基于故障行波差异性的柔性直流输电线路纵联保护

柔性直流输电对解决大规模新能源的消纳问题具有重要意义,其中行波保护是保障系统安全的关键。然而采用行波幅值比较判据区内外故障的保护对故障前、反行波幅值关系分析并不严谨,行波反射关系式仅在复频域下成立,若将此关系推广到时域中可能影响保护的动作性能,给系统安全埋下隐患。针对这一问题,该文首先从理论上分析行波幅值比较式方向纵联保护的不足,并从区内故障验证出保护失效的边界。为具体揭示故障前、反行波的差异性,该文定量分析电压反行波与电流行波在一定时间内的极性,进而提出一种采用多点均值的电压行波方向识别判据并构成纵联保护。大量仿真结果表明,所提保护能够快速、可靠地识别线路区内外故障,具有较强的耐受过渡电阻能力与抗干扰能力。     

基于电流行波突变特性的多端柔性直流线路纵联保护

在柔性直流输电线路中,广泛应用行波保护作为主保护。但行波保护作为单端量保护,耐受过渡电阻能力有限。因此,针对高阻接地故障使得柔性直流输电线路主保护故障识别灵敏度降低问题,提出了一种基于电流行波突变特性的快速纵联保护方法。首先,通过分析线模电流行波在线路上的传播过程,推导出区内外故障时线路两端线模电流行波突变特征。然后,利用最小二乘法对线模电流行波拟合构造保护主判据,并结合启动判据、选极判据构成纵联保护方法。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建四端柔性直流电网模型进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的保护方法能快速可靠识别区内外故障,能耐受300 过渡电阻和30 dB高斯白噪声,并且对采样频率和通信要求低。     

利用测量波阻抗欧几里得距离的柔性直流输电线路后备保护方案

行波主保护易受高阻故障的影响,电流差动保护易受分布式电容的影响,且现有主、后备保护方案之间存在较大时间空白。为解决上述问题,进一步提高保护的可靠性,提出一种基于测量波阻抗欧几里得距离的行波纵联保护新方案。通过分析柔性直流输电线路区内、外故障时,线路两侧测量波阻抗幅值及变化趋势的差异性,提出利用二进小波变换提取宽频窗测量波阻抗,并引入欧几里得距离及相似系数表达波阻抗幅值及变化趋势,最后根据欧几里得距离和相似系数区分区内、外故障。PSCAD仿真表明所提保护方案能可靠、灵敏、快速地识别区内外故障,并具有较强的耐受过渡电阻和噪声干扰的能力。     

逆变型新能源场站柔性直流送出系统交流线路差动保护灵敏性优化方案

针对逆变型新能源场站柔性直流送出系统交流线路差动保护灵敏度降低问题,提出了一种基于改进判据的差动保护优化方案。利用逆变型新能源场站柔性直流送出系统交流线路故障特征,分析交流线路差动保护的适应性,正常区内故障时,将制动分量设为0,提升保护的灵敏性,当两侧相角差超90°时,判据中加入两侧电流相角差来削减灵敏性降低程度;与直接降低制动系数的方法相比,优化方案可以通过改变参数来兼顾差动保护的可靠性,且优化方案不受逆变型新能源场站外接系统强弱影响,适用范围更广;最后,利用PSCAD仿真软件搭建了逆变型新能源场站接入张北四端柔性直流系统模型,仿真验证了优化方案的有效性。     

多端柔性直流配电网高频功率相关性纵联保护方法

直流线路保护是保障多端柔性直流配电网系统安全稳定运行的关键,主要技术难点在于故障区段的准确识别和快速隔离。文中分析了故障后直流配电网中暂态高频分量的分布特点,提出一种基于高频功率的直流线路纵联保护方法。利用故障前后高频功率的幅值变化,提出保护快速启动判据。利用不同故障情形下线路两侧高频功率线性关系和相关系数的差异,提出基于线路两侧高频功率相关系数的故障识别和选极判据。基于MATLAB/Simulink建立多端柔性直流配电网模型,仿真结果表明所提保护方法可快速、准确地判断故障线路和故障极,灵敏度与可靠性高,阈值易设定且相邻线路保护无须配合,对双端数据同步要求较低,不受系统运行方式影响和网络拓扑的限制,且具备良好的抗过渡电阻能力。     

基于模型识别的高压直流输电线路纵联保护

针对国内已投运的高压直流输电线路主保护耐过渡电阻能力差,后备保护动作速度慢的问题,提出了一种基于模型识别的高压直流输电线路纵联保护新原理。该原理通过对故障分量附加网络分析,把区外故障等效为电容模型,区内故障等效为电感模型。以电容模型为基准,定义模型误差函数用于描述实际故障数据与基准模型的符合程度,区外故障时,故障数据符合电容模型,模型误差为0;区内故障时,故障数据不符合电容模型,模型误差不为0,据此构造保护判据。实际中高压直流输电系统多为双极运行,为减少极间电磁耦合对本原理的影响,采用模量构成判据。仿真结果表明,该保护原理简单,不受线路分布电容的影响,耐过渡电阻能力强,能快速可靠的区分区内、区外故障,既能作为直流输电线路主保护的补充,又能加速后备保护动作,具有一定的实用价值。     

高压直流输电线路纵联差动保护研究

在对高压直流输电线路故障及其保护配置进行简单分析之后,详细讨论了直流输电线路纵联差动保护原理,并结合实际案例进行分析,针对直流输电线路纵联差动保护通道做出改进,提出改进直流线路纵联保护的措施.     

柔性直流系统的线路保护关键技术与展望

直流技术是促进我国资源优化配置、解决我国能源和环境问题的关键,柔性直流技术的发展可进一步促进新能源消纳、提高供电可靠性,同时解决常规直流输电和交流电网的技术瓶颈.继电保护是电力系统安全稳定运行的第一道防线,也是目前柔性直流系统发展和推广的技术难题之一.在介绍直流技术发展历程的基础上,对柔性直流系统线路故障特征及保护需求...     

利用电流突变特性的高压直流输电线路纵联保护新原理

通过对直流输电线路区内、区外故障电流特征的分析可知:直流线路内部发生故障后的暂态过程中,线路两端电流突变方向相同;而线路外部故障后的暂态过程中,线路两端电流突变方向相反.根据该特征,提出了一种新的直流输电线路纵联保护原理,它仅利用线路两端电流的突变,就可以有效地识别出区内、区外故障.文中还构造了电流突变的识别判据,并给...     

基于相关分析的多端直流电网线路纵联保护新原理

对于"网孔结构"的多端直流电网而言,边界元件的缺失使其线路之间的电气距离大大减小,导致区内、区外故障的判别存在困难。对此,首先分析了行波在该类直流电网中的传播过程,根据故障线路与非故障线路两侧同名行波与异名行波首波头的衰减特性差异,引入相关分析法来表征不同行波之间的相关性。结合突变量能量启动判据,形成了一套适用于具有"网孔结构"的多端直流系统的纵联保护原理。仿真结果表明,所提出的保护原理具有良好的速动性及选择性,且拥有较强的抗过渡电阻能力和抗噪能力。     

基于突变能量比值的多端柔性直流电网闭锁式纵联保护方案

多端直流电网中的限流电抗器集中配置,直流线路之间边界元件的缺失将使区内、区外故障的辨别变得困难。针对上述多端柔性直流电网,提出了一种基于突变能量比值的闭锁式纵联保护方案。以保护安装处的突变能量作为启动判据检测直流电网中的故障,利用故障前、反行波在换流站两侧的突变能量比值差异构造保护动作判据。双端保护判断完成后,仅需进行逻辑交换即可决定是否执行跳闸。在PSCAD/EMTDC平台上验证了所提保护方案的有效性,仿真结果表明该保护方案能够有效辨别区内、区外故障,并拥有较好的耐过渡电阻能力和抗噪声能力。     

适用于带中段并联电抗器的电缆线路的参数识别纵联保护新原理

针对中段并联电抗器的电缆线路,提出了一种基于参数识别的纵联保护新方法.保护原理利用了故障分量网络,选取并联电抗器安装处作为参考点.根据贝瑞隆分布参数模型,分别将线路两侧电压和电流归算得到参考点处的电压和电流,并将两者的比值作为该侧特征阻抗.定义特征参数为两侧特征阻抗的并联值.区外故障对应的特征参数识别结果为并联电抗器的...     

适用于超高压紧凑型线路的突变量保护新方案

紧凑型线路具有自然功率大、线路走廊小的特点,经济和社会效益显著,是未来输电技术的重要发展方向。超高压紧凑型线路给传统突变量保护带来的一些特殊的技术问题。分析了超高压紧凑型线路的一些特点及其给传统突变量保护带来的影响,提出了适用于紧凑型线路的突变量保护新方案。新方案采用贝瑞隆模型的波动方程精确计算补偿电压,并利用基于小矢量算法的自适应短窗以检测故障和反映故障暂态特征。在此基础上,提出了综合利用自适应短窗和浮动门槛的突变量保护判据。仿真表明,新方案应用于超高压紧凑型线路上是有效的。     

特高压输电线基于贝瑞隆模型的距离保护

提出了应用贝瑞隆模型实现特高压输电线距离保护的新原理。介绍了应用贝瑞隆模型计算输电线故障的方法,提出了实现距离保护的原理和保护动作判据,推导了在各种故障状态下保护的动作情况,用ATP和Matlab仿真证明该原理的正确性。     

纵联保护信号与载波通信的配合

高频纵联保护是输电网常用的保护方式之一,其快速、稳定、可靠的动作是电网安全运行的重要保证,因此纵联保护系统对保护信号的传输有着很高的要求。     

基于反行波差值的特高压直流线路纵联保护方案

纵差保护作为高压直流线路后备保护,需设置较长延时躲过区外故障时分布电容电流的影响。为提高纵联保护性能,提出一种基于反行波差值的纵联保护原理。区内故障时,远离故障侧的反行波与近故障侧的前行波不满足线路的传输函数;区外故障时,远离故障侧的反行波与近故障侧的前行波满足线路的传输函数。因此根据传输函数与近故障侧前行波计算远故障侧反行波,并将计算所得的反行波与实际反行波比较,识别区内、外故障。在PSCAD/EMTDC中对所提方案进行了验证,仿真结果表明,不同故障情况下保护方案均能快速、可靠地识别故障,并具有良好的耐受高阻能力。     

适用于逆变型分布式电源T接的配电网线路纵联保护方案

针对逆变型分布式电源(IIDG)T接于配电网导致双端电流纵联差动保护难以适用的问题,提出一种基于线路端点正序电流的新型纵联保护方案。建立以并网点正序电压主导的IIDG压控电流源模型。根据线路本端保护测量所得正序电气量分别求解对端正序电流计算值。在此基础上,将同一端点测量值与计算值的相量差幅值作为保护动作量,并利用发生区、内外故障时保护动作量的差异形成故障识别判据。考虑计算误差及互感器传变误差对保护整定值的影响构建完整的保护方案。该方案在保护动作量计算过程中无须实时获取IIDG运行状态,仅在现有双端纵联通道内对线路两端的电气量进行通信即可准确识别区内、外故障,通信压力小。仿真结果表明所提保护方案可靠有效,受IIDG出力影响小且具备一定抗过渡电阻能力。     

纵联保护载波通道远方测试方案

高压线路保护的收发信机的高频通道目前主要依赖人工手动测试,缺乏自动测试手段。初步设计了载波通道远方测试技术方案,该方案通过在集控中心和站端监控系统中的应用软件系统,并通过站端测控单元控制线路保护间隔的收发信机,实现监控系统对站端载波通道手动测试和监控端对通道的自动测试。该方案可实现对收发信机通道的定时与自动测试,并将分析结果上送至远方调度系统,并可通过对现有系统进行软件升级和硬件改造实现载波通道的自动测试,以解决目前国内220 kV变电站无人值守的运行需求。     

统一潮流控制器对线路纵联保护的影响分析

外部交流系统故障时,统一潮流控制器的保护可能动作于使统一潮流控制器退出运行。这将引起交流系统中电气量的再一次快速变化,与交流故障造成的扰动形成“电气竞争”,可能给线路纵联保护带来不利的影响。对南京西环网统一潮流控制器示范工程进行了介绍。并在分析统一潮流控制器保护系统设计原则的基础上,通过理论分析和数字仿真研究了统一潮流控制器对纵联零序保护、纵联距离保护和工频变化量方向保护的影响。研究表明统一潮流控制器的接入可能导致工频变化量方向保护区内故障拒动或区外故障误动,有必要对相关线路的保护进行改造。