分布式发电智能电网的充分式保护原理与方法

分布式发电技术在智能电网中被广泛应用。针对采用分布式发电技术的智能电网保护安全性问题,提出充分式保护原理。新原理与传统保护原理的最大区别在于并不针对同一类故障的所有可能发生形式,而是只针对那些在绝大多数情况下更可能发生的故障形式,提取具有充分代表性的故障特征,并以此为保护方案着力点。传统保护方案对全部理论上即可能发生的故障要求同等的选择性,因此作用前提要求较高,往往表现在过分强调通信及同步环境,多数情况下甚至难以应用。而充分式保护原理则针对实际运行中更容易发生的普遍性故障,首先解决,要求更低,实用性更强。针对分布式发电技术的网络分析了大多数线路故障下均反映出的线路电流幅值特征,在此基础上提出了基于充分式原理的保护方案。仿真证明新方案更适应分布式发电智能电网的保护环境,相比传统保护原理要求更低但可靠性更高。     

计及谐波频率特征的含风电配电网充分式电流幅值差动保护

风电接入配电网给传统的配电网保护方案带来挑战。考虑到配电网结构的改变和通信条件的相对落后,提取了绝大多数故障电流幅值的普遍特征,提出充分式电流幅值差动保护思想。以双馈式感应风力发电机为风电接入配电网的代表形式,分析其在低电压穿越控制方式下的短路电流谐波频率特性;提出频谱指标的概念表示谐波分量的占比大小,衡量故障时风机侧与大系统侧电流谐波频率特征的差异,基于此提出计及频谱指标的充分式电流幅值差动保护判据,对充分式保护方案进行补充。改进的保护方案更加充分地利用故障电流幅值和谐波频率信息,提高了保护的灵敏性和可靠性。最后,基于MATLAB/Simulink进行仿真,验证了该保护方案的合理性。     

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。     

一种计及低电压穿越的有源配电网继电保护方案

文章对配电网中逆变型分布式电源故障特性进行了分析,并提出了一种计及低电压穿越策略的有源配电网继电保护方案。建立了计及低电压穿越规范的逆变型分布式电源故障分析模型,提出了适用于有源配电网的故障分析方法;对于仅具备电流量测能力的有源配电网,提出一种基于电流幅值及相位条件的分布式保护方案,并在幅相平面对线路的故障特性进行分析。通过研究电流幅值和相位在故障线路和非故障线路上的不同特征,确定故障位置。在此基础上提出改进型判据,实现保护判据性能的提升。此方案可解决传统电流差动保护相移误差与判据灵敏度之间的矛盾,并且配电网仅需电流量测能力,有一定的工程价值。     

含分布式电源的配电网智能电流保护策略

以含有多分布式电源(distributed generation,DG)的配电网为模型,提出一种基于多智能体(Agent)的新型分布式电流保护策略。该策略以简单的工频电流比较为基础,运用智能体的分布式处理优势,实现对故障的在线搜索和定位。阐述了利用工频电流变化量幅值和相位比较法进行故障区域搜索、故障线路判定的原理：首先利用DG接入形成的T型节点判断故障搜索的正方向,确定一个较小范围的故障搜索区域;然后通过比较线路两端故障电流幅值或相位确定故障发生的最小区域,并最终完成故障隔离。文章在多智能体分布式处理与主动协作的基础上,提出了分布式电流保护的基本框架和算法流程,并在含有2个DG的配电网模型上进行了仿真验证,仿真结果证明了保护算法的正确性。该保护策略对分布式发电条件下配电网网络结构和运行方式的随机变化具有良好的适应性。     

含DG配网电流幅值差异化保护方案

提出基于故障线路两侧电流幅值差异比较的配电网新型保护方案,适于含分布式电源的配电网络。首先对分布式配电网发生故障时,线路两侧故障电流幅值特性进行分析,得出在现有的分布式电源容量渗透率规定以及逆变型分布式电源对输出电流幅值限制的条件下,故障线路两侧电流幅值不相等且差异较明显的结论。以此为基础,提出新型的基于故障电流幅值差异的保护方案,为保证内部故障的灵敏性,外部故障及正常运行时保护的可靠性,提出相应的动作-制动特性方程。新方案借鉴传统差动保护制动判据的形式,但制动特性方程仅需电流幅值信息而无需相量的比较,在通信自动化水平较低的分布式配电网中更易实现。仿真证明了本方案的合理性和有效性。     

独立运行微电网的故障特性分析及其线路保护研究

针对变流器接口电源区别于传统电源的故障特性和其分散接入微电网的拓扑结构使传统配电网保护难以快速可靠动作的问题,推导独立运行微电网不同类型电源支路的等效正序故障分量阻抗解析表达式,分析采用不同控制策略时,在故障前负荷情况、故障后输出电流幅值及外部等值阻抗影响下等效正序故障分量阻抗角的变化规律,并对微电网中不同位置正序故障分量方向元件的动作性能差异进行论证。进而提出一种基于线路正序电流故障分量与分布式光伏电源故障前电流相位比较的故障方向判断方法,并利用光伏支路电流突变量和光伏功率参考值突变量构造启动逻辑,形成闭锁式保护动作方案,可以以最小范围快速切除不同类型故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的正确性。     

主动配电网保护方案的研究

主动配电网中含有分布式电源,故障电流的方向和幅值发生变化,传统配电网保护会因此发生误动或拒动。目前提出的解决方案大多需要引入电压信息,而配电网一般不具备此条件。文章研究了适用于主动配电网的保护技术,提出不需电压信息的方向元件,该方向元件利用母线上3条以上线路的故障分量电流相位来判断故障方向,灵敏度高。提出4种不需电压信息的保护方案,包括方向过流保护、纵联方向保护、母线保护和广域保护方案,可以为主动式配电网提供比较全面的保护,灵敏度高,动作速度快,有利于提高主动配电网对分布式电源的容纳能力。Simulink仿真验证了方案的有效性。     

分布式发电条件下的新型电流保护方案

根据分布式发电（DG）接入配电网后网络结构和故障电流的变化特点,提出了一种新型电流保护方案。该方案利用电流综合幅值的比较将故障范围缩小到一个故障搜索区域之间,然后利用该区域电流间的相位关系对故障线段进行定位。文中详细论证了故障搜索的电流幅值判据和故障判断的电流相位判据,并分别提出了其矩阵算法,该算法对DG投退造成的网络结构的随机变化具有自适应性,对智能电子设备（IED）故障具备一定的容错能力,满足DG接入对配电网保护提出的要求。利用IED进行分布式处理,降低了保护对通信系统的要求,同时,由于仅利用电流量进行故障搜索判定,工程上较容易实现。文中对该电流保护方案进行了算例仿真,证明了方案的正确性。     

基于光伏自适应注入量的配电网单相接地故障保护方法

随着配电网中分布式光伏发电渗透率不断升高,配电网单相接地故障对设备和人身安全以及电网稳定的影响日趋严峻。但是,由于光伏短路电流受限、故障行为受控、输出特性耦合造成配电网故障过程具有多态性,可能使得中性点小电流接地配电网单相故障选线准确度进一步降低。文中提出了基于光伏自适应注入附加特征信号的配电网单相接地故障保护方法。兼顾光伏低电压穿越要求、故障识别需求和设备安全,提出了光伏自适应特征频率电流注入策略,解析了配电网中特征频率电流的分布,分析了馈线的特征频率电流的幅值特征和相位特征,提出了基于特征频率电流特征的配电网单相接地故障选线保护方法。算例表明,所提出的方法能够准确实现不同故障位置,以及不同过渡电阻下含光伏配电网单相接地故障的故障选线。     

高效测定模拟电路故障的子网络分解法

本文提出了一种模拟电路故障诊断的有效方法。把电路分解成一些子网络和一些适当的无源连接支路,按照含互感和四类受控电源网络的节点电压矩阵方程并根据在激励下对该电路可测节点电压的测量,推导出了故障诊断(FD)方程组与辅助判别式及其简化实用形式。某一故障子网络或者故障元件可以由这些方程直接测定。本文介绍的方法的有效性用一无源直流电路说明,其主要特性是使用其他方法难于兼备的。     

基于故障分量的配电网单端量测距方法

为了消除负荷电流对配电网单相接地故障测距精度的影响,提出了基于故障分量的单端量测距方法。该方法根据横向故障电流的特征构造了测距函数,利用线路单端电压、电流的故障分量来计算故障距离。大量的ATP-EMTP仿真结果表明该方法不受负荷电流的影响,可以有效地搜索到配电网多分支线路的故障点或故障范围。     

高压电力电缆线路事故统计与分析

对一定数量典型电力电缆事故资料的统计分析,所得到的规律性经验对预防事故发生和正确处理事故有借鉴意义。通过对我国近年来多个城市48起高压电力电缆线路事故进行的统计和分析,归纳了故障类型,讨论了不同城市电缆事故的原因,并归纳出其区域性的特点,提出了预防电缆故障的措施及建议。     

A Novel Fault Phase Selection Scheme Utilizing Fault Phase Selection Factors

Abstract—A new fault phase selection method for transmission lines is proposed in this article. First, fault phase selection factors are constructed based on the relationship between the fault current of each phase and the fault current difference of the other two phases at a relay point. By analyzing different characteristics of fault phase selection factors in the case of different fault types, fault phase selection criteria are proposed. Simulation results show that fast and accurate selection of the fault phase can be achieved within a period cycle after fault occurs. Also, it is verified that the method bears a high sensitivity to all types of faults and is immune to the impact of fault resistance, fault inception angle, fault location, load current, and high-voltage DC lines, which makes it relatively reliable. Even when a developing fault occurs, good selectivity is secure with this method. Furthermore, the method provides sufficient sensitivity for phase selection on the weak-infeed side and parallel lines.     

基于新型故障树的微控制器系统故障诊断方法

为更好解决以微控制器为主控芯片系统的故障诊断与故障搜寻问题,提出一种输入输出型的故障树模型,应用这种特殊故障树可简化故障推理机制,简便迅速的进行故障诊断与搜寻。该方法从故障树层间引出检测节点,并建立输入输出型最小割集故障树模型,实现了在某新型火炮上的快速自动化检测和精确的故障诊断与故障定位。     

输电线路单相自动重合闸中电压判据的修正

分析了区分电线路瞬时性与永久性故障的电压判据,补偿电压判据及组合补偿判据成立 的条件,指出其存在的缺陷,提出了修正电压判据。该判据区分瞬时性和永久性故障正确率高,且有简单,易行的特点,不仅适用于短线,而且适用于重负荷长线和带并联电抗器的线路。已有的试验数据表明,该判据是有效的。     

基于VC++和Matlab混合编程实现电力故障再现及分析系统研究

结合VC 和Matlab各自的优势,提出一种基于两者的混合编程方法并应用于电力故障再现及分析系统,以实现故障波形再现、谐波分析、矢量分析和故障测距等功能。采用VC 实现系统框架和界面的绘制,采用Matlab实现计算和绘图,能充分发挥Matlab计算和绘图方便的优点,并克服了M文件运行依赖Matlab环境的缺陷。简要介绍了将MatlabM文件直接嵌入VC 环境,实现计算和绘图的方法。着重介绍了故障测距算法原理,其采用一种改进的基于微分方程模型的单端测距算法实现。谐波分析采用二次抛物线插值和快速傅里叶变换实现。系统通过对基于COMTRADE格式故障录波文件的分析,以数据、表格和图形的方式综合显示分析结果。结果表明系统有良好的应用效果。     

军用ATE中GPIB总线故障诊断的应用研究

总线是ATE中的关键技术和重要组成部分,随着军用ATE的大量装备,总线故障时有发生,GPIB总线是军用ATE中常用的总线之一.本文首先分析了GPIB总线的故障原因;接着通过总结并结合工程实践,提出了故障定位流程图;最后讨论了常见的故障现象及其原因,重点分析了由于GPIB通信协议配置错误导致的故障现象,并提出了解决措施.     

电弧故障识别及保护的新技术

介绍了电弧故障的产生机理和特征,及国外有关电弧故障检测和判别方法.分析了近年来电弧故障保护产品的概况,包括电弧故障断路器的组成原理,电弧故障信号的检测方法和要求,电弧故障识别和判定方法及国外最新专利技术.     

一起双电源小电流接地系统异名相两点接地短路故障分析

以一起35 kV线路单相接地演变为异名相两点接地短路故障,最终引起主变压器跳闸故障为实例,通过站内故障录波波形分析,进而推测故障点及演变形式。通过故障电流及已知参数测算线路故障点范围,提高了线路故障点排查效率,对同类型故障分析有一定参考意义。