末端制动的新型数字式高压并联电抗器纵差保护

高压并联电抗器内部线圈接地故障或引出线的接地及相间短路故障是电抗器常见的故障形式,电抗器纵差保护是这些故障形式的主保护,但是在空投电抗器以及区外扰动的暂态过程中,由于直流分量大而且衰减慢可能引起CT直流饱和而导致纵差保护误动.针对上述问题,提出了一种取电抗器末端电流作为制动电流、采用三段式比率制动特性的数字式纵差保护的方法.本保护具有电抗器空投检测功能、间隙性电流互感器断线检测判据以及电流互感器直流饱和检测判据.经动模试验及现场运行结果证明该保护灵敏反应内部故障,并在空投和区外扰动情况下可靠闭锁保护.     

一种防止变压器纵差保护区外故障误动的新方法

在对电流互感器饱和进行理论分析的基础上,基于对差动电流采样值波形特征的识别,提出了一种防止变压器纵差保护区外故障误动作的新方法。该方法通过面积比较法和相位比较法两个判据,不仅能有效地区分内、外部故障,从而在区外短路且电流互感器严重饱和情况下对纵差保护实现实时闭锁,而且在闭锁时间段内能利用相位比较法有效地对系统进行监测,当发生区外转区内故障时适时解除闭锁信号,开放保护。判据利用了故障后第1周期的数据,不会影响比率制动特性的动作时间,计算简单,易于实现。大量仿真结果证明了该方法的有效性和正确性。     

一种防止变压器纵差保护区外故障误动的新方法

在对电流互感器饱和进行理论分析的基础上，基于对差动电流采样值波形特征的识别，提出了一种防止变压器纵差保护区外故障误动作的新方法。该方法通过面积比较法和相位比较法两个判据，不仅能有效地区分内、外部故障，从而在区外短路且电流互感器严重饱和情况下对纵差保护实现实时闭锁，而且在闭锁时间段内能利用相位比较法有效地对系统进行监测，当发生区外转区内故障时适时解除闭锁信号，开放保护。判据利用了故障后第1周期的数据，不会影响比率制动特性的动作时间，计算简单，易于实现。大量仿真结果证明了该方法的有效性和正确性。     

一种基于异步法的母线保护中电流互感器饱和判据

准确判别出电流互感器(CT)饱和是区外故障还是区内故障引起的可提高母线保护的可靠性。区内外故障CT 饱和前存在线性传变性,在有效的数据窗内(通常取半个周波的数据作为差动保护判据的有效数据),饱和点前后差流与制动电流的大小和相位变化不同步,即饱和时刻超前于差动保护动作时刻,差流和制动电流变化量不一致,利用这种不同步关系文章提出了一种新的CT饱和判据,通过仿真和动模实验证明了该判据的可靠性,它可以有效避免因区外故障CT深度饱和而引起差动保护误动。     

差流动态追忆法的研究

母线保护中存在母线经高阻接地故障易导致差流特性不明显和母线区外故障易造成电流互感器严重饱和的现象。针对此在SGB750数字式母线保护装置中采用了突变差量电流快速启动及常规差电流慢速积分启动的双启动原理来区分检查各种特性的差流;采用差流动态追忆法抗区外故障电流互感器饱和,通过提取差流的突变量值和对饱和拐点进行分析以区分区内外故障。大量的动态模拟试验证明,这2个原理能抓住故障电流互感器传变特性,快速有效地判断出系统所发生的故障类型,判据准确可靠。     

柔性低频输电系统的主变稳态负序差动保护

为了解决常规纵差保护难以适用于低频系统的问题,通过分析低频系统的序分量抑制策略,并根据低频系统故障进入稳态后单侧有负序注入的特征,提出一种基于稳态负序分量的主变差动保护方法。为防止该差动保护在区外故障时因电流互感器饱和出现误动,通过对比分析三类制动电流计算方式的制动性能,得到了差动保护的制动方程和制动系数。为解决励磁涌流、电流互感器断线可能导致误动的问题,提出了相电压突变量的差动保护开放条件。仿真分析表明,该方法能够灵敏反映区内金属性故障及轻微故障,在区外故障伴随电流互感器饱和时有可靠的制动裕度。     

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。     

标积制动判据归一化的研究

分析现有分相电流差动保护判据的动作特性,指出了传统原理在保障区内故障灵敏性和区外故障可靠性方面存在的不足。提出了将标积制动判据进行归一化处理得到相应的相角判据,同时辅以自适应系数幅值约束的新型保护判据。新判据提高了差动保护的灵敏性和可靠性。理论分析表明新判据在内部故障的灵敏性和区外故障的可靠性上均优于传统的分相电流差动判据,具有良好的抗高阻能力和抗电流互感器饱和性能。仿真实验验证了新原理的正确性。     

基于零序电流的超高压自耦变压器相位比较纵联保护的研究

零序电流差动保护对接地故障灵敏度高,动作电流与变压器调压分接头无关,受励磁涌流影响小,原理简单等优点,在超高压自耦变压器保护上得到广泛应用。但零序电流差动保护由于反应自耦变压器三侧零序电流的相量和而动作,受电流互感器饱和影响较大,不易整定,在区外故障切除时常常导致保护的误动。据此提出"基于零序电流的超高压自耦变压器相位比较纵联保护方案"。该方案比较自耦变压器两侧保护处零序电流相位,根据相位相同或相反作为故障判据来区分自耦变压器内部故障或外部故障。动模试验数据和数字仿真验证结果表明,该方案具有对超高压自耦变压器接地故障灵敏度高,选择性好,能够正确反应自耦变压器各种轻微匝间故障,保护判据均不受零序电流非周期分量和故障侧电流互感器(CT)饱和深度的影响等优点。     

基于测量阻抗变化的并联电抗器小匝间短路保护

通过分析并联电抗器发生匝间短路后的等效电路,提出了基于测量阻抗变化的电抗器小匝间短路保护方法。此方法根据匝间短路后电抗器测量阻抗降低,辅以电压变化开放判据区分区外故障,能够正确、快速检测正常运行小匝间短路故障以及带匝间故障投入运行的电抗器,并在投入电抗器、区外故障、系统振荡时可靠性高。分析表明,此方法定值整定简单、含义明确,抗电流互感器断线和饱和能力强。动模试验验证了保护方法的正确性与可行性。     

新型微机电抗器保护的研制与开发

分析了目前超高压并联电抗器保护所存在的一些问题，包括电抗器匝间短路保护灵敏度与可靠性、电流互感器暂态特性不一致对差动保护的影响等。介绍了新一代数字式电抗器成套保护装置的总体设计思想(双主双后配置)、新型高灵敏度高安全可靠的匝间短路保护原理以及考虑电流互感器暂态特性不一致的差动保护原理。新型电抗器匝间短路保护由自适应补偿的零序功率方向元件、零序阻抗元件、故障开放元件、谐波闭锁元件以及具有工频变化量浮动门槛的匝间短路保护启动元件共同构成。给出了这些保护原理的数字仿真、动模试验及现场运行结果。     

基于电抗器电压暂态特性的直流配电网故障检测方案

直流配电网故障快速可靠检测是柔性直流配电网亟待解决的关键问题之一.基于柔性直流配电网的数学模型,详细分析了辐射状直流配电网的故障特性;区内故障时,安装于线路首端的直流电抗器两端的电压微分小于零;区外故障时,故障特性与之相反.在此基础上,提出了一种基于直流电抗器电压暂态特性的故障检测方案.利用直流电抗器电压微分实现区内、...     

基于直流电抗器电压的多端柔性直流电网边界保护方案

直流故障的快速可靠识别是多端柔性直流电网亟须突破的关键技术之一。基于线路边界元件直流电抗器的特征,提出了一种新型的多端柔性直流电网线路边界保护方案。利用故障线路和非故障线路直流电抗器电压大小和方向的不同,实现故障线路的快速识别;利用故障线路正、负极直流电抗器电压大小的差异进行故障类型和故障极的判别。该方案仅通过单端直流电抗器的电压即可实现对故障的快速检测、识别,不仅能够满足直流电网对保护的要求,而且保护方案简单易实现,对硬件要求较低,无需通信。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建三端柔性直流电网模型,仿真结果验证了该保护方案在不同直流故障和运行情况下的有效性。     

基于暂态电压比原理的直流配电网故障保护方案

由于直流配电网故障时短路电流呈现上升快、峰值大、过程短的基本特点,给故障的可靠识别和快速切除造成了困难。利用线路出口限流电抗器两侧电压的时域特性实现区内、外故障的可靠判别,提出了一种适用于直流配电网线路的继电保护方案,并通过单侧电气量保护与双侧电气量保护的配合实现了直流配电线路保护的速动性和选择性。该方案仅通过限流电抗器的暂态电压比即可实现对故障的快速检测、识别,不仅能满足直流电网对保护的要求,而且保护方案简单、易实现。大量仿真实例验证了保护方案的可行性,且具备较强的抗过渡电阻能力。     

基于离散小波分析与K-means聚类算法的 MMC-HVDC输电线路保护方案

随着以风电、光伏为代表的可再生能源的持续发展,柔性直流输电系统由于能够清洁高效的对其进行远距离大容量输送而得到了大力的发展。快速、准确的识别故障区域并判别故障类型,实现兼具选择性、速动性、灵敏性和可靠性的直流线路保护方案是柔性直流输电系统发展的迫切需要。理论分析表明,MMC-HVDC输电系统直流线路故障时,线路平波电抗器两侧的暂态电压存在明显差异。采用离散小波分析提取线路平波电抗器两侧的暂态电压有效值进行比较,从而对区内、区外故障进行判别。随后采用K-means聚类算法,利用不同故障类型、不同故障位置,直流线路故障发生后较短的时间窗口采集得到的单侧保护单元电压、电流数据,对其进行聚类分析,获取这些数据的质心与阈值,经过训练,确定相应的保护判据,实现故障选极。PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,该保护方案不受故障位置、过渡电阻的影响,能够快速准确地检测MMC-HVDC输电线路故障,识别出故障类型。     

采用电流突变量夹角余弦的直流电网线路纵联保护方法

直流线路的保护是多端柔性直流电网发展面临的关键问题之一。文中针对现有纵联电流差动保护存在的问题,提出了一种采用电流突变量夹角余弦值的纵联保护方法,它利用线路两端电流突变量计算夹角余弦值从而进行区内、外故障判断。区内故障时,线路两端电流突变量方向相反,夹角余弦值为负值;区外故障时,线路两端电流突变量方向相同,夹角余弦值为正值。保护方法采用改进电压梯度法快速启动,并利用正、负极电压比值来识别故障极。仿真表明,所提出的保护方法不仅可以可靠识别区内、外故障,同时具有较强的耐过渡电阻能力且不易受线路分布电容电流的影响。     

基于电流控制补偿的高压直流线路快速差动保护

电流差动保护作为直流线路的后备保护,因其整定值低和延时长,会在直流控制暂态阶段失去作用。文中研究了直流控制特性对故障电流的影响机理,进一步推导了计及直流控制的直流补偿量,以削弱直流控制对差动电流的影响。同时,提出了一种基于电流控制补偿的高压直流线路快速差动保护。PSCAD/EMTDC仿真结果表明:所提保护凸显了差动电流的故障特征,具有整定值高和动作快速的特点,在各种故障条件下均能正确识别区内外故障。与传统电流差动保护相比,所提保护可在直流控制暂态阶段无延时地快速切除故障;其动作时间随直流控制补偿差动电流的增大而减小,具有一定的反时限特性,可作为高压直流线路快速后备保护。     

MMC桥臂电抗器穿墙套管故障特性及保护策略

针对双极柔性直流输电系统模块化多电平换流器,分析了桥臂电抗器目前布置方案所存在的故障电流大问题,提出了将桥臂电抗器布置在靠近直流连接点的方案。分析了桥臂电抗器布置在不同位置时对换流器故障电流的影响,并推导了故障电流分量的数学表达式,研究表明桥臂电抗器布置在靠近直流连接点时能够有效限制阀侧接地故障时故障电流上升率,有效降低故障电流水平,同时不会带来较大成本增加。然而桥臂电抗器布置在靠近直流连接点后,其穿墙套管发生相间短路故障时现有保护策略并不能及时发现,给换流器的安全运行带来隐患,提出了一种桥臂电抗器穿墙套管短路保护策略,能够有效识别桥臂电抗器穿墙套管短路故障。最后通过PSCAD/EMTDC对相关分析进行了仿真验证。     

南方电网直流线路横差保护的改进探讨

兴安直流极Ⅱ投运后连续两次出现站内接地网过流保护动作,故障原因初步判断为金属回线接地故障。总结了天广、高肇、兴安直流以往运行经验,并参考其他厂家技术方案后,认为金属回线故障后可以允许直流重启一次。在对金属回线故障时的电气量特征进行分析的基础上,提出将直流线路横差保护作为金属回线接地故障的判据,保护动作后重启直流,并就逻辑改进后的保护定值提出了整定建议。