基于电压降落比较的高压架空线路断线保护原理

针对现有保护装置无法应对高压架空线路因断线故障造成的安全问题,提出了一种基于电压降落比较的高压架空线路断线保护原理。新原理使用架空线路两端电压采样值获得线路各相“测量电压降落”,采用均匀传输线路阻抗矩阵以及线路两端电流采样值计算得到线路各相“计算电压降落”,通过比较两种电压降落的瞬时值构成架空线路断线快速识别判据。仿真结果表明,所提断线保护原理动作速度快,可靠性高,在轻载情况下仍具有较高灵敏度。     

110kV 电力线路单相断线故障分析及保护方法研究

当前处理电力线路单相断线故障时,主要依靠电流信号进行故障识别,而电流信号中包含的故障特征不明显, 最终导致保护动作时间较长.为此,以110kV电力线路为研究对象,展开单相断线故障分析,并提出对应的保护方法. 运用对称相量法,针对电力线路故障后的电压、电流等多方面数据分别进行分析,获取线路故障特征,再基于此识别单 相断线故障.深入分析三相电压的相序关系,并确定故障后的电压相序突变信息,从而判断故障方向.最后,在电力线 路中安装自动重合闸,并结合零序电流保护原理快速切除单相断线故障,实现电力线路保护.实验结果表明将所提方法 应用在110kV电力线路中,面对单相断线故障时保护动作时间为0.4s,满足了故障处理实时性要求.     

基于计算电流相量的架空线路断线故障识别方法

城市电网的架空线路与交通网络、人员密集区域交叉跨越较多,断线故障易造成人员伤亡,因此提出了一种断线故障识别方法,实现高压架空输电线路断线故障的快速切除。所提方法利用线路两端电压信息和线路参数,根据线路模型关系计算电流相量,利用实测电流信息得到实测电流相量。在无内部故障时,计算电流相量与实测电流相量一致;线路内部故障时,两者存在较大差异。利用这一特征构造了电流比例判据,实现了断线故障的可靠识别和快速切除。最后,在PSCAD/EMTDC平台上对所提方法进行了仿真验证。     

基于单端暂态电流和差比的柔性直流配电系统断线保护

直流配电系统单极断线故障特征不明显,现有的单极断线保护依赖单一电气量量测,难以通过定值整定准确可靠地识别故障线路。文中提出一种基于单端正负极电流和差比的新型断线保护。通过分析四端直流配电系统开环与闭环运行模式下单极断线的故障机理,得出单极断线故障下故障极与非故障极线路电流的变化差异,进一步利用两者线路电流的和与差作商放大故障极与非故障极的差异,达到可靠识别故障极线路的目的。所提保护原理简单,计算量小,避免了定值无法整定的问题,基于本地测量信息即可实现快速故障识别与选极。最后,通过仿真验证了该方法的可靠性。     

输电线路断线故障保护逻辑分析及附加判别方法

目前架空输电线路继电保护装置针对断线故障缺乏快速、准确的识别方法,导致断线故障判决、处理不及时,容易引起关联设备损坏及重大安全事故。针对断线故障后主保护和后备保护动作逻辑进行分析,阐释距离保护和零序电流保护拒动机理,并进一步提出输电线路断线故障的快速判别方法。该方法利用输电线路断线后线路两侧故障相的电压、电流变化特征构建附加断线保护判据,实现了对简单断线故障和断线再接地故障的快速识别和保护。最后,通过PSCAD输电网仿真分析和四川省某水电外送线路实例测试,验证了断线故障附加判别和保护方法的可行性和有效性。     

超高压输电线路电压互感器断线过流保护整定方法

交流电压回路断线对线路保护装置影响很大,将直接导致部分保护功能退出运行,电网的安全稳定运行受到威胁。电压断线情况下为了可靠切除线路故障,目前微机保护装置都设置了相过流保护和零序过流保护。文中根据继电保护规程要求,结合220kV～500kV超高压电网线路保护实际配置,通过对电压回路断线情况下各种故障的分析研究,认为电压回路断线过流保护可考虑与相邻线路纵联保护配合,相过流定值应可靠躲过负荷电流,零序过流定值应保证线路末端不对称接地故障有足够的灵敏度。     

基于等传变原理的高压交流输电线路继电保护

暂态量保护的性能会受到电容式电压互感器(CVT)暂态特性的影响。输电线路等传变原理指出经过相同线性电路处理后的线路分布电压、电流之间的关系,仍然满足原线路分布参数模型。输电线路等传变瞬时值差动保护首先将电流采样值经虚拟数字CVT处理,然后对电压和电流采样值进行相同的低通滤波处理,进一步对线路分布电容电流进行补偿;等传变快速距离保护主要包括故障点电压的重新构造、虚拟数字传变以及求解R-L模型微分方程3个步骤;线路出口故障方向快速判别原理利用系统等值阻抗上"第一种电压降落"和"第二种电压降落"在正方向和反方向故障时变化趋势的差异确定故障方向。仿真分析表明上述保护有效克服了CVT暂态特性的影响,能够快速可靠地切除故障。     

开口三角绕组任意连接的电压互感器断线闭锁新方法

现有电压互感器(TV)断线闭锁措施没有考虑系统发生故障时TV断线的情况,因此在智能电网信息共享的大背景下,针对开口三角绕组任意连接的TV,提出短路故障时利用开口三角电压与电压互感器二次侧自产零序电压的关系对电压互感器的断线情况进行识别。对所提方法的识别盲区提出了解决方法。分析结果表明结合选相元件,所提方法能够在线路故障的情况下发生TV断线时对相关保护进行有效闭锁。在系统发生接地故障且没有发生TV断线的情况下,可利用故障报告预先判断接线极性,简化后续的TV断线识别过程。     

配电线路单相断线故障保护方法

为了减小单相断线故障对供电质量造成的不良影响,针对配电线路单相断线故障,提出了一套系统的保护方法。利用电路原理和中性点电压偏移理论,对简单断线故障和伴随接地的复杂故障情况下线路首末两端电压和流经线路的电流特征进行了分析,总结了各电气量的变化规律,提出了一组由电流判据和电压判据组成的单相断线故障判断和保护方法。研究了基于电压判据的断线故障类型及故障区段的判断方法,进一步分析了不对称运行、互感器断线等异常情况对所提判据的影响和相应的改进方案。利用PSCAD/EMTDC仿真软件进行了算例仿真,结果验证了理论分析结果的正确性和断线故障保护方法的有效性。     

基于故障分量的分相阻抗差动保护新原理

提出了一种基于故障分量的分相阻抗差动保护新原理.该原理分别提取线路两端保护安装处的故障分量进行阻抗计算,然后利用这2个阻抗之差构成阻抗差动判据.该原理无需进行采样数据同步处理,耐受电容电流和过渡电阻的影响.电流幅值差动保护判据以线路两侧的电流幅值差为动作量,幅值和为制动量,在发生电压互感器断线时,可作为阻抗差动保护判据的补充判据.仿真结果验证了该原理的正确性和有效性.     

不接地系统单相断线故障分析及区段定位

由于绝缘导线的应用,配电线路断线故障发生概率增大,现场缺乏有效的检测技术措施。针对不接地系统,建立了单相断线不接地故障模型。在考虑断线位置、故障线路对地电容占系统总对地电容的比例和负载阻抗的大小及其分布等因素的影响下,分析了中性点偏移电压、断口前后相电压以及线电压的变化规律。根据相电压和线电压的变化规律分别提出单相断线不接地故障区段定位的方法。所提方法可利用配电网自动化平台或者故障指示器系统实现,提高了断线故障区段定位的可靠性和适应性。最后用Matlab仿真验证了方法的正确性。     

基于Hilbert-Huang变换的HVDC突变量方向纵联保护方法

高压直流输电线路的行波保护存在对装置采样率要求高及耐受过渡电阻能力差等问题。作为后备保护的纵联电流差动保护,为了防止线路分布电容等问题导致的误动,失去了速动性的优点,动作时间较长。利用HVDC线路发生区内外故障时,两端保护装置检测的电压和电流突变量的极性差异,提出基于Hilbert-Huang变换的突变量方向纵联保护方法。在分析不同故障时电压和电流突变量相位差别的基础上,采用Hilbert-Huang变换求取突变量相位差,识别两者的极性差异,进而判断故障发生的方向。基于PSCAD/EMTDC搭建了高压直流输电仿真模型,仿真结果表明,所提方法在各种故障情况下都能够实现保护的快速识别,可靠性高,且受过渡电阻的影响较小。     

基于分布参数模型的风电系统长距离送出线时域距离保护

传统工频原理距离保护易受风电系统故障特征的影响,基于集中参数模型的时域距离保护原理较适应于风电系统送出线。但考虑到该原理忽略分布电容的影响,当故障发生在风电系统长距离送出线时,可能造成距离I段保护发生暂态超越现象。因此,提出一种基于分布参数模型的风电系统长距离送出线时域距离保护原理。基于分布参数模型,通过保护安装处的电压、电流时域信息求得距离I段整定处的电压、电流时域信息,代入时域故障测距方程中,求得整定点与故障发生处的故障距离。通过与距离I段整定距离求和获得故障测量距离,实现保护动作。仿真结果表明,该原理不受长距离送出线分布电容的影响,具有较强的抗过渡电阻性能,优越于基于集中参数模型时域距离保护。     

基于电压相量平面的单相高阻接地保护方案

针对经过渡电阻发生单相接地故障时电流差动保护灵敏性降低的问题,提出了一种基于电压相量平面的单相高阻接地保护方案。首先,利用保护安装处的序电流与故障点电流相位近似相等的特点,计算线路两端电流的夹角。然后,通过对线路两端电流的夹角实测值与计算值求取差值,得到单相接地保护相角差。最后,根据单相接地保护相角差在区内故障与区外故障的差异,构造了单相高阻接地故障的动作判据。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,该方案不受故障相别、过渡电阻、故障位置、运行工况等因素影响,能够准确地反映保护区内与区外故障,且具有很高的灵敏性和可靠性,可作为电流差动保护的有效补充。     

逆变站交流出线保护近区故障方向判别方法

逆变站作为交直流混合电网的核心枢纽，其故障特性相较于传统同步机更加复杂。逆变站交流出线发生故障时，受逆变站故障特性影响，传统基于工频量的保护无法正确动作。通过分析逆变站交流出线两端系统故障特性差异，基于R-L模型时域微分方程算法，提出了一种新型方向元件。当逆变站交流出线发生短路故障时，直流系统侧提供的故障电流和受端交流系统提供的故障电流特性差异极大，通过计算测量电压降落和计算电压降落变化趋势的相关系数，所提方向元件可正确判断故障方向。分析表明，所提出的方向元件适用于逆变站交流出线线路保护，且在逆变站仅有一条出线的情况下仍能正确动作。仿真结果表明，该方向元件具有良好的保护性能，不受雷击、故障类型、逆变站换相失败等因素的影响。     

应用于风力发电系统中的撬棒阻值整定新方法

在电网发生电压跌落故障的情况下,双馈异步发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)多采用撬棒保护电路以实现低电压穿越(Low Voltage Ride Though,LVRT),而撬棒阻值的选择对机组的LVRT效果影响很大。从DFIG在电压跌落故障下的暂态数学模型出发,运用空间矢量分析和拉普拉斯变换的方法,推导出风电机组在电压跌落故障下的暂态电流时域表达式、转子侧故障电流的计算式。由此提出一种切合工程实际的撬棒阻值整定方法,解决了投入撬棒保护电路后转子侧出现过电流和直流母线过电压的问题。算例及仿真实验数据均表明,采用该方法可有效抑制暂态故障分量,显著提高风力发电系统的LVRT水平。     

一种耐高阻和抗负荷电流影响线路单相接地距离保护

采用集总参数建模,利用保护安装处测量到的电气量计算保护安装处到接地故障点的电压降,根据线路保护安装处到接地故障点的电压降与故障距离呈线性关系计算接地故障距离和故障线路测量阻抗。该方法原理上消除了过渡电阻和负荷电流对阻抗距离保护动作性能的影响,适用于振荡工况。仿真分析和2套不同电压等级线路的故障录波数据测试表明,所提方法具有很强的耐受过渡电阻和负荷电流影响的能力,具有良好的现场实用价值。     

不确定条件下计及线路保护动作特性的电压暂降频次评估

线路保护的动作时限将直接影响电压暂降的重要指标之一——持续时间。针对线路发生故障的情况,对不同动作时限特性的线路保护装置对电压暂降幅值与持续时间的影响展开了研究。计算线路单端跳闸而故障未消除时的多级电压暂降幅值,并根据线路保护的动作特性和故障位置确定电压暂降幅值区间以及不同线路、相同电压暂降区间内的电压暂降持续时间。基于蒙特卡罗模拟法研究不确定条件下的故障信息概率模型,结合保护动作特性对电压暂降幅值及持续时间的影响提出了不确定条件下的计及线路保护动作特性的电压暂降频次评估计算模型,同时考虑故障信息随机性及线路上不同保护类型动作特性对目标节点进行分析,给出包含电压暂降持续时间信息的年均预期电压暂降频次。标准IEEE 14节点系统的仿真结果证明了所提计算方法的正确性和有效性。