不依赖边界元件的柔性直流电网反时限过流保护配置方案

现阶段柔性直流电网线路保护大多依赖边界元件，不适用于线路间无明显边界的“网孔结构”柔性直流电网。针对此类电网在远距离输电场景下的线路保护问题，提出了一套不依赖于边界元件的反时限过流保护配置方案。首先，通过分析故障电流的暂态特性，确定了不同故障位置下保护配置的思路。然后，基于保护要求，利用故障电流的波头特征，构造电阻补偿系数保证方案的耐过渡电阻能力，建立了适用于柔性直流电网故障特性的反时限过流保护动作方程，并确定了延时的计算和整定原则。最后，基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了该方案的有效性和适用性。结果表明，所提方案能够准确、可靠地识别故障，具有较强的耐过渡电阻能力。     

小电阻接地系统高阻接地故障反时限零序过电流保护

目前小电阻接地系统接地保护主要采用零序过电流保护,其保护动作值较高,但发生高阻接地故障时保护装置容易拒动。结合反时限过电流保护的特点,在分析小电阻接地系统单相高阻接地故障零序电流分布特征以及零序电压与零序电流关系的基础上,提出了一种新型的反时限零序过电流保护方法。通过各出线保护间的时间配合可使保护装置的启动电流定值无需躲过本线路的最大电容电流,并且通过构造修正系数来提高高阻接地故障时检测到的等效零序电流的大小,从而提高高阻接地故障保护能力,消除因电流互感器测量误差而造成的拒动问题。     

小电阻接地系统接地故障反时限零序过电流保护

现有的小电阻接地系统接地保护主要采用定时限零序过电流保护,定值较高,高阻接地时容易拒动。结合反时限过电流保护的特点,在分析小电阻接地配电网单相接地故障零序电流分布特征的基础上,提出一种改进的反时限零序过电流保护方法。通过各条出线保护间的横向配合,可使保护的启动电流定值无须躲过本线路的最大对地电容电流,显著降低了其启动门槛值,提高了高阻接地故障保护能力。通过MATLAB仿真验证了提出的反时限零序过电流保护的速动性和可靠性。     

基于电压相量平面的单相高阻接地保护方案

针对经过渡电阻发生单相接地故障时电流差动保护灵敏性降低的问题,提出了一种基于电压相量平面的单相高阻接地保护方案。首先,利用保护安装处的序电流与故障点电流相位近似相等的特点,计算线路两端电流的夹角。然后,通过对线路两端电流的夹角实测值与计算值求取差值,得到单相接地保护相角差。最后,根据单相接地保护相角差在区内故障与区外故障的差异,构造了单相高阻接地故障的动作判据。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,该方案不受故障相别、过渡电阻、故障位置、运行工况等因素影响,能够准确地反映保护区内与区外故障,且具有很高的灵敏性和可靠性,可作为电流差动保护的有效补充。     

高压直流输电线路保护的前加速

目前高压/特高压直流输电工程中基于行波等原理的直流线路快速保护的耐高阻能力不强,而针对高阻接地故障的基于差动等原理的慢速保护的动作速度又很慢。交流线路保护中靠近电源侧的前加速先无选择性地快速动作,而后再通过重合闸来纠正这种非选择性动作。文中将前加速概念引入直流输电线路快速保护中,达到直流线路故障下保护既快速又能适应高阻接地的目的;先动作移相而后通过闭锁等措施来纠正这种非选择性动作。分析了增加前加速段后需要考虑的问题,对故障过渡电阻阻值进行了估算。仿真验证显示线路末端500Ω接地故障约2 ms动作时区分区外故障仍然存在较大的裕度。     

基于单端电流积聚量的高压直流输电线路全线速动保护

传统的高压直流输电线路单端量保护存在高阻故障时灵敏度较低的问题。该文分析正向区内外故障时本端电流波形波动特征,区内故障时电流波形波动程度大于正向区外故障。提出差分电流积聚量和负变化率电流积聚量等单端电流积聚量以有效识别波形波动程度。以差分电流积聚量为动作量,负变化率电流积聚量为浮动门槛,构造浮动门槛电流积聚量判据以可靠区分正向区内外故障,并给出相关定值的整定方法。另外,利用电流突变量构造突变电流积聚量方向判据以判别故障方向,利用差分电流幅值最大值构造防雷击干扰判据以防止雷击时保护误动。仿真结果表明,该文保护在高阻故障时具有高灵敏性和快速性,线路末端经800Ω过渡电阻故障时保护动作时间不大于2.8ms。该文保护仅利用单端线路电流,对数据采样率要求不高,运用电流全量构成判据且算法计算量小,具有很强的工程实用性。     

基于高频分量的高压直流输电线路单端保护方法

输电线路是高压直流输电系统中故障率最高的元件。针对现有输电线路行波保护耐过渡电阻能力差,存在难以识别区内高阻故障和远端区外金属性故障的问题,提出了一种高压直流输电线路单端保护方法。基于高压直流输电系统拓扑,分析了高压直流输电线路区内和区外故障电流的特征,从而利用小波变换提取高频分量电流构建保护方法。仿真结果表明,该方法不受过渡电阻、故障距离影响,保护可靠性高。     

基于线模电流故障分量的高压直流输电线路纵联保护方案

针对现有高压直流输电线路纵联保护受分布电容影响大,动作速度慢从而导致系统闭锁这一问题,提出了一种不受分布电容影响的高压直流输电线路方向纵联保护方案。通过分析模电流传输特性得到线模电流具有受分布电容影响小的特点。基于输电线路线模阻抗推导了区内和区外故障下线路两侧测点电流幅值特征,从而利用整流侧和逆变侧测点线模电流故障分量幅值比的差异作为保护判据,构建了区内外故障识别方案,并通过理论分析为保护阈值选取提供了依据。仿真结果表明,所提保护方案能够可靠识别区内外故障,保护动作不受分布电容影响,对采样和通信要求不高,并具有较强的耐过渡电阻能力和抗噪性。     

基于故障电阻测量的小电流接地系统保护方法

为解决小电流接地系统高阻接地故障检测的难题,分析了单相接地故障前后相电流变化特征:故障线路的故障相与非故障相电流变化量之差等于接地故障电流,非故障线路的故障相与非故障相电流变化量相等;并由故障相电压与故障电流之比计算出接地故障电阻,发明了基于接地故障电阻测量的高阻接地保护方法。EMTP仿真分析和动模实验测试结果表明,该保护方法能够保护各种高阻接地故障,具有较高的保护精度和可靠性,适合在配电自动化终端单元(FTU)上就地实现。     

小电阻接地系统高灵敏度阶段式零序过电流保护

传统定时限零序过电流保护定值需躲过线路最大电容电流,定值较高,不能可靠保护小电阻接地系统的高阻接地故障。该文分析了小电阻接地系统单相接地故障时零序电流的分布特征,发现无论故障点过渡电阻大小,故障出线零序电流幅值与中性点零序电流接近,均大于健全出线零序电流十倍以上。由此提出一种高灵敏度的阶段式零序过电流保护方法,即将现有零序过电流保护按照特定原则分解为多段定时限零序过电流保护,降低最低段保护启动电流定值,提高高阻接地故障保护灵敏度,利用各出线保护之间的横向配合实现低阻接地保护的选择性。结合工程实际条件给出了各段保护电流定值与动作时限定值的具体整定原则和计算方法,经Matlab仿真及现场实际故障数据验证,保护耐受过渡电阻能力可达1.5kW左右。该方法不需要重新开发、安装新装置,利用系统原有保护装置经过合理的设置与整定即可实现,方便现场应用。     

对输电线反时限零序电流保护选择性的分析

通过对接地故障零序电流分布的分析,讨论了特殊电网方式下输电线零序反时限电流保护不能保证选择性的问题.即在某些情况下,相邻线路中的零序电流不一定小于故障线中的零序电流.从而可能造成相邻线路反时限零序保护的误动,即使考虑相继动作也不能保证其选择性.作为零序保护简化的一种选择,宜在反时限特性中增加一段附加延时,将反时限零序保护作为接地距离保护的补充,用以反应高阻接地故障.     

小电阻接地系统高灵敏性零序电流保护

对小电阻接地系统的零序电压、电流关系进行分析,发现发生高阻接地故障时母线零序电压与故障线路零序电流存在比例关系,则零序电压可间接反映过渡电阻的大小,由此提出一种基于零序电压幅值修正的高灵敏性零序电流保护方案。该方案结合现有的零序电流保护原理,通过引入零序电压信息对零序电流测量值进行修正,各线路修正后的零序电流测量值与故障线路首端发生金属性接地故障时的情况相似,保护动作整定值与现有的阶段式零序电流保护相同,从而大幅提高保护在高阻接地故障时的灵敏性。结合工程实际因素,讨论了各参数的整定原则。基于PSCAD/EMTDC的仿真和基于RTDS的装置测试验证了所提保护方案的有效性,其可将保护耐受过渡电阻能力提高到1 000Ω左右。     

对输电线反时限零序电流保护选择性的分析

通过对接地故障零序电流分布的分析,讨论了特殊电网方式下输电线零序反时限电流保护不能保证选择性的问题。即在某些情况下,相邻线路中的零序电流不一定小于故障线中的零序电流。从而可能造成相邻线路反时限零序保护的误动,即使考虑相继动作也不能保证其选择性。作为零序保护简化的一种选择,宜在反时限特性中增加一段附加延时,将反时限零序保护作为接地距离保护的补充,用以反应高阻接地故障。     

基于首行波曲率的柔性直流输电线路单端量保护

传统柔性直流输电线路行波保护存在高阻故障时灵敏度不足及拒动的问题.该文首先通过定量分析双极柔性直流输电线路故障时首行波在线路上的色散效应及在边界处的传播特性,推导了区内外故障首行波表达式,得到首行波弯曲程度与故障位置及过渡电阻的关系;其次,利用区内、外故障首行波曲率的显著差异构造故障识别判据,首行波解析式也为定值整定提供了理论依据;然后基于故障极与健全极电流故障分量积分比值实现故障选极,并结合雷击干扰识别判据,形成了完整的柔性直流输电线路单端量保护方案.最后,基于PSCAD/EMTDC进行了仿真分析.结果表明,所提方案能够快速、可靠地识别线路区内外故障,具有较强的抗过渡电阻能力.     

基于时域加权特征的柔性直流配电线路保护方案

针对目前柔性直流配电线路保护所存在的问题，尤其是保护方案耐受高阻故障能力较弱的问题，该文通过分析区内金属性故障、经过渡电阻故障与区外故障电压特征，对一定时间窗内的电流变化量、电压变化量进行时域加权提取区内外故障差异，利用电流、电压时域加权量构造保护判据。在此基础上，提出了一种基于单端电气量时域加权特征的柔性直流配电线路保护方案。仿真结果表明，该方案能在0.3ms内可靠识别区内金属性故障，0.4ms内可靠识别区内高阻故障(过渡电阻达20Ω)。该方案不受系统运行方式影响，对采样频率的要求不高，工程实用性强。     

基于EMTDC的直流线路故障特征的仿真分析

以南方电网高肇直流输电工程的EMTDC模型为基础,对直流线路故障进行了仿真分析,分析故障后线路保护中各种判据所依赖的电气量的变化规律以及相关保护的动作特性.通过设置不同故障位置,包括整流侧,线路中点和逆变侧故障,以及不同过渡电阻对线路保护的动作情况,特别是行波保护和低压保护进行仿真研究.结果显示,故障位置对电气量的影响不大.而过渡电阻对保护影响则比较大,过渡电阻接近100Q时均可能导致行波低压保护的拒动.     

基于双端电流杰卡德相似度比较的柔性直流输电线路保护

为解决现有柔性直流输电线路保护难以应对噪声干扰及高阻故障场景问题，提出一种基于电流故障分量杰卡德相似度系数JSC(Jaccard similarity coefficient)的纵联保护方法。基于电流故障分量的越限实现电流量与逻辑量的变换，构建线路两端电流逻辑量的杰卡德相似度模型，基于区内高相似度完成线路故障识别；最后提出利用保护启动1 ms数据窗下的电流故障分量极间能量比值的差异构建故障极识别判据。仿真结果表明，该保护在噪声干扰和高阻故障下仍能可靠动作。     

基于故障信息的高阻接地故障辨识与定位方法

高压输电线路发生高阻接地故障时,由于受过渡电阻的影响,线路保护动作行为较为复杂,故障测距结果往往误差过大。针对以上问题,提出了一种高阻接地故障辨识和故障定位的方法。该方法的核心思想是基于故障录波数据,计算故障区域各条线路两侧电流矢量和及跳闸线路两侧零序电流比值,然后根据序网络故障分析和差动保护原理,利用电网分布式继电保护计算系统进行故障辨识和定位。计算和现场巡线结果表明该方法受过渡电阻和负荷电流的影响很小,故障定位精度较高,可满足现场的应用要求。     

利用行波波形改进编辑距离的柔性直流输电线路后备保护方案

针对行波主保护在低信噪比、高过渡电阻情况下保护方案失效的问题，该文提出一种利用小波阈值降噪和改进编辑距离算法的直流输电线路后备保护方案。根据噪声信号与故障信号小波系数差异较大的特性，采用小波降噪方法对故障行波信号进行降噪预处理。区外故障时线路两侧行波波形相似度较高，区内故障时相似度较低。根据此特性，提出一种改进的编辑距离算法，克服数据不同步和异常值的影响，实现线路两侧故障行波波形相似度的精确计算，建立故障识别判据。仿真实验结果表明，该算法能够准确地识别区内外故障，相较于原始的编辑距离算法和不同双端保护方案，具有更强的抗噪声干扰和耐受过渡电阻能力。     

一种高压输电线路故障分量差动保护新方法

提出了一种高压线路故障分量电流差动保护新方法,该保护方法理论上不受分布电容电流和负荷电流的影响,具有较高的灵敏度和可靠性。在非全相运行状态下发生高阻接地故障时能正确跳开故障相,提高了保护的抗过渡电阻能力。仿真验证了该保护方法的正确性和有效性。