T型线路电流差动保护研究

介绍了目前常见的几种基于故障分量的T型线路电流差动保护判据.并对各种判据的动作特性及制动特性进行了对比分析.在此基础上,研究分析了影响电流差动保护性能的制动量及制动系数的选取问题,通过对原有判据制动系数的改进,提出了一种改进的T型线路电流差动保护判据,并对改进前后判据的工作情况进行了大量的仿真试验.仿真结果表明,该判据具有良好的分相动作能力,并可根据外部故障和内部故障,自动调节制动系数,使得该判据在灵敏度、可靠性以及允许误差范围等方面均具有更好的性能,在发生电流互感器饱和、内部故障有穿越性电流流出等情况下也能正确动作.     

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。     

基于自适应制动补偿系数的有源配电网电流纵联差动保护

为了解决传统的三段式电流保护难以适用于有源配电网的问题,通过分析含不同类型分布式电源的配电网正序电流故障分量在区内外故障时的幅相特征差异,提出一种基于自适应制动补偿系数的电流纵联差动保护新方法。该方法采用改造后的e指数函数构建制动补偿系数,根据线路两侧正序电流故障分量的相位差和幅值比自适应决定补偿制动电流的程度。为有效应对不可测负荷分支给保护可靠性带来的消极影响,利用比幅式方向阻抗继电器的动作方程构造辅助判据。仿真结果表明,与传统电流纵联差动保护相比,该方法能够满足各种故障场景下有源配电网的保护需求,且灵敏度高,可靠性、耐受过渡电阻能力和抗时间同步误差能力强。     

自适应变压器电流差动保护判据研究

为了提高变压器电流差动保护的正确动作率,通过对区内外短路时故障电流特性的分析研究,提出了一种自适应变压器电流差动保护判据。对于变压器区外故障,能自动增大差动保护制动系数,提高区外故障的防卫度,对于区内故障,自动减小差动保护的制动系数,提高区内故障差动保护的灵敏性。通过RTDS试验证明自适应判据对提高保护性能是有效的。     

基于广域信息多端高压输电区域后备保护

采用分布参数建模,提出一种基于广域信息多端高压输电区域后备保护新原理。该后备保护功能包括广域电流差动保护新原理和故障支路选择算法。广域电流差动保护依据分布参数电路中,正常运行时多端高压输电区域内所选参考点的电流流入与流出量代数和为零,故障时参考节点的差动量能准确反映故障电流这一特征对保护区内故障情况进行检测。故障支路选择算法依据故障支路选择方程根的分布特点判别故障支路和确定故障位置。经广域后备保护服务器计算分析,若保护区内故障,主站通过通信网络向故障线路跳闸装置发送控制命令,故障线路跳闸装置接收到来自主站的跳闸命令后跳开故障线路两端断路器,将故障与系统隔离。仿真试验验证了该后备保护算法的正确性和有效性。     

线路差动保护的相移制动能力研究

数据同步是基于通信的差动保护方案的首要问题。为从差动保护判据本身找到一个减小同步误差影响的途径,提出描述差动保护判据耐同步误差能力的相移制动能力指标。采用相量分析法分析常规差动保护的相移制动能力,发现常规比率制动判据的相移制动能力只能达到20°左右,而非线性差动保护的相移制动能力可以达到60°左右,这对基于软实时通信技术的使用场合非常有价值。提出一种新相差型的差动保护判据,该判据采用制动系数来调整判据的灵敏度;采用保护动作边界角来调整判据的相移制动能力,是一种新型的非线性制动判据。仿真结果表明新判据具有良好的内部故障灵敏度、抗电流互感器(current transformer,CT)饱和能力和相移制动能力,是基于软实时通信技术的差动保护的理想选择。     

自适应变压器电流差动保护判据研究

为了提高变压器电流差动保护的正确动作率,通过对区内外短路时故障电流特性的分析研究,提出了一种自适应变压器电流差动保护判据.对于变压器区外故障,能自动增大差动保护制动系数,提高区外故障的防卫度,对于区内故障,自动减小差动保护的制动系数,提高区内故障差动保护的灵敏性.通过RTDS试验证明自适应判据对提高保护性能是有效的.     

突变量电流差动保护性能的极坐标分析方法

目前对电流差动保护性能的分析基于差动电流-制动电流平面或复平面,存在一定的局限性。提出了一种极坐标平面下的电流差动保护性能分析方法,给出了电流差动保护判据在极坐标平面下的表示方法。利用该分析方法在极坐标平面比较了突变量电流差动保护不同判据的动作特征,为突变量电流差动保护在工程实际中的应用提供了依据。该方法能直观看出差动保护的动作特性,且能够表示电流幅值、相位对电流差动保护判据的影响。引入灵敏度系数比较各判据在区内、外故障时的性能。利用PSASP对110 kV线路进行了仿真计算,仿真结果与理论分析一致。     

比率制动电荷量线路差动保护

文中提出了差动电荷量和制动电荷量的概念,并分析了两者间的关系。提出了将两者作为差动量和制动量的比率制动电荷量线路差动保护判据及其整定原则,利用全波电流识别区内外故障。阐述了保护判据抗电流互感器饱和、避免电容电流影响的思路。仿真验证结果表明:区内故障时,保护判据利用故障后5~10ms内的数据能快速准确识别故障;区外故障时,判据能可靠闭锁。     

一种超高压输电线路自适应分相电流差动保护新原理研究

根据分相电流差动保护的基本判据。分析线路两端电流量幅值和相位对保护动作特性的影响．提出一种制动系数自适应于线路两端电流量幅值之比的分相电流差动保护新原理。按照穿越性电流对差动保护进行制动的传统方法忽略了线路两端电流量幅值之比对保护动作特性的影响。新原理则充分考虑了这一影响。理论分析和动模试验数据表明,采用该新原理可以增加分相电流差动保护抗电流互感器饱和能力。有效提高保护反映区内、外故障的总体性能。     

用于线路差动保护的电流互感器饱和判据

高压、超高压输电线路由于短路容量大,在短线路等特殊情况下区外故障会引起电流互感器饱和,使电流差动保护误动作,采用提高差动门槛及比例制动系数的方法会降低差动保护的灵敏度,增加保护的动作时间。介绍了一种短数据窗与分段积分法相结合的电流互感器饱和识别方法,该方法使电流差动保护能在区外故障,电流互感器饱和时不误动作;在区内故障时可靠动作,快速切除故障。目前,该方法已成功应用于基于32位DSP的数字式光纤电流差动保护装置。     

基于故障同步识别的含分布式电源配电网充分式差动保护

分布式电源(DG)接入配电网后,配电网结构变为多电源网络,解决多电源网络保护问题最有效的方法是差动保护方案。传统差动保护方案需要使用被保护线路两端同步数据,但当前配电网通信自动化水平无法满足同步采样要求。文中提出了故障同步识别技术,测量线路工频基波电流故障时刻前后两相邻的相同趋势过零点的时间间隔,通过该时间间隔可计算故障后两端基波电流相位差并识别故障,有效克服保护无法同步采样的困难。基于故障同步识别技术,提出了充分式差动保护复合判据:仅由基波电流幅值和故障同步识别技术测得的时间量构成,包含改进标积制动判据和充分式比幅判据两部分。新复合判据解决了传统差动保护判据无法同时提高相移制动能力和灵敏性的矛盾。仿真验证了故障同步识别技术的准确性,充分式复合判据具有良好的动作特性。     

不依赖边界元件及同步对时的多端柔直电网波形匹配式差动保护原理

多端柔直电网发生线路故障时,目前常用应对策略缺乏选择性,容易发生重合于永久性故障、全网停运等问题,而现有研究尚未验证边界保护在"网孔结构"工程中的适应性,差动类保护缺乏对同步误差及异常采样数据的应对能力。为解决上述问题,该文首先分析了多端柔直电网线路故障场景下的行波复杂折反射现象,揭示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,进而利用Hausdorff距离表征并度量上述差异;结合突变量启动判据,形成一套不依赖同步对时及边界元件的波形匹配式差动保护。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,且在采样数据中包含大量异常数据时依然具有良好的动作性能。     

含逆变型分布式电源的配电网正序阻抗纵联保护

逆变型分布式电源区别于传统电源的故障特性导致传统电流保护难以快速可靠切除故障,也影响了现有输电网保护原理直接应用于配电网的动作性能。借鉴电流差动保护原理思想,定义了正序差动阻抗,理论分析了其在区内外故障时的幅值差异,提出了一种适用于有源配电网的正序阻抗差动保护原理。为进一步改善保护性能,有效应对分支负荷的影响,构造了带制动特性的动作判据。针对区内三相金属性短路故障时保护存在的死区问题,利用故障时正序阻抗与正序电流幅值特征构造了辅助判据。与传统电流差动保护相比,所述方法无需两端数据同步采样,对通信要求较低。仿真结果验证了保护原理的有效性。     

稳态量分相电流差动保护判据制动特性的改进

定义了区内故障穿越电流。对穿越电流的研究显示,传统稳态量差动保护区内故障时的保护灵敏度受负荷电流影响大,带过渡电阻能力与故障点位置相关。通过在制动特性中引入穿越电流,提出了一种改进的稳态量电流差动判据。理论分析表明:改进判据与传统稳态量差动保护判据区外故障的安全性完全相同,但改进判据在区内故障的灵敏度以及带过渡电阻能力大大提高了。对一条750kV线路故障和保护的仿真试验,证明了改进判据的上述优越性,是一种比较理想的超特高压输电线路电流差动保护判据。     

输电线路自同步电流差动保护

电流差动保护原理简单、可靠性高,但对数据的同步性要求严格,同步误差超过一定限值时会引起误动或拒动。针对电流差动保护常用的动作判据,定性分析了其在内、外部故障时的耐同步误差能力;以故障发生时刻为对时基准,提出了输电线路自同步电流差动保护方案,并对此方案的误差来源、可行性及应用条件等进行了详细的分析与论证;同时,借助现场录波数据和PSCAD仿真结果,对输电线路中自同步电流差动保护方案的可行性进行了验证。理论与仿真分析表明,所述方案不依赖外部时钟,不受通道传输延时和路由变化的影响,在当前技术条件下,其同步误差在允许范围之内,可为输电线路电流差动保护提供一种新的实现方式。     

相位相关电流差动保护新原理

在保证区外故障时的差动保护安全性的前提下,为了提高保护的灵敏度,具有比率制动特性的差动保护在电力系统中的各种设备上作为主保护得到广泛应用。针对比率差动保护制动系数在内部故障灵敏度与外部故障安全性方面的矛盾,提出了一种相位相关电流差动保护新原理,该原理将差动两侧的电流相位差引入判据,使得区内、外故障情况下制动项分别体现为驱动和制动2种状态,从而提高了差动保护的灵敏性和可靠性。同时,差动保护新原理在抗电流互感器饱和问题上也具有明显的优越性。     

基于采样值差动原理的低频输电线路差动保护研究

低频输电线路发生区内故障时，因线路两端M3C（模块化多电平矩阵变换器）对故障电流幅值、相位的限制，使得两侧电流呈现穿越特性，进而造成传统基于相量的线路差动保护灵敏度降低甚至拒动。为解决上述问题，首先基于低频输电系统架构分析了线路故障后的电气特征及相量差动保护适应性；随后结合采样值差动原理，给出了3个基于采样值的逻辑判据，与稳态量差流门槛及低比率制动方程共同构成适用于低频输电线路的差动保护实现方法；最后在RTDS（实时数字仿真系统）中搭建了低频输电系统模型，通过对低频线路区内、区外不同类型故障的仿真分析，验证了该方法在低频输电线路中的有效性，为后续工程应用奠定了基础。     

基于零序差动阻抗的输电线路保护新原理研究

针对现有的输电线路光纤纵联差动保护原理易受分布电容电流影响较大,且要求线路两端信息的严格同步的问题,研究了一种基于双侧信息的零序差动阻抗保护原理。给出了零序差动阻抗的定义为线路两端零序电压与零序电流比值之和。由理论分析可知区内故障时零序差动阻抗为两侧系统零序阻抗和的负值,阻抗位于第三象限,区外故障时零序差动阻抗为线路的阻抗,阻抗位于第一象限。根据零序差动阻抗的阻抗角构成保护判据。在PSCAD中搭建模型进行仿真实验,实验结果表明,零序差动阻抗保护原理不受对地电容电流和过渡电阻的影响,适用于带并联电抗器补偿的线路和弱馈电系统,并不要求两侧信号严格同步。     

基于同步相量的多端电流差动保护

随着新能源的蓬勃发展,多端输电线路的应用场景逐渐增多,多端电流差动保护应用成为最佳选择.本文提出一种基于同步相量的多端电流差动保护方法,使多端输电线路的差动保护应用具备可行性.基于IEC 61850-90-5协议,通过网络报文方式传输可路由的电气量信息,实现纵联通信数据定义的标准化.在分析同步相量特性的基础上,提出一种不依赖通道收发时延一致性的差动保护同步方法,并进一步提出基于光纤和5G无线通信的通道拓展方式,在保证差动保护可靠性的前提下,有效提高多端电流差动保护对通道的适应性,提升多端输电线路系统的供电可靠性.