环形直流微电网故障分析与保护

直流微电网故障的快速检测与切除是提高其运行可靠性的关键。电流差动保护可快速有选择地切除故障,但受短路阻抗影响较大,在高阻抗短路时可能拒动。针对环形直流微电网,文中提出基于母线功率变化率的差动保护,由母线两侧功率变化率作为差动量,在区内故障时,母线功率变化率差动值大于动作值,保护动作切除故障线路。功率变化率差动值与短路电流平方及短路阻抗成正比,相比电流量保护,具有更快的故障识别速度和更高的保护灵敏度。仿真结果验证了所提保护方案具有更好的速动性、灵敏性,提高了环形直流微电网的可靠性和稳定性。     

基于故障分量的采样值相关差动母线保护

针对采样值差动保护动作边界不易确定并易受干扰的问题,提出一种基于故障分量的采样值相关差动母线保护新方法,利用母线区内、外故障时故障分量差电流和制动电流的相关度大小和分布规律来识别故障。该方法采用短数据窗连续计算相关度,计算结果为采样值积分归一化值,对不良数据和电流互感器饱和有较强的抵御能力,动作边界确定,定值整定简单。动模试验结果表明：该方法能够快速、可靠地切除母线故障,具有较好的保护性能和一定的实用价值。     

利用基波幅值变化特征快速识别励磁涌流和故障电流

提出了一种基于两采样值积算法快速提取基波幅值变化特征的变压器保护新原理。文中首先介绍了两采样值积算法,分析了励磁涌流和内部故障情况下,基波幅值不同的变化趋势。在此基础上,根据基波幅值下降程度的不同区分励磁涌流和故障电流。新原理计算量小,易于工程实现。动模试验表明,该原理能够在一个周波内快速切除变压器内部故障,识别灵敏度高,不受电流互感器饱和的影响,在性能上优于谐波制动判据和波形比较判据。     

利用基波相量变化率的快速选相方法

针对目前选相方法不能快速、可靠识别所有故障类型的问题,提出了利用基波相量变化率的故障选相方法。线路发生短路故障后,故障相基波电流相量变化率受衰减直流分量及工频故障分量影响,其值迅速增大,而非故障相基波电流相量变化率变化较小;如果发生接地故障,零序电流基波相量变化率受衰减直流分量及工频故障分量影响,其值也会迅速增大,否则其值在零附近波动。依据不同类型故障中基波电流相量变化率的特征能够快速、可靠识别故障相。利用PSCAD/EMTDC仿真数据对算法进行测试,仿真结果表明:算法能够在故障后四分之一周波内准确判断故障相,具有较高可靠性。     

基于电流突变采样值轨迹特征的快速母线保护

新能源电源提供的短路电流幅值受限,故障特征弱化,影响母线故障的快速准确识别。该文利用三相电流同一采样值突变量快速提取电流突变特征,将母线各支路电流进行分组,分别构造了两种启动元件,根据启动元件的动作时序,快速识别母线区内、外部故障和区外转区内故障。建立了母线多支路分组电流突变量采样值的分析平面,经过极性转换与采样值积分,直观反映母线区内外故障时电流突变采样值的运动轨迹,在此基础上,建立了识别母线区内外故障的保护动作区。利用实时数字仿真平台(real time digital system,RTDS)建立仿真系统,仿真结果表明,母线故障时,启动元件动作时间小于1ms,利用电流突变采样值轨迹可以快速识别区内外故障及转换性故障。     

潮流转移过负荷识别新方案

为了解决现阶段保护减载的潮流转移过负荷识别环节在系统振荡时发生误判的问题,详细研究了系统振荡对潮流转移过负荷识别的影响,分析了过负荷、系统振荡和故障的特点,根据三者之间测量阻抗角、测量阻抗变化率、电流序分量及保护动作情况的差异,提出了潮流转移过负荷识别新方案。即在后备保护启动后,先根据电流序分量的特征和保护II段动作情况区分出故障,再利用测量阻抗变化率的特征,区分过负荷和系统振荡;或者先根据测量阻抗变化率的特征区分出系统振荡,再利用测量阻抗角的特征,区分过负荷和故障。算例分析结果表明,潮流转移过负荷识别新方案能够有效识别出过负荷,并可以防止系统振荡时的误判,证明了该方案的正确性和有效性。     

基于采样值相关度比较的母线保护方案

对母线各支路电流采样值在每个采样点进行数据处理,将处理结果作为计算相关度的依据,利用其在母线区内外故障及电流互感器饱和时的波形相关度特点,构造出具有自适应制动特性的母线保护判据。该判据基于瞬时采样值并综合多个采样值的信息来区分母线区内外故障,计算数据窗长较短,对频率偏移和谐波的影响也有一定的抵御能力。大量的动模实验表明:该判据能够快速、可靠地判别母线区内外故障,并具有一定的抗电流互感器饱和能力,在母线区内故障有汲出电流的情况下,保护灵敏度不受影响,定值整定借鉴传统比率差动的整定思想,简单易行,配合形态滤波等快速前置滤波单元,可构成一种较理想的母线主保护方案。     

基于虚拟电流波形特征的母线保护原理

采样值差动保护直接对离散采样值进行差动判别,计算量小且动作迅速,但易受干扰影响,其可靠性需要深入研究。针对此现状,在研究采样值差动的基础上,提出了一种基于虚拟电流波形特征的母线保护原理。通过合并同时刻方向相同的各支路故障分量电流采样值,将多支路电流等效合成为2个虚拟电流,根据虚拟电流在母线不同运行状态下的波形特征差异,引入相关技术对其进行定量分析,利用多点相关度的大小和分布情况来区分母线区内外故障。理论分析和动模实验表明,该判据能快速可靠地切除母线故障,不受故障类型和区内故障流出电流的影响,并具有一定的电流互感器(TA)饱和识别能力。     

不受同步对时误差影响的线路差动保护方案研究

为解决高压输电线路两端电流采样非同步而导致电流相量差动保护误动作问题,结合相量差动保护和幅值差动保护的性能特点,提出了不受采样非同步影响的线路差动保护方案。在线路两端电流采样出现同步误差时,此方案将相量差动保护退出运行,仅依靠电流幅值差动保护切除大多数线路区内故障,从而消除采样失同步的影响;在线路两端电流采样同步时,以相量差动保护为主要的保护方式,提高保护的可靠。理论分析与仿真研究表明,所提方案可有效应对线路两端电流采样失同步的问题,区内故障保护可靠动作,区外故障可靠制动。     

基于励磁电感参数识别的快速变压器保护

为进一步提高电力变压器保护的性能,提出一种基于励磁电感参数识别的变压器快速主保护方案。通过分析T型等效电路中励磁电感在变压器正常运行、铁芯饱和以及内部故障时的特点,构建了基于励磁电感数值大小和波动性的变压器保护判据。研究表明:时域参数识别方法计算得到的励磁电感,在正常运行和外部故障时其数值较大;在内部故障时,由于故障电流为差动电流的一部分,励磁电感的计算数值较小;在铁芯饱和时数值在较大值和较小值之间波动。由于保护判据中考虑了铁芯饱和对励磁电感数值的影响,因此该保护方案能够快速灵敏地识别变压器故障,且不受励磁涌流的影响,具有良好的性能。动模试验验证了该保护方案的有效性,试验结果表明,该方案能够可靠地识别变变压器内部故障。     

高压线路故障产生电压暂降的特性及对敏感负荷设备的影响

220kV输电线路作为地区电网主要输电线路,发生故障时产生电压暂降凹陷域大,影响范围广。通过对220kV输电线路的保护配备,继电保护动作情况,故障情况的统计分析,用relayCAC软件对故障仿真计算,通过仿真得出的结果与故障录波装置电气信息数据进行验证,找出220kV输电线路时产生电压暂降的特性,提出从电网运行侧消除电压暂降的难点。调查电压暂降对地区电网中的敏感负荷的受影响程度,提出从负荷侧降低电压暂降影响的措施。     

电压暂降问题初探

随着用电负荷的快速增长,电压敏感型负荷大量的应用于生产中,以前很少关注的电压暂降问题已经成为一项研究热点。本文介绍了电压暂降的基本概念,国际组织IEC和IEEE对电压暂降制定的相关标准,从电力供应商和电力用户两方面对电压暂降的产生原因以及应对措施进行了简单总结,介绍了DVR（动态电压恢复器）的工作原理和结构。本文还列举了一些常见设备对电压暂将的耐受程度和企业电压暂降事故实例,最后指出了电压暂降研究的热点问题。     

电压暂降的计算及故障点电压暂降系数确定

由于电力系统中新型电力电子设备的广泛应用,电压暂降已逐渐成为影响设备正常运行的主要电能质量问题之一,为避免电压暂降对设备正常运行造成危害,电压暂降计算已成为电力系统运行分析不可缺少的一部分。采用故障定位法,设计了电力系统电压暂降计算软件,从而实现查找、统计、分析、预估等功能,实现电力系统的电压暂降计算,并提出一种故障点电压暂降系数(FPSC)的量化指标,对电力系统不同的故障点进行了FPSC的计算,根据FPSC的数值确定对全网电压暂降影响严重的故障区域;并利用电压暂降分析程序的输出结果对欲购进新设备的电压敏感性进行了评价;以某实际工业配网为算例,利用所设计计算软件对该本地配网进行了电压暂降的分析计算,所做工作可以为用户采取电压暂降抑制措施提供理论指导。     

考虑设备敏感特性的单次电压暂降事件分级评估方法

对于单次电压暂降事件,得到其评估值后,在没有比较基准的情况下,无法直观地知晓其严重程度。本文提出了考虑设备敏感特性的单次电压暂降事件分级评估方法。在暂降能量指标的基础上,根据典型的设备耐受曲线的严重性评估结果拟合设备免疫水平概率分布函数;计算单次事件引起设备的故障概率,基于层次分析法得到设备综合故障率;利用设备故障率构造修正函数来修正暂降能量指标,基于电网中490组历史暂降样本,通过对修正后的暂降能量指标进行概率统计分析,拟合其概率分布函数,计算其概率分位数,作为比较基准值;根据单次事件修正后的评估指标与基准值的大小关系建立电压暂降严重性评估等级。通过对电网中100组实测暂降样本进行分级评估,将暂降能量指标修正前后的结果进行对比,验证了本文方法能有效地克服暂降能量指标的过度评估,并且评估结果更加直观、合理。     

考虑保护配合动作随机性的电压暂降频次评估

电力系统元件发生短路故障时,保护的动作决定了电压暂降持续时间。传统电压暂降频次评估重点研究了故障类型、故障位置、故障前电压、变压器绕组联接方式以及故障阻抗对电压暂降频次的影响,仅简单假设故障由主保护清除,未考虑保护配合动作对电压暂降持续时间的影响。为了更准确刻画电压暂降持续时间,从实际电网保护配置和定值的固有属性出发,基于马尔可夫状态空间法,建立了主保护与后备保护配合清除故障的概率模型,并根据电网保护定值定量确定各暂降持续时间的概率,提出一种考虑保护配合动作随机性的电压暂降频次评估方法。对IEEE-30节点系统和250节点系统进行了仿真分析,结果证明所提方法符合实际,原理简单且适用性强。     

用麦也尔电弧模型分析雷击引起的电压凹陷

雷击是当前电力系统面临的最严重的事故和故障原因。雷击在电力系统中产生过电压,该过电压如果超过电气设备的绝缘水平,就会导致系统故障,因此研究雷击引起的电压凹陷对于实际电力系统具有重要的理论价值和现实意义。侧重探讨配电网络由雷击引起的几种电压凹陷,即雷击引起的绝缘子闪络、保护间隙击穿续流、电弧接地引起的电压凹陷。由于电弧现象的复杂性,使得在以往的数字仿真中,仅仅用理想短路或者一个线性电阻来模拟接地故障电弧,大大降低了仿真结果的可信度。为解决这个问题,依据麦也尔电弧数学模型,给出了接地故障电弧的精确数字仿真模型。     

敏感设备电压凹陷敏感度的随机-模糊评估方法

受系统凹陷特征和设备自身电压耐受能力不确定性的影响,对电压凹陷引起的敏感设备故障进行评估存在困难。系统凹陷严重程度取决于系统内故障位置、类型等因素,设备的电压扰动承受能力与设备结构、功能、运行状态等因素有关。基于不确定性理论,分别用随机变量和模糊变量描述系统凹陷特征和设备电压耐受能力的不确定性,提出了一种敏感设备电压凹陷敏感度的随机-模糊评估方法。以IEEE-30节点系统连接PC机为例进行了仿真,并与随机模拟结果进行了比较,结果表明文中的评估方法能较好地反映实际情况,评估准确性高,有一定的理论价值和较好的工程应用前景。     

一起电压暂降过程的案例分析

电压暂降是指供电电压幅值（有效值）短暂降低,随后恢复正常的现象。严重的电压暂降,将使用电设备停止工作,或引起所生产产品质量下降。通过对花庄220kV变电站一次电压暂降的原因进行分析研究,指出保护的正确动作也是引起电压暂降的一个重要原因,并就该企业抑制电压暂降问题的方案提出建议。     

基于戴维宁等值的电压暂降模拟方法

针对传统的电压暂降模拟方法,在正常和各种故障条件下仅模拟电网的电压特性,不考虑电网的阻抗特性,使得借助于传统电压暂降模拟方法作用于负载上的电压响应与实际电网不相同。因此,文章提出基于戴维宁等值的电压暂降模拟方法。文章提出采用基于阻抗切换方式辨识电网电压暂降时的戴维宁等值参数,该方法可对暂降前后的电压进行精确辨识。文章亦提出采用H桥级联型-逆变器作为电压暂降模拟装置,为使其能灵活可靠模拟实际电网电压暂降外特性,文中提出适用于H桥级联型逆变器的虚拟阻抗控制策略,其能通过参考电压、虚拟阻抗的设置实现所需的电压暂降戴维宁等值外特性的模拟。最后,通过仿真验证了所提电压暂降戴维宁等值参数辨识方法、电压暂降模拟装置控制策略的有效性及可行性。     

基于PSCAD/EMTDC的配电系统电压跌落问题分析及其抑制措施研究

随着各种敏感设备在工业中的广泛应用,用户对电能质量的要求越来越高,电压跌落便是威胁电能质量的重要因素,已经成为影响许多用电设备安全正常运行最严重的动态电能质量问题之一.如何提高配电系统的电能质量,抑制系统电压跌落对敏感电力用户的干扰已成为急需解决的问题.建立了电压跌落的电磁暂态仿真模型;分析了线路故障造成电压跌落的情况;比较了不同故障地点对用户端电压跌落的影响.最后提出了抑制电压跌落的系统侧和用户侧应采取的相关措施.