新型自适应距离继电器

距离保护测量到的阻抗由于受对侧系统助增电流的影响会偏离故障线路的实际值,从而引起距离保护发生超越或者缩短保护距离。实际应用中往往利用零序电抗元件来解决这个问题,但对于相间故障则无能为力。通过分析发现,无论对于相间故障还是接地故障,当线路经过渡电阻故障时,距离保护测量阻抗随着过渡电阻变化的轨迹是一段圆弧,利用故障前保护测量到的电压、电流量可以估算出其圆心和半径。文中利用对阻抗变化轨迹的估算,提出了一种基于自适应电抗元件的四边形距离继电器的原理以及实施方案。理论分析和仿真计算都表明,所提出的自适应距离继电器除了能够有效防止区外经过渡电阻故障时发生超越,在区内故障时其耐受过渡电阻的能力也较常规四边形继电器有所提高。     

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.     

测量阻抗轨迹和阻抗继电器性能的研究

为了精确计算测量阻抗随过渡电阻变化的轨迹,本文利用解析分析的方法对双端系统不同故障类型下送、受端正反向故障时的测量阻抗轨迹进行了详细的计算分析,并以姆欧继电器和四边形特性的距离继电器为例简要分析了其稳态动作行为。本文所得到的测量阻抗随过渡电阻变化的轨迹为分析阻抗继电器的动作行为提供了理论依据,对距离继电器的设计制造部门也具有一定的指导作用。     

高压输电线路距离保护克服过渡电阻能力研究

高压输电线路中存在较大的过渡电阻,很容易引起距离保护拒动或误动.分析特高压单侧电源经长线路出口故障和双侧电源长线路出口故障时过渡电阻对距离保护工作的影响,探讨单侧电源助增电流网络、外汲电流网络中过渡电阻对测量阻抗的影响,并给出2种网络结构在不同地点处保护测量阻抗的计算公式.研究能较好躲过渡电阻特性的零序电抗继电器、自适应接地距离继电器、神经网络距离继电器,分析比较不同方法的优缺点及适用场合.     

距离保护在含分布式电源配电网中的应用研究

由于传统电流保护在含分布式电源配电网中存在缺陷,考虑将距离保护应用到配电网中。通过仿真验证距离保护可以弥补电流保护的不足,但距离保护应用于中低压配电网时其耐受过渡电阻能力很差。为解决此问题,分析了分布式电源接入配电网后形成的双侧电源线路上发生短路故障时过渡电阻对距离保护的影响,利用序分量算法研究出一种不受过渡电阻影响,通过采集线路的电流、电压相量值来正确测量故障阻抗值的算法。建立含风电机组的配电网模型,利用MATLAB进行了仿真验证。仿真结果证明该算法可正确测量故障阻抗值,准确识别保护区内的故障,且其计算精度高,能很好地消除过渡电阻对距离保护的影响。     

距离保护在含分布式电源配网中的应用

由于传统电流保护在含分布式电源配网中的缺陷,为此本文考虑将距离保护应用到配电网中,通过仿真验证了距离保护可以弥补原电流保护的不足。但是距离保护应用到中低压配电网中,也会产生一些问题,尤其是过渡电阻对距离保护的影响。本文分析了分布式电源接入配电网后形成的双侧电源线路上发生短路故障时过渡电阻对距离保护的影响,利用序分量算法研究了一种不受过渡电阻影响,通过采集线路的电流电压相量值,就能够正确测量故障阻抗值的算法。并在Matlab平台上搭建了含风机的配电网模型,进行了仿真验证。仿真结果证明该算法能够正确测量故障阻抗值,准确识别保护区内的故障,且计算精度高,能很好地消除过渡电阻对距离保护的影响。     

计及过渡电阻影响的接地距离保护方法研究

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,发生故障时过渡电阻的存在严重威胁着距离保护动作正确性,易导致保护误动作或拒动作行为。通过相量分析,结合系统中电压与电流的几何分布特性,对传统测量阻抗进行变换修正,构建新型自适应距离保护动作判据。通过MATLAB软件进行仿真,得到不同故障位置、不同接地电阻和不对称负荷运行情况下的测量阻抗值,仿真结果验证了该距离保护的正确性和可靠性。     

现代距离保护技术的最新发展——高阻接地故障保护

文章基于负序电流、零序电流和负序零序复合电流,提出了一种适用于单相接地故障的距离继电器故障阻抗测量新原理。新原理基于假设:输电线路故障时,过渡电阻是纯电阻性的,故障点电压和故障分支电流同相位。新算法不受过渡电阻、负荷电流、系统振荡的影响。PSCAD仿真表明本文算法的精确性。     

基于实时计算光伏系统等效阻抗的自适应距离保护

由于过渡电阻倾斜角θ的大小取决于光伏电站等效阻抗的值,传统保护中针对光伏等效阻抗XN的求解存在较大误差,导致距离保护整定结果存在着一定的误差。基于此,在光伏并网的系统中发生故障时,文中通过分析负荷阻抗与光伏系统输出的故障电流之间的关系,利用协方差方法推导出光伏系统实时等效阻抗值,从而可以得到更准确的故障距离,提高了保护性能。文中利用PSCAD/EMTDC搭建了光伏并网模型,并用MATLAB计算出光伏系统的等效阻抗和故障距离,结果表明文中所提出的自适应距离保护方法极大地提高了测量阻抗的准确性。     

反向分支支路故障对距离保护的影响

反向经分支支路故障对距离保护的影响以前未能引起关注,文中结合实用的四边形继电器特性对这种故障情况进行了系统的分析,得到这种故障条件下测量阻抗和方向阻抗的变化轨迹及其特性,提出了方向特性门槛的参数的参考选择范围,发现了现有的四边形特性方向距离保护在反向经分支支路故障时有误动的可能.     

Under-Reach Correction in Twin Circuits Without Residual Current Input From the Parallel Line

Mutual coupling poses difficult problems witnessed during single phase to earth fault, in transmission line protection. In parallel lines on the same right of way, mutually coupled zero-sequence circuits cause error in the apparent impedance seen by the relay. This causes the distance relay at one end of the faulty line to over-reach while the one at the other end to under-reach. Incorrect sensing of the ground fault due to zero-sequence voltage inversion caused by mutually coupled zero-sequence network may lead to false trip of the neighbouring healthy line. The paper develops characteristic expressions for effective sequence impedances of twin circuit lines and presents a non-iterative microprocessor based algorithm for fault distance and under-reach estimation in real time, for under-reach correction in basic distance relaying scheme. The residual current measurement from the parallel circuit is not required for this purpose.      

A discrete Fourier transform-based adaptive mimic phasor estimator for distance relaying applications

In protection relaying schemes, the digital filter unit plays the essential roles to calculate the accurate phasor. However, while the fault current contains plentiful decaying dc component, the over-reach of distance protection will cause sever problem. This work develops an adaptive mimic phasor estimator to remove the decaying dc oscillation between voltage and current and obtains the accurate apparent impedance. First, a discrete Fourier transform-based mimic phasor estimator is developed. Then, an adaptive scheme is proposed to obtain the decaying time constant. Unlike the fixed decaying dc time constant used in a digital mimic filter, the proposed algorithm adopts the transmission-line parameters information hiding in the voltage and current measurements to adaptively approximate the decaying dc time constant to the accurate value. Thus, the estimation error in the mimic filter due to the time constant mismatch can be eliminated. Both full-cycle and half-cycle versions are developed in this work. Simulations results illustrate the effectiveness of this new algorithm for distance relaying applications.     

逆变式电源接入下的配电网自适应距离保护方案

以光伏、储能为代表的逆变式电源(inverter interfaced distributed generator, IIDG)大量接入配电网,使得传统距离保护受到巨大干扰,同时存在拒动或误动的风险。针对此问题,分析了含IIDG配电网不同类型故障下的复合序网,利用IIDG侧正序故障分量求取不同故障下的附加阻抗角。结合故障下阻抗的复平面关系,计算线路故障位置对应的短路阻抗,得到了一种真实短路阻抗求解办法。提出了一种适用于逆变式电源接入下的自适应距离保护方案。该方案求解过程利用IIDG侧单端电气量,解决了距离保护受IIDG故障输出受控特性和过渡电阻影响的问题,在有效降低配网通信成本的同时不受故障位置变化的影响。通过实时数字仿真器(real time digital simulator, RTDS)对该保护方案进行了验证,结果表明其在不同类型故障下都有较好的选择性和可靠性。     

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.     

基于过渡电阻倾斜角的风电T接双电源系统自适应距离保护方案

针对风电T型接入高压配电网后传统距离保护可能发生误动、拒动的情况,研究相对应的保护方案意义重大。首先,文章推导了风电T接点上、下游测量阻抗表达式,得出其包含的附加阻抗可能会使传统保护装置不正确动作。鉴于此,提出基于过渡电阻倾斜角的风电T接系统自适应距离保护方案。该方案自适应修正测量阻抗使其能跟踪到短路阻抗,有效消除附加阻抗对距离保护的影响。最后,在MATLAB仿真软件中对方案进行仿真验证,结果表明该方案受故障点位置、过渡电阻、电源相位差及风电运行方式影响较小,可有效解决传统距离保护拒动或者误动的问题,提高电网的安全稳定性。     

Adaptive load blinder for distance protection

This paper proposes a novel adaptive load blinder for distance protection. A distance relay can provide remote backup protection by zones 2 and 3, but it may mal-operate under heavy loading conditions and cause cascading trips in the network, which could further lead to a widespread blackout. To prevent cascading outages, load blinders or load encroachment elements are generally used to block the distance relay when there is heavy load in the system. However, these elements are not always able to discriminate heavy loading conditions from fault conditions, especially for heavy loads with low power factors or faults with fault resistance. This paper presents a novel load blinder scheme for distance protection by using artificial neural network (ANN). Test results show that the proposed ANN-based load blinder scheme is able to discriminate between different heavy loads with a wide range of power factors and different faults with fault resistance.     

微机距离保护中几种接地距离继电器方案的分析比较

接地距离继电器最关键的问题之一是继电器耐受过渡电阻能力的强弱。接地故障时，由 于过渡电阻的存在可能导致继电器稳态超越或拒动，从而严重地影响了接地距离保护的性能 。文章对几种用于微机距离保护中的接地距离继电器的运行特性进行分析和比较，以期获得 性能最优的接地距离保护方案。     

UHVDC接地极线路短路阻抗特性及阻抗监视系统死区研究

针对现有特高压直流接地极线路阻抗监视系统（简称阻抗监视系统）存在的拒动问题,从理论上推导了接地极线路在不同短路故障条件下的故障阻抗表达式,并验证了理论推导的正确性。在获得故障阻抗表达式的基础上,考虑不同过渡电阻、故障距离和接地极线路长度的影响,研究了接地极线路故障阻抗和正常运行时阻抗的差异规律,分析了阻抗监视系统在不同故障条件下的适应性,阐述了阻抗监视系统的拒动机理。研究结果表明,现有阻抗监视系统存在保护死区,难以正确反映高阻、远距离故障,特别是当接地极线路的长度为注入信号线模半波长的整数倍时,若单回线故障距离为注入信号四分之一线模波长的奇数倍时,阻抗监视系统将发生拒动。