一种基于分布参数模型的线路相间距离保护方法

采用分布参数建模,利用保护区内故障时,保护整定范围处的操作电压滞后故障点电压,保护区外故障时,保护整定范围处的操作电压超前故障点电压这一性质构成判据,提出一种适用于超/特高压输电线路的相间距离保护方法。该方法物理模型采用分布参数模型,能精确地描述高压/超高压/特高压输电线路的物理特性,具有很好的抗分布电容电流影响的能力;该方法具有良好的抗过渡电阻的能力,可以保护到整定值附近,具有良好的保护范围,因此具有较好的动作特性。EMTDC软件仿真验证了该保护原理的正确性和有效性。     

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。     

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。     

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。     

基于分布参数模型的输电线路相间距离保护

采用分布参数建模,利用保护安装处的测量电压和测量电流计算等效故障点电压,根据保护区外故障时等效故障点电压相量在测量电压和补偿电压相量一侧和保护区内故障时等效故障点电压相量在测量电压和补偿电压相量之间这一故障特征构成判据,提出一种适用于高压/超高压/特高压输电线路的相间距离保护新方法。该方法有良好的耐故障电阻和抗负荷电流影响的能力,具有良好动作灵敏度。该保护原理适用于距离保护I段,具有良好的保护范围。EMTDC仿真结果验证了该保护原理的正确性和有效性。     

一种抗过渡电阻的新型自适应距离保护方案

针对过渡电阻对距离保护的影响,提出了一种新型自适应距离保护方案。根据单电源和双电源系统中电压与电流的几何分布特性,建立保护安装处与故障点间的电压降落方程,并据此求解自适应整定系数。在此基础上,借助故障电流和测量电流间的相位关系,确定故障点位置,最终构建新型自适应距离保护判据。基于实时数字仿真(RTDS)平台的仿真结果表明,该方法可在线自适应修正保护定值,并具备较强的抗过渡电阻能力,构成简单,易于实现。     

变压器后备保护拒动原因分析与改进

结合起变压器相间短路后备保护拒动事故,实例计算分析了变压器负荷侧复压过流保护中低电压元件、负序电压元件和过电流元件对变压器相邻线路的保护范围,指出当相邻线路远端发生故障时,如果故障线路自身的保护装置或断路器拒动,而该侧主变后备保护灵敏度不足,将无法可靠切除故障,导致事故范围扩大。针对该问题,提出了种基于补偿电压正序分量的变压器相间短路后备保护方法,该方法通过在线计算补偿电压正序分量的幅值及其极性来判断故障点位置,根据线路长度整定保护动作值,自动调节保护范围。分析表明,该方法不受系统运行方式、线路长度与故障点位置的影响,且几乎不受过渡电阻的影响。在变压器负荷侧装设该保护来替代传统复压过流保护,能够保护变压器相邻母线和线路全长,有效解决了配电网中复压过流保护对本侧出线灵敏度不足的问题。     

基于故障点位置识别的串补线路距离保护方案

分析并指出了电平检测方案存在的灵敏度不足的问题.简单介绍了利用保护测量电流、电压计算保护安装处至串补电容之间沿线各点电压的方法,并分别分析了在串补电容前和串补电容后故障以此方法所计算得到的沿线各点电压幅值的特点.在电容前金属性故障时,保护安装处至电容之间将出现电压极小值点,且电压幅值理论上为0;在电容后故障时,计算电压即使出现极值点其幅值也较高.据此提出了串补线路故障点位置识别的方法,结合传统距离保护形成了适用于串补线路的距离保护新方案.该方案能在可靠防止超越的基础上很大程度地提高距离保护的灵敏度.EMTP仿真验证了该方案的有效性和可靠性.     

基于补偿电压的高压直流输电线路单端电气量保护

在高压直流输电线路分布参数模型的基础上,利用本端电气量计算保护范围末端补偿电压,根据本端电压测量值与保护范围末端补偿电压值构造保护判据。当输电线路区内发生金属性或低过渡电阻故障时,末端补偿电压值和保护安装处电压值极性相反,可以瞬时动作;当输电线路区内发生高过渡电阻故障时,根据耐过渡电阻值设定动作门槛,末端补偿电压值低于设定门槛,与相关保护配合可以延时动作。该保护原理与其他保护配合使用,具有完备的整定原则,故障后全过程都能投入运行。仿真验证了该原理的可行性。     

不受电容式电压互感器暂态特性影响的距离保护

受电容式电压互感器(capacitive voltage transformer,CVT)暂态特性的影响,高压输电线路距离保护易发生暂态超越而误动,影响电力系统的安全稳定运行。提出了一种不受CVT暂态特性影响的距离保护新原理。该原理以CVT能够正确传变工频量为基础,通过基于矩阵束的准确工频量提取方法计算保护安装处电压电流的工频量,利用贝瑞龙模型计算长距离输电线路整定点处的电压和电流,最终以整定点为观测点,通过传统的距离保护算法与方向元件配合确定故障点的位置,该原理不受CVT暂态特性的影响,同时考虑了长距离输电线路分布参数效应对距离保护的影响,具有较好的性能,仿真结果验证了所提算法的有效性。     

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。     

基于参数识别的长输电线路接地距离保护算法

针对长输电线路补偿算法采用传统距离保护测距方程后耐过渡电阻能力不强,在保护范围末端发生高阻接地故障时保护容易超越的问题,提出了一种新的基于参数识别的时域长输电线路接地距离保护算法。故障发生后,采用引入插值法的Bergeron模型,利用保护安装处的电压电流来计算线路末端的电压电流,在线路末端应用所推导出的可用于长输电线路分布参数的具有3个系数的时域解微分方程算法来计算故障距离。当计算距离小于保护整定距离时,判为区内故障,保护动作跳闸;否则,保护不动作。理论分析和仿真实验证明,该算法不受长输电线路分布电容和故障暂态的影响,动作速度快,耐过渡电阻能力强,在300km长输电线路、300Ω过渡电阻条件下,保护可靠动作,不会发生超越。     

基于补偿点阻抗的阻抗角特性的串补线路距离保护方法

将保护安装处到串补电容间线路阻抗与测量阻抗之差定义为补偿点阻抗,深入分析了串补电容前后金属性故障时补偿点阻抗的阻抗角特性.在电容前金属性故障时,补偿点阻抗的阻抗角介于70°～90°之间;在电容后金属性故障时,补偿点阻抗的阻抗角介于90°～270°之间.据此提出了串补线路故障点位置识别方法,结合传统距离保护形成了适用于串补线路的距离保护新方法.与传统的电平检测方案相比,该方法明显提高了串补线路距离保护的保护范围.EMTP仿真验证了该方法的正确性和有效性.     

基于电压变化量幅值比较的智能配电网故障方向元件

为解决包含分布式电源智能配电网中故障方向的检测问题,提出一种基于电压变化量幅值比较的故障方向检测元件。该元件根据不同位置故障下电压变化量的分布特点,通过比较保护安装处母线电压变化量与定义的工作电压变化量的幅值大小判断故障方向。考虑到智能配电网系统阻抗、线路阻抗和负荷阻抗角度变化范围较大的特点,研究了工作电压变化量中整定阻抗幅值和角度的取值原则,针对不同的阻抗特征,采用不同类型的判据配合工作,以提高故障方向元件的可靠性。DIgSILENT仿真验证了基于电压变化量幅值比较的故障方向检测原理的可行性和可靠性。     

考虑频变参数补偿算法的长线距离保护

特高压长距离输电线路的测量阻抗与故障距离不成正比,并且故障暂态过程中谐波丰富,只有计及频变参数的影响,长输电线路距离保护才能够正确地反映故障点位置.为此,根据传输线路方程,在分布参数模型的基础上构造补偿矩阵,利用有限脉冲响应滤波器描述线路频变参数特性.实际应用中,新的距离保护原理由保护安装处的测量电压和电流,利用长距离传输线路精确数学模型计算整定点处的电压和电流,并以此为观测点构造距离保护.仿真结果表明,所提出的算法能够在时域里快速、准确地识别故障位置,有效提高了长线距离保护的性能.     

计及故障距离的配电网单相接地有源消弧法

传统有源消弧法通过控制母线处故障相电压实现消弧,由于故障线路上存在电压降落,故障点电压与母线测量点电压存在偏差,难以实现可靠消弧.本文提出了一种基于故障距离估计的有源消弧方法,采用二分法估计故障距离,计算合适的参考电压,根据故障距离估计值和负荷阻抗调整逆变器参考电压,通过逆变器跟踪参考电压实现对故障电流和恢复电压的抑制,有效消除线路电压降落给消弧带来的影响.PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法能有效抑制故障电弧,具有可行性.     

串补线路故障点位置的模型识别方法

文中提出了一种判断串补线路单相接地故障时故障点相对于串联补偿电容位置的模型识别方法，该方法通过比较不同模型计算出线路电感值的离散度来识别故障位置。将该方法和传统的距离保护相配合，可以解决传统距离保护在串补线路中超越的问题，使得距离Ⅰ段可以按全线阻抗整定，而不必考虑电容的容抗，很大程度地提高了距离Ⅰ段的灵敏度。判别过程仅利用MOV导通前一段时间的暂态量数据，不受MOV非线性特性的影响，避开了MOV导通后串补电容上电压准确值难以获得的问题。该方法仅利用单端电气量，无需通讯通道；数字仿真结果表明：该方法具有很好的适应性，适合于各种电压等级、各种频率的系统，线路各处故障。     

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。     

基于等传变原理的高压交流输电线路继电保护

暂态量保护的性能会受到电容式电压互感器(CVT)暂态特性的影响。输电线路等传变原理指出经过相同线性电路处理后的线路分布电压、电流之间的关系,仍然满足原线路分布参数模型。输电线路等传变瞬时值差动保护首先将电流采样值经虚拟数字CVT处理,然后对电压和电流采样值进行相同的低通滤波处理,进一步对线路分布电容电流进行补偿;等传变快速距离保护主要包括故障点电压的重新构造、虚拟数字传变以及求解R-L模型微分方程3个步骤;线路出口故障方向快速判别原理利用系统等值阻抗上"第一种电压降落"和"第二种电压降落"在正方向和反方向故障时变化趋势的差异确定故障方向。仿真分析表明上述保护有效克服了CVT暂态特性的影响,能够快速可靠地切除故障。     

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。