适用于带并联电抗器输电线路的电流模型识别纵联保护新原理

针对两端带并联电抗器的输电线路,提出了一种基于电流模型识别的纵联保护新原理。首先采用线路分布参数模型,推导出发生区外故障时两侧电流和差比值的理论表达式,将其作为待识别的基准模型。接着构造区外故障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,模型误差函数等于零;区内故障时,模型误差函数不为零,据此区分外部和内部故障。该原理考虑输电线路带并联电抗器的情况,不受分布电容影响,无需补偿电容电流;充分利用故障电流信息,不引入电压量;能够可靠、灵敏、快速地动作。ATP仿真和动模仿真结果验证了新原理的有效性。     

适用于交直流混联系统的时域全量故障模型 判别纵联保护方案

受直流系统接入的影响,交流侧出现频率偏移的故障特征以及叠加原理适应性差的问题,这都会导致基于工频故障分量的传统纵联保护存在误动或拒动的可能。在参数识别思想的基础上,对混联系统交流送出线的线路故障进行分析,提出基于阻感模型符合度的判别方法。若故障相符合阻感模型则判定为区内故障,不符合则为区外故障,并给出保护判据。该保护采用时域全量,解决了叠加原理不适用的问题,克服了频率偏移对保护带来的影响。仿真结果显示,该保护方案能够准确快速地识别故障,表明基于时域全量阻感模型相似度判别的保护方案适用于交直流混联系统。     

适用于风电接入系统的相电压暂态量时域选相新原理

风电系统的故障特征导致了传统选相元件存在适用性问题。在分析相电压暂态特征的基础上,提出一种适用于风电接入系统的时域选相元件。理论分析发现,不同故障类型下的各相电压暂态特征之间的相关性存在差异,据此提出了基于相关性的选相判据。新选相原理利用电压量,不受风电系统弱馈性的影响;基于时域暂态量,受风电系统背侧阻抗不稳定的影响较小。利用PSCAD(power systems computer aided design)软件的建模仿真结果及现场故障录波数据验证了新选相方法的有效性。     

基于模量的线路模型识别纵联保护新原理

详细分析了输电线路内、外部故障时故障分量网络的特征,提出可以将线路外部故障等效为电容电路模型,内部故障等效为电感电路模型.基于时域中的短数据窗,利用参数识别的方法,分别计算线路的真实模型与上述2种模型的误差,若电容模型误差小,则判为外部故障;若电感模型误差小,则判为内部故障.对于实际三相线路,为降低相间电磁耦合对模型识别效果的影响,则同时采用线模量和零模量做线路模型识别,从而判断故障.理论分析表明,新方法基于故障分量原理,不受负荷状态和过渡电阻影响,无需补偿电容电流,在时域中进行短数据窗的判据计算,不用滤波提取相量,受暂态分量影响很小.EMTP仿真试验进一步证明了新原理动作可靠、迅速.     

基于模型识别的输电线路纵联保护新原理

提出了一种基于模型识别的线路纵联保护新原理,将外部故障状态等效为电容电路模型,内部故障状态等效为电感电路模型。内部故障时,电容模型误差大,识别出的电容参数所对应的阻抗 ZC 等效于系统阻抗,数值在100Ω以下;外部故障时,电感模型误差大, ZC 等效于线路容抗,数值在500Ω以上。通过比较模型误差和识别容抗 ZC 的大小,即可区分线路内外部故障。理论分析和EMTP仿真实验表明,新原理无需补偿电容电流,原理上不受暂态分量的影响,具有很好的抗过渡电阻能力,能够可靠地快速动作。     

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...     

利用电流模型识别的输电线路纵联保护新原理

针对纵联电流差动保护应用于超特高压长线时受分布电容影响性能降低这一问题,基于矩阵束算法能够分析暂态电流组成的特点,提出一种仅用电流量的适用于分布参数输电线路的纵联保护新原理。该原理采用模型识别的思想,首先推导出线路故障时两侧电流故障分量之和与之差比值的理论表达式,作为待识别的基准模型。进而定义模型误差函数用于刻画实际故障数据与基准模型的符合程度。区外故障时,故障数据符合基准模型,模型误差为0;区内故障时,故障数据不符合基准模型,模型误差不为0,据此区分外部和内部故障。该原理不受分布电容影响,无需补偿电容电流;充分利用故障电流信息,无需滤波;能够灵敏快速地动作。用ATP仿真和动模仿真验证新原理的有效性。     

基于模型识别光伏接入配电网线路纵联保护研究

光伏因受外界环境因素影响,输出功率存在间歇性和波动性。分布式光伏系统接入配电网会导致部分线路电流保护误动、拒动和灵敏度下降问题。在分析分布式光伏接入配电网故障特征的基础上,基于参数辨识理论对模型识别纵联保护原理进行改进与优化,提出光伏接入配电网线路保护判据。改进后的模型识别纵联保护方法将线路区外、区内故障均等效为不同的电感电路模型,根据线路故障时内、外部模型误差大小来区分区内、区外故障。通过PSACD/EMTDC仿真验证,该方法有效克服了光伏接入配电网分支电流的影响并且能够快速、准确地动作,从而验证了将模型识别纵联保护原理应用在光伏接入配电网线路保护的正确性和有效性。     

利用模量模型识别的VSC-HVDC输电线路纵联保护新原理

电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)输电控制系统复杂,故障承受能力差,线路保护装置动作正确率不高。文中提出了一种利用模量模型识别的VSC-HVDC输电线路纵联保护新原理。该原理将区外故障等效为正的电容模型,差动电流和差动电压导数相关系数为1;将区内故障等效为负的电容模型,差动电流和差动电压导数相关系数为-1。通过判别相关系数的正负,即可区分区内、区外故障。在实际运行中,VSC-HVDC输电系统多为双极运行,为降低极间电磁耦合的影响,采用了1模和0模量构成判据。理论分析和PSCAD仿真实验表明,新原理无需补偿输电线路电容电流,原理简单、易于整定,不受过渡电阻和控制特性的影响,在各种工况下均能快速可靠地区分区内、区外故障。     

基于分布参数频域模型识别的纵联保护原理

为消除高压长距离输电线路的分布电容电流对线路保护的影响,为此,基于矩阵束能够可靠地提取故障线路特征频点信息的特点以及模型识别的保护理论,提出了一种输电线路纵联保护新原理。该原理首先根据分布参数线路的故障网络分析,建立出区内外故障的故障模型,区外故障模型为分布电容模型,区内故障模型为等效系统阻抗模型。进而定义了2种不平衡电流并将其分别作为2种模型的模型误差来识别故障模型。区外故障时,故障数据符合分布电容模型,其不平衡电流小于等效系统阻抗模型的不平衡电流;区内故障时,故障数据符合等效系统阻抗模型,其不平衡电流小于分布电容模型的不平衡电流,据此可以判断出区内外故障。理论分析及仿真结果表明,新原理能够快速可靠地切除区内故障,且不受电容电流和过渡电阻的影响。     

适应于酒泉风电送出的750 kV线路纵联保护原理研究

针对酒泉大规模风电基地送出750 kV输电线路,提出了一种适用于带串补和可控电抗器输电线路的故障分量综合阻抗纵联保护新原理.通过计算线路故障分量差动电压与差动电流的比值得到综合阻抗,外部故障时,综合阻抗反映线路的并联容抗,模值很大;内部故障时,综合阻抗反映系统阻抗,模值很小,并分析指出补偿相间电容后再分相计算综合阻抗判据,可以增强健全相保护的可靠性.新原理容易整定,本身具有选相能力,不受负荷波动、电容电流的影响,不受串补电容以及可控电抗器的影响,耐受过渡电阻能力强.利用ATP以酒泉风电基地750 kV送出系统为原型进行仿真实验,结果表明该原理可靠灵敏,适应于大规模风电送出工程的需要.     

适应于酒泉风电送出的750 kV线路纵联保护原理研究

针对酒泉大规模风电基地送出750 kV输电线路,提出了一种适用于带串补和可控电抗器输电线路的故障分量综合阻抗纵联保护新原理。通过计算线路故障分量差动电压与差动电流的比值得到综合阻抗,外部故障时,综合阻抗反映线路的并联容抗,模值很大;内部故障时,综合阻抗反映系统阻抗,模值很小,并分析指出补偿相间电容后再分相计算综合阻抗判据,可以增强健全相保护的可靠性。新原理容易整定,本身具有选相能力,不受负荷波动、电容电流的影响,不受串补电容以及可控电抗器的影响,耐受过渡电阻能力强。利用ATP以酒泉风电基地750 kV送出系统为原型进行仿真实验,结果表明该原理可靠灵敏,适应于大规模风电送出工程的需要。     

基于时域全量故障模型相关性判别的集群风电送出线纵联保护

集群风电系统的等效阻抗因其多变的运行方式及控制策略而难以维持稳定,导致利用故障分量构成的模型识别纵联保护原理不再适用。提出利用时域全量故障模型识别纵联保护原理,对集群风电送出线区内外故障的时域全量故障模型特征进行分析,由分析可知差动电压、电流时域全量信息在区内故障时呈现阻感特征、区外故障时呈现电容特征,由此分别提出基于阻感模型和电容模型相关性判别的保护方案,进而构建了2套保护的相关性判别式和保护判据。仿真结果表明,基于阻感模型和电容模型识别方法的时域全量故障模型相关性判别纵联保护均能适用于集群风电送出线。     

输电线纵联差动保护的新原理

提出了基于贝瑞隆模型的输电线路纵联保护的新原理,与传统的分相电流差动保护比较,该原理不受电容电流的影响,特别适用于超高压和特高压长线路。从原理上详细分析了它能更准确地区分线路内、外故障的原因。仿真结果表明分析是正确的,原理是可靠的。     

适应于风电接入系统的抗高阻接地时域方程距离保护研究

双馈风电接入系统带来的高次谐波、频率偏移等故障特性使传统工频量距离保护适应性存在问题。基于时域距离保护原理较适用于风电系统送出线,但在送出线发生单相经高阻接地故障时,易发生距离I段区内拒动现象,保护适应性存在问题。提出了一种抗高阻接地时域方程距离保护原理。基于时域距离保护原理,通过对时域方程进行重构,增加过渡电阻待识别量,从原理上解决了时域距离保护未充分考虑过渡电阻所带来的不利影响的问题。仿真结果表明,该原理能较好地适用于风电系统送出线,并且有效地避免了风电系统送出线距离I段区内发生单相经高阻接地故障时距离保护拒动的现象。     

适用于含分布式电源配电网的纵联保护方案

针对含分布式电源(DG)配电网,在对线路相间短路故障分析的基础上,得出在规定的DG渗透率及逆变器输出电流限制下,故障线路两侧电流幅值不相等的结论。基于故障线路两侧电流幅值差异提出适用于含DG配电网的新型纵联保护方案。保护判断所需电气量为线路两侧故障电流幅值以及保护线路外侧的等效测量阻抗。判据的实现不依靠采样值同步环节,与传统纵联差动保护相比对通信系统要求较低。同时,算法对逆变型DG等值模型不确定性也进行了一定的考虑,以保证新方案的实用性和正确性。     

参数识别纵联差动保护应用中输电线路模型适用频带研究

在继电保护研究中,输电线路通常采用不同的数学模型进行模拟,而数学模型仅仅在一定的适用频带范围内与实际物理模型近似一致,因此实现保护原理时必须考虑模型的适用频带。给出了适用于基于参数识别的纵联差动保护的线路模型适用频带定义,研究了输电线路Π模型的适用频带。研究表明,输电线路Π模型适用频带随着输电线路长度的增加而变窄,与两侧系统阻抗无关。最后通过ATP仿真研究,初步确定不同线路长度的Π模型适用频带范围,对基于参数识别原理的纵联差动保护数字滤波器设计提供了设计依据,并验证了适用频带对保护选择性和快速性起着决定性作用。     

基于故障分量瞬时功率相空间轨迹识别的线路纵联保护新原理

纵联差动保护具有高选择性、全线速动的优点,广泛应用于220kV及以上高压输电线路,其动作性能显著优于其他纵联主保护,在现场应用中逐渐居主导地位。但是,采样数据同步对时误差、可控高抗补偿度不确定等因素将对该保护的性能产生较大的不利影响。针对上述问题,基于相空间轨迹识别的思路,提出一种具备抗同步对时误差能力的线路纵联保护新原理:首先从理论上验证了相空间重构法应用于线路保护的可行性,选取故障分量瞬时功率作为重构相空间的一维时间序列,分析了系统不同工况下相空间轨迹的变化规律,进而设计了一种基于相空间轨迹识别的线路纵联保护新判据。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提新判据具有免整定、超快速动作,不受并联电抗器补偿度不确定影响,基本不受两侧数据失步影响,以及耐受高过渡电阻等优点。     

输电线路综合阻抗纵联保护新原理

提出了一种基于综合阻抗的纵联线路保护新原理。利用故障时线路两端电压相量和与电流相量和的比值,来判断线路上是否发生故障。在外部故障时,该比值反映输电线路上的容抗,其虚部为一个绝对值较大的负数;内部故障时,其虚部为正数或为绝对值较小的负数,据此可以区分线路上的内部和外部故障。新原理易整定,本身具有选相能力,不受电容电流的影响,可用于带或不带电抗器补偿的线路,抗过渡电阻能力强。EMTP仿真和动模数据验证了新原理的有效性。