基于双端信息的高压架空线断线故障识别原理

高压架空线路受外力和雷击影响容易发生断线故障,而目前的线路保护装置需要故障线路落地后才能准确对断线故障进行识别。针对目前缺乏专门的断线故障保护方法的问题,提出一种基于双端信息的线路断线故障保护新原理。新原理利用线路两端的电压、电流信息,分别计算各相线路"计算电压降落"和"测量电压降落",并根据两种电压降落之差的幅值和线路电流的大小,实现了断线故障的快速可靠识别。最后,在PSCAD/EMTDC平台对所提保护原理进行了仿真验证。     

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.     

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。     

基于电压和电流突变量的高压直流输电线路保护原理

在对高压直流输电线路区内、外故障和雷击等暂态过程研究的基础上,提出了一种基于电压、电流突变量变化特征的高压直流输电线路主保护原理。该原理对两极线路同侧保护安装处测得的电压突变量幅值的比值设定阈值,选出故障极;利用故障线路两端电流突变量的极性在线路保护区内故障时相异、在区外故障时相同,区分线路上保护区内和区外故障。PSCAD/EMTDC软件对实际高压直流输电系统的仿真结果表明,该保护原理在双极两端中性点接地方式下能够快速判别故障极和区分线路上保护区内、外故障,可靠排除雷击干扰,在故障性雷击和高阻抗接地时准确动作,并适用于一极降压和一极全压运行、功率反送、一极停电检修及单极金属回线运行方式等。采样频率在10～100kHz范围内时可满足保护判据计算要求。     

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。     

基于故障点电压实测的线路距离保护新方法

基于长线方程实时计算线路故障点电压,实现线路故障点电压准确测量。故障后沿线电压降落幅值呈现物理分布特性:保护区内故障时,保护安装处到故障点的电压降落幅值小于保护安装处到保护整定范围处的电压降落幅值;保护区外故障时,保护安装处到故障点的电压降落幅值大于保护安装处到保护整定范围处的电压降落幅值。基于此特性,提出一种线路距离保护新方法。该方法与方向元件配合使用,适用于单相接地故障和相间故障的整个故障过程的Ⅰ段保护,原理上消除了故障点电压的影响,具有良好的耐高阻和抗负荷电流影响的能力。PSCAD仿真分析和500 kV线路录波数据测试表明,该方法动作性能优于传统距离保护,具有良好的现场实用价值。     

高压架空-电缆混合线路电容电流补偿方法研究

为提高架空-电缆混合线路纵差动保护的灵敏度和可靠性,提出了一种分段电容电流补偿方法。首先,获取混合线路两端的电压、电流值,依据架空线路的分布参数线路模型计算出架空与电缆分界处的电压值;然后对架空线段、电缆段分别进行电容电流补偿;进而利用补偿后的电流实现纵差动保护。利用PSCAD/EMTDC建立了500 kV架空-电缆混合线路模型,考虑了故障类型、故障位置及过渡电阻等因素进行了大量仿真计算,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于分布参数模型的混合线路故障测距新算法

通过研究基于分布参数模型的传统架空线路双端电气量测距方法,针对混合输电线路电气参数不一致的问题,提出了一种基于连接点电压比较分段故障定位的双端测距新方法。该算法基于混合输电线路分布参数模型,通过双端电流、电压值及不同线路电气参数推算各连接点处电压并比较其幅值大小,确定故障发生区段,利用故障区段两端连接点电压、电流按传统单一输电线路双端电气量测距原理计算故障距离。理论分析和ATP/MATLAB仿真表明,该方法能够准确确定电缆-架空线混合输电线路故障位置,并适用于更为复杂的多段混合输电线路。     

基于分布参数模型的混合线路故障测距新算法

通过研究基于分布参数模型的传统架空线路双端电气量测距方法,针对混合输电线路电气参数不一致的问题,提出了一种基于连接点电压比较分段故障定位的双端测距新方法.该算法基于混合输电线路分布参数模型,通过双端电流、电压值及不同线路电气参数推算各连接点处电压并比较其幅值大小,确定故障发生区段,利用故障区段两端连接点电压、电流按传统单一输电线路双端电气量测距原理计算故障距离.理论分析和ATP/MATLAB仿真表明,该方法能够准确确定电缆-架空线混合输电线路故障位置,并适用于更为复杂的多段混合输电线路.     

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。     

Transposition and Voltage Unbalance in High Phase Order Power Transmission Systems

—High phase order systems have been proposed at the early inception of power transmission engineering, but few direct applications have been made. High phase order transmission should be considered as an alternative in the case of high power density applications. In this article, an analysis of transposition of high phase order overhead transmission lines is presented and voltage unbalance in high phase order systems is considered. Definitions are presented for “fully transposed” and “roll transposed” along with advantages and disadvantages of each. A generalized voltage unbalance factor is introduced and utilized to determine the benefits of transposition. The generalized voltage unbalance factor is compared with three other possible unbalance factors to determine if the generalized voltage unbalance factor is an appropriate indication of unbalance. Exemplary results are presented for 6-phase and 12-phase designs. Conclusions show that the generalized voltage unbalance factor is a good indication of transmission line voltage unbalance and certain configurations may not need full rotation transposition to minimize the unbalance factor. The transposition analysis and voltage unbalance are considerations in the assessment of high phase order as a high power transmission alternative.     

A new wavelet based fault detection,classification and location in transmission lines

This paper deals with the application of wavelet transforms for the detection, classification and location of faults on transmission lines. A Global Positioning System clock is used to synchronize sampling of voltage and current signals at both the ends of the transmission line. The detail coefficients of current signals of both the ends are utilized to calculate fault indices. These fault indices are compared with threshold values to detect and classify the faults. Artificial Neural Networks are employed to locate the fault, which make use of approximate decompositions of the voltages and currents of local end. The proposed algorithm is tested successfully for different locations and types of faults.     

双回线路跨线故障及保护动作行为分析

以山西220kV系统某线路的一次实际跨线故障录波数据为基础,分析了同杆双回线路保护安装处的电流电压特征,研究了该线路上4套不同厂家、不同型号常规微机型线路保护的动作行为,提出了同杆并架双回线保护选型应注意的问题。结果表明,异名相跨线故障期间,各端保护可以检测到零序电流,但无零序电压;变化量方向元件可以正确判断方向;采用零序电流(?)_0和负序电流(?)_(2A)构成的稳态量选相元件能正确选相;零序方向元件的动作行为不确定;相间测量阻抗增大、接地测量阻抗减小均不能正确反映故障位置。     

现代架空线输电系统中的高压电缆段

Electrical power transmission is dominated by overhead line systems at present.This is mainly based on more than hundred years of experience of utilities in running overhead lines.Furthermore,overhead lines have proven their operational reliability and functional assurance.In the past,cables were used in distribution networks in urban areas for the most part with the exception of direct current submarine cables.New developments of high voltage XLPE cables make it possible to use this technology for EHV level applications in transmission networks.Within this paper,mixed network configurations,consisting of overhead lines and high voltage cables,are investigated.An exemplary EHV transmission line with a total length of about 100 km,which is quite typical for Central Europe,has been studied.Several different line combinations are discussed with varied rates between overhead line sections and cable sections length in practice.The length of the cable sections are ranging from several kilometers up to lengths of 100 km.In this paper the work focuses on the transient behavior of combined 400 kV overhead and cable lines during switching processes and lightning impacts.A number of calculations were carried out to get an overview of the transient stress in numerous network nodes along the transmission system.Numerical programs like ATP/EMTP have been used for these simulations.Peak values and wave shapes of the transient voltage stress have been evaluated,based on different systems and within possible combinations.In respect of the insulation coordination and transient stress at network nodes,the voltage-time trends are also analyzed.The combination of high voltage overhead and cable transmission systems,especially such with lengths of more than about 50 km,are making tightened and extended demands to the network design,to the operational management and of course to the network protection also.As an output of this investigations,the results might influence the strategy in running this new type of combined transmission systems.     

防止架空绝缘线路雷击断线方案的选择

通过分析防止配电线路架空绝缘导线雷击断线的技术措施和装置,提出适合配电线路架空绝缘导线雷击断线的设计方案,即考虑到线路过电压保护器在其它地区的运行情况较好,选定采取线路过电压保护器为绝缘配电线路的主要防雷措施,可有效地防止架空绝缘导线雷击断线事故。     

一种新的电力线路短路故障测距算法的研究

本文提出了一种瓣的电力线路故障精确测距算法。该算法仅利用线路两端的故障后电压、电流向量测量值。     

多端线路差动保护改进算法的研究

针对传统差动保护在T型以及多端线路保护中出现的问题,以两端输电线路纵向阻抗的计算方法为基础,提出了一种适用于多端线路差动保护的改进算法。所提算法以发生故障时线路各端电流故障分量的相量和作为动作量,以任意两端之间最大的电压故障分量差与该两端线路的串联正序阻抗比值作为制动量。同时,上述数据之间彼此独立且可以相互转化,确保了保护能够在系统正常运行的情况下准确区分出区内、区外故障。通过对三相输电线路合理的解耦算法,达到了消减相间电磁耦合的目的,使所提算法实现分相判别的功能。在EMTP软件中,建立了高压多端输电线路模型,仿真结果表明,所提算法具有良好的状态判别能力,整定简单、判别裕度大,可靠性高,同时能够有效抵御线路电容电流和电流互感器饱和所带来的影响,具有较好的工程推广前景。     

基于瞬时相位一致的电力线路故障分析方法

随着新型电力系统的建设,故障稳态分量愈来愈难以获取,因此提出了一种利用故障暂态数据的基于瞬时相位一致的电力线路故障分析方法。首先将线路两端的故障电流电压暂态数据进行正弦函数表示,计算线路沿线电气量。然后根据故障点处两端的计算电压瞬时相位一致条件构造判据函数,确定故障位置。针对故障接地过渡阻抗不为纯阻性和多相接地故障各相过渡电阻不相等的一般情况,考虑三种接地短路故障,利用过渡电阻上电压电流瞬时相位一致条件计算故障点过渡阻抗参数。通过仿真案例和现场实际案例的分析,对比其他故障定位方法,所提计算电压瞬时相位一致方法的故障定位精度显著增加,且具有更强的适用性。依据过渡电阻上电压电流瞬时相位一致条件,可有效计算不同类型的故障过渡阻抗参数。     

应用两端电流采样值二维空间映射分布特征的线路纵联保护

针对传统纵联保护在区外故障伴随电流互感器饱和时发生误动作的问题,提出一种基于线路两端电流采样值映射于二维空间分布特征差异的线路纵联保护新方案。该方案以线路两端电流采样点(母线指向线路为正方向)为坐标点映射于二维空间,在线路正常运行和外部故障工况下,映射点位于二维平面坐标系的第二、四象限;而内部故障工况下,映射点位于平面坐标系的第一、三象限。仿真和动模试验结果表明,所提方案能快速有效识别输电线路中出现的各类故障,对伴随电流互感器饱和及异常数据的故障也能正确识别。