基于电压相位比较的单相接地距离保护方案

针对过渡电阻引起的距离保护超越或拒动的问题,提出一种基于电压相位比较的单相接地距离保护方案。首先,利用保护安装处负序电流与故障点负序电流相位之间的关系,计算测量电流与故障点电压间的夹角;再以测量电压为参考值,分别计算故障点电压与补偿电压的相角。然后,根据区内与区外故障时故障点电压与补偿电压的相位差异,构造距离保护判据。基于RTDS仿真平台的结果表明,本方案不受过渡电阻和系统运行工况的影响,能够正确判别区内与区外故障;同时,保护动作时间和定值误差满足接地距离保护的技术要求,计算量小,具有较高的工程实用价值。     

基于阻抗复数平面的自适应距离保护方案

针对传统距离保护方案抗过渡电阻能力差的问题,提出了一种基于阻抗复数平面的自适应距离保护方案。首先,利用保护安装处负序电流与故障点电流间的相位关系,计算过渡电阻引起的故障附加阻抗角;再根据测量阻抗、故障附加阻抗和有效故障阻抗在阻抗复数平面上的几何分布关系,求解故障点到保护安装处的有效故障阻抗;在此基础上,构造了自适应四边形阻抗继电器动作方程。基于实时数字仿真(real time digital simulator,RTDS)平台的仿真结果表明,所提方案适用于阶段式距离保护,且不受故障类型的影响;与传统距离保护方案相比,具备更强的抗过渡电阻能力,可有效解决过渡电阻引起的距离保护超越或拒动问题。     

基于电压相量的直驱风电场联络线单相自适应接地距离保护

针对过渡电阻造成阻抗测量不准确引起风电场联络线单相接地距离保护拒动或超越的问题,分析了双电源系统电压相量平面特性。在此基础上,基于故障点与保护安装处的序电流关系,结合风电场侧的零序阻抗特点,建立了测量电压与故障点电压相位关系的表达式。根据故障点电压和整定电压的相位特性,考虑双馈风电机组的频率偏移特性,提出了直驱风电场联络线单相自适应接地距离保护方案,并对其动作性能进行了仿真验证。大量仿真结果表明,该保护方案判别原理简单可靠,有较强的耐受过渡电阻能力,不受风电场侧运行工况多变的影响,能够准确判别区内及区外故障。     

可消除过渡电阻影响的单相接地距离保护研究

针对过渡电阻使距离保护稳态超越或欠范围拒动的问题,提出了一种新型距离保护方案并深入分析了其可行性。首先,利用电压电流相量几何特性建立相似三角形,并据此构建故障距离百分比求解方程以消除过渡电阻的影响;其次,基于保护安装处负序测量电流与故障点电压相位关系,简化上述方程以解析求解故障距离。该方案仅利用单端电气量信息即可精确定位故障位置,可有效解决过渡电阻引起的距离保护拒动或超越的问题,PSCAD/EMTDC平台上的仿真实验验证了该方案的可靠性。     

基于分布参数输电线路距离保护及低中高电阻短路故障识别

采用分布参数建模,利用保护安装处测量电压和测量电流,实时计算故障点电压,根据保护安装处到故障点的电压降与故障距离呈双曲正切函数关系,求解故障线路阻抗。该保护方法适用于单相接地和相间故障距离保护。该方法在算法设计中考虑了故障点电压的影响,原理上消除了负荷电流和过渡电阻对保护动作性能的影响,比传统保护具有更好动作性能,同时实现低、中、高电阻短路故障情况有效判别。EMTDC仿真和现场录波数据测试验证了该方法正确性和有效性。     

特高压平行双回线路高阻短路下距离保护算法(英文)

特高压平行双回线路距离保护在单相接地故障时受到两回线路互感和故障电阻的不利影响。针对此问题,提出一种新的平行双回线路距离保护算法。算法的核心思想是利用故障点故障电压和故障点电流同相位的特点,并对故障相的电压、电流以及相邻一回线路的零序电流进行傅里叶变换,通过列方程,求解故障距离。还讨论了新算法在平行双回线路的一回检修或者两回线路分裂运行下的效果。理论分析和PSCAD/EMTDC仿真实验证明,该算法耐过渡电阻能力高,不受两回线路互感和负荷的影响,不会引起平行双回线路距离保护一段误动或拒动。该算法有望构成新型的特高压平行双回线路距离保护。     

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。     

自适应接地距离继电器的研究

根据自适应距离继电器的构成原则,提出了一种基于零序电压极化的自适应接地距离继电器。由于经过渡电阻单相接地时,测量点的零序电压与故障点的故障相电压有完全相同的变化规律,故能根据过渡电阻的大小自动调整动作边界,对接地电阻有很强的自适应能力。分析表明继电器的动作特性不受过渡电阻、负荷电流的影响,也不受继电器是位于送电侧还是受电侧的影响,同时具有明确的方向性。Matlab仿真分析结果也证明了该继电器的优良动作特性。     

基于阻抗轨迹估计的自适应相间距离继电器

在双电源系统中，由于对侧系统助增电流的影响，保护测量到的阻抗会偏离故障线路的实际值，从而引起距离保护发生超越或缩短保护距离。正向经过渡电阻故障时，距离保护测量阻抗随着过渡电阻变化的轨迹可以利用故障前保护测量到的电压、电流，经过估算得到。通过对阻抗变化轨迹公式的推导和分析，提出一种基于阻抗轨迹估计的自适应四边形距离继电器的原理及实施方案。该继电器利用故障前系统正常运行时电压和电流的测量值，实时估计出阻抗变化轨迹，并自动调整继电器的动作特性。理论分析和仿真计算表明，提出的自适应距离继电器可应用于相间距离保护，可有效防止区外经过渡电阻故障时发生超越，同时在区内故障时提高耐受过渡电阻能力。     

基于电压相位比较的双馈风电场输电线路单相接地距离保护

基于双dq坐标系的双馈感应发电机(DFIG)暂态模型,推导了DFIG正、负序突变量阻抗表达式并研究其相角变化特征。针对DFIG突变量阻抗角变化,提出一种单相接地时故障点序电流与保护安装处序电流之间相位差的计算方法,从而得到以保护安装处电压为参考值的故障点电压和补偿电压的相角。以区内外故障时故障点电压和补偿电压之间的相位关系为依据,提出适用于双馈风电场输电线路的电压相位比较距离保护方案。仿真结果表明,所提方法不受过渡电阻、故障位置及系统运行方式的影响,能够准确判别区内外故障。     

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。     

A New Weak Fault Component Reactance Distance Relay Based on Voltage Amplitude Comparison

A new weak fault component reactance distance relay is proposed in this paper. By adaptive setting of the compensated voltage, the scheme synthesizes the performance of the impedance distance relay and the reactance distance relay. The distance protection relay on the receiving end will misoperate when the fault resistance is larger than the critical resistance. So a new switching criterion is applied to eliminate this disadvantage. Based on that, the proposed scheme can detect the fault with the high fault resistance in the setting coverage, regardless of whether the relay is located at the receiving end or the sending end. Test results from the simulation and experimental conditions show that the new scheme is successful in detecting the internal fault. It has higher sensitivity and selectivity during different conditions than the traditional fault component protection schemes.     

提升距离保护抗过渡电阻能力的研究综述

距离保护作为输电线路保护的重要组成部分,在高压及超高压电网中获得了广泛应用。然而,故障时过渡电阻的存在严重威胁着距离保护动作正确性,易导致保护误动或拒动行为。结合现有研究成果,首先,着重阐述了距离保护分类、配置、整定原则,以及过渡电阻对其动作性能的影响。然后,全面总结了具有抗过渡电阻能力的阻抗继电器、距离继电器和测距式保护研究成果,分析了应用到实际电网中可能面临的问题。最后,结合电网现状和科学技术发展成果,展望了距离保护的发展方向,以期为距离保护抗过渡电阻能力的进一步研究提供参考。     

基于系统电压分布曲线拟合的后备保护方案

拓扑结构的多样性和电源特性的复杂性使得基于稳态电流量的后备保护整定工作量大且失配现象时有发生,无需整定且具有自动配合功能的后备保护技术是继电保护工作人员追求的目标。在分析了传统反时限过流保护存在的问题和辐射状配电网正、负序电压故障分量分布特征的基础上,提出了基于系统电压分布曲线拟合的后备保护方案。所提方案利用综合电压序分量的系统分布与各级保护实现逐级配合的最小动作时间拟合具有反时限特性的动作曲线,得出拟合后的分段函数表达式。由其计算的保护动作时间可自动反映各保护与故障位置的拓扑关联关系,在满足选择性和快速性要求的前提下实现各级保护的自适应配合。DG接入不会改变综合电压序分量的分布特征,因而所提方法对含DG的网络具有自适应性。理论分析和仿真结果表明,所提方法可自动实现任一点故障时上下级保护的快速、逐级配合。     

小电阻接地系统馈线自适应零序电流保护原理及装置实现

小电阻接地系统发生多回线同相复杂接地故障时,零序电流幅值相比于单回线接地故障将显著下降,容易导致馈线首端的零序电流保护拒动,进而造成母线接地变压器的零序电流保护越级误动,扩大停电范围。为此,对小电阻接地系统多回线复杂接地故障的故障机理进行分析,推导了多回线与单回线接地故障下馈线零序电流关系;在此基础上,提出了一种自适应馈线零序电流保护方案,即根据母线电压将多回线接地故障的零序电流实时补偿为单回线接地故障的零序电流值,从而确保了常规的保护动作值整定方式和保护配合能够适用于多回线复杂接地故障,并研发了相应的自适应零序保护装置。基于PSCAD/EMTDC和RTDS对保护原理及保护装置的测试结果表明,自适应零序电流保护在多回线复杂接地故障情况下仍具有较高的灵敏性,补偿精度不受过渡电阻、故障位置的影响。所提保护方案只需在原有零序电流保护方案基础上,增加母线电压信息,容易实现,具有经济性和较高的工程应用价值。     

零序电压移相极化的自适应阻抗继电器研究

提出了一种基于自适应原理的新型接地阻抗继电器。在对零序电压极化的自适应阻抗继电器动作特性分析的基础上,通过对接地距离保护对过渡电阻自适应构成机理的分析,阐述了零序电压移相极化的自适应控制方法及移相原理。讨论了该继电器的动作判据,分析了其动作特性。初步理论分析表明所提继电器具有动作迅速、构成简单等良好性能。分析还表明,零序电压移相后的自适应阻抗继电器既进一步提高抗过渡电阻的能力,又不存在动作的电压死区,具有明确的方向性。同时,它还具有故障分量继电器所特有的不受负荷、系统振荡等因素影响的特点。Matlab仿真分析结果表明,该继电器具有良好的动作特性。     

考虑双馈异步风机特性的自适应接地距离保护

研究风电场故障特性对继电保护的影响。针对双馈异步风机投入撬棒电阻后正序阻抗和负序阻抗不相等的特征,分析了传统接地距离保护I、II、III段在保护安装处所测量到的阻抗与实际阻抗的异同。若利用传统整定原则来整定接地距离保护II段,保护可能拒动。根据接地故障时的测量阻抗,提出了考虑双馈异步风机特性的自适应接地距离保护II段的整定方法。该方法在线计算自适应分支系数,使保护安装处的测量阻抗更为准确地反映保护安装处到故障点的距离。利用DIg SILENT仿真软件搭建含风机的线路模型进行仿真分析,验证了自适应接地距离保护的灵敏性,同时该保护的可靠性得到有效提高,且不失选择性。     

A New Pilot Protection Scheme Based on Virtual Sequence Transition Impedance

A new pilot protection scheme for transmission line based on virtual sequence transition impedance is proposed in this paper. When the out-zone fault occurs, the value of the imaginary part of the virtual sequence transition impedance is greater than the relay setting value of fault location. For internal faults, the current calculated is high as the protection startup threshold and the value range of the imaginary part of each virtual sequence transition impedance is much less than the setting value, which distinguish the fault types at the same time. Compared with the traditional methods, the proposed method is not affected by the fault location, fault types, transition resistance, line capacitance current, and weak feed line fault. Furthermore, the setting value does not need to be settled and the setting rule is clear.     

基于补偿电压复合极化量的自适应距离继电器

方向阻抗继电器通常采用单一电压如正序电压作为极化量,其动作特性固定不变,不能自适应过渡电阻的变化.当高压输电线路发生单相经高阻接地故障时,过渡电阻可能导致阻抗继电器的稳态超越.在提高阻抗继电器自适应过渡电阻能力的同时,为避免因过渡电阻引起的不正确动作,利用补偿电压随过渡电阻变化的特性,提出了由补偿电压构成的复合电压作为极化量的阻抗继电器.在电压平面和阻抗平面分析了该继电器的动作特性,并以300 km线路500 kV双端电源系统为模型进行了仿真验证.理论分析和仿真计算表明该继电器具有较强的耐过渡电阻能力.     

基于自适应控制的双端电源线路距离保护

继电保护作为保障电力系统正常运行的保护装置,必须保证系统能够在各种故障情况下正确、快速、可靠动作,因此继电保护装置需要具有可靠的自适应反馈能力,能够根据系统故障类型的变化及时调整故障算法,使其工作在最佳状态。文章简述了传统距离保护的特性及缺点,同时分析对于双端电源线路接地短路时,过渡电阻对保护装置整定值的影响,并在此基础上提出对于经过渡电阻短路接地的双端电源线路,继电保护装置根据线路的电流分布系数确定测量阻抗的自适应算法,同时通过对继电器四边形特性下倾角的计算,实现保护装置的自适应距离保护控制。