高压输电线路发展性短路故障电磁暂态数字仿真研究

通过对时变电导（或电阻）作适当处理,可较方便地使领域内的输电线路电磁暂态计算既能考虑线路参数的频变又可考虑过渡电阻的时变,从而做到对发展性短路故障的精确数字仿真。本文方法在abc相分量上进行计算,所以适用于均匀换位或不换位的单回线、双回线和线路传播常数矩阵ZY不能对角化的情况。故障时刻故障点电压的相角亦可任意设定。     

基于短路电流小半波特征的短路故障快速检测方法

为使超高压输电线路上的限流器在短路早期快速投入,短路故障快速检测方法的研究至关重要。首先分析了短路电流暂态特征随故障初相角等因素的变化规律,发现部分故障初相角短路工况下电流呈现小半波特征的现象,此时传统检测方法难以满足速动性的要求。然后提出了一种基于短路电流小半波特征的检测判据,利用电流瞬时值或变化率的零点间隔作为检测量,与传统检测判据配合,实现了任意故障初相角下的短路快速检测,并保证了在负荷投切等干扰工况下的可靠性。最后通过离线仿真、现场短路试验验证了该方法的有效性。结果表明所提方法能在2.9 ms内辨识出短路故障。     

输电线路任意点故障的数字仿真

本文在贝瑞隆模型基础上提出了一种能计算长线路上任意点短路的仿真方法，这种方法可以在电磁暂态仿真计算中，在任意时刻进行交直流线路中任意点故障的仿真计算且不需要增加过多的计算量，同时可对冲击电流、瞬态过电压及谐波进行分析。文中给出了谐波分析结果并得出了各次谐波幅值与短路点位置的函数曲线，由此可分析谐波与故障类型及故障点之间的关系，并找出系统中产生最大谐波的短路点位置及故障类型。     

线路综合故障电磁暂态建模与仿真

采用电磁暂态建模原理,利用时域仿真算法,建立了线路综合故障模型。该模型能够实现短路故障、断线故障、断线加短路故障、发展性故障的统一模拟。采用阻尼梯形法推导的电磁暂态方程。能够避免故障时的数值振荡问题。建立的等效断线故障电磁暂态模型在考虑对地电容影响的情况下,利用节点收缩原理消除了断口节点,较增加断口节点方法大幅降低了计算量,且比串联高阻抗方法仿真结果更加合理。同时,提出了断线故障下短路以及短路下断线的模型处理方法。仿真结果表明,所建模型可用干线路复杂故障情况下的电磁暂态过程研究,是线路故障下保护动作行为分析的有效手段。     

断路器合闸输电线路单相接地短路故障线路两侧短路电流计算与分析

输电线路发生单相接地故障,当短路故障不能及时消除时,线路两侧的断路器在重合闸操作过程中可能存在合闸短路故障的工况。运行经验表明,线路两侧断路器在合闸短路故障时,流过断路器的短路电流存在延迟过零的现象,从而导致断路器开断失败。文中通过建立单相等值电路模型,理论分析了在不同的合闸短路工况下故障线路两侧断路器流过的短路电流表达式,结论表明,由于后合闸断路器对电路拓扑的改变,使得先合闸断路器中流过的短路电流可能会出现延迟过零。又进一步分析与讨论了合闸初始相角α、间隔时间Δt、幅值比K对短路电流的影响规律。最后,通过在PSCAD/EMTDC软件中搭建仿真模型,以实际电网中电厂送出联络线上故障线路两侧断路器合闸短路故障为例,计算与讨论了故障线路两侧断路器流过的短路电流波形及其延迟过零现象。     

复杂电力系统电气故障电磁暂态数字计算方法研究

电力系统电磁暂态的数值仿真研究是一个历久不衰的研究题目，尤其是其时域仿真研究中的Bergeron模型经Dommel实用化改进后，业已成功地应用于著名的EMTP当中，但ENYFP的严重不足在于对各种故障和操作进行暂态仿真前的预处理工作是相当繁杂的。文章针对EMTP使用中的不足，提出了一种普遍适用的电力系统电气故障电磁暂态仿真方法。该方法克服了EMTP由于系统结构或参数改变需要重新计算初始值的缺点，它可以仿真包括串补线路在内的单、双回线路任意点的电弧故障、母线故障、断路器开合和断线故障，并且故障起始角可以设定。新方法可极其方便地对线路故障点序列——系列冲击电流、过电压和谐波分量进行系列数字仿真，亦可极其方便地仿真发展型故障，在线路保护仿真校验和过电压计算等方面极具意义。大量仿真表明，本方法精度高、速度快。     

500kV交流线路断路器短路电流延时过零现象研究

高压交流断路器切断电流时均在电流过零时才能灭弧,电流延迟过零现象会加重高压断路器的开断负担,并可能造成断路器损坏。为此以伊敏换流站500 kV 5043交流线路断路器现场实际故障为例,通过理论分析及仿真计算研究了交流线路发生单永故障重合期间,交流线路断路器出现短路电流延时过零现象的机理及条件,并得出判断阀值;指明该故障工况若出现在发电厂密集地区,相应线路断路器延时过零现象的概率较大;分析了交流线路断路器不同重合时刻对断路器短路电流的影响。同时,根据伊敏地区交流线路重合闸设备现有功能设置,提出了适用于现场实际的避免流经断路器的短路电流延时过零的反故障策略。     

一种断路器开断燃弧时间检测新方法

准确测量断路器燃弧时间的关键是确定电弧的起弧时刻.根据断路器开断时开断电弧的模型,详细分析了断路器开断前后电流的变化过程和开断相角等因素对燃弧时间的影响,提出了一种基于暂态电流的燃弧时间检测方法.通过对线路发生故障后的部分故障线路的三相电流录波数据滤波后进行拟合,预测之后的电流变化,并与实际电流数据比较,求得电流畸变量.当畸变量大于设定阈值时,即可认为该时间点为断路器的触头始分点;断路器首开相的触头始分点即起弧时刻.开断完成的时间点即熄弧点为相电流小于设定阈值的时间点,末开相的熄弧点为熄弧时刻.起弧时刻与熄弧时刻之间的时间差为断路器的燃弧时间.利用电磁暂态分析程序EMTP仿真证明了该方法的可行性和较高的可靠性.     

柔性直流电网直流侧故障下500kV混合式直流断路器暂态电流特性分析

直流断路器是解决柔性直流电网直流侧故障处理难题的有效手段,而混合式直流断路器是目前最为成熟的直流断路器技术路线之一。柔性直流电网直流侧故障发展速度快且过程复杂,研究该场景下混合式直流断路器的暂态电流特性对于断路器设计研制有着重要参考价值。在考虑短路故障后柔性直流电网真实控制保护逻辑和交、直流断路器动作时序的情况下,分析了直流断路器暂态电流流通路径的时变特性,推导了暂态电流各发展阶段的表达式,给出了断路器各支路暂态电流应力典型波形及柔性直流电网主回路参数对其影响规律,为直流断路器中绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件的选型和并联数设计提供了依据。同时,针对直流断路器主支路暂态电流应力严酷且尚无有效改善方法的问题,提出了一种基于换流站内阻尼电阻的直流断路器暂态电流抑制方法。电磁暂态仿真结果表明,所提出的方法可有效抑制故障下的直流断路器主支路暂态电流。     

柔性直流电网直流侧故障下500kV混合式直流断路器暂态电流特性分析

直流断路器是解决柔性直流电网直流侧故障处理难题的有效手段,而混合式直流断路器是目前最为成熟的直流断路器技术路线之一。柔性直流电网直流侧故障发展速度快且过程复杂,研究该场景下混合式直流断路器的暂态电流特性对于断路器设计研制有着重要参考价值。在考虑短路故障后柔性直流电网真实控制保护逻辑和交、直流断路器动作时序的情况下,分析了直流断路器暂态电流流通路径的时变特性,推导了暂态电流各发展阶段的表达式,给出了断路器各支路暂态电流应力典型波形及柔性直流电网主回路参数对其影响规律,为直流断路器中绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件的选型和并联数设计提供了依据。同时,针对直流断路器主支路暂态电流应力严酷且尚无有效改善方法的问题,提出了一种基于换流站内阻尼电阻的直流断路器暂态电流抑制方法。电磁暂态仿真结果表明,所提出的方法可有效抑制故障下的直流断路器主支路暂态电流。     

一种序分量高压线路保护选相元件

本文通过对各种不对称故障的序分量相对相位关系的分析，得出了一种新型的序分量电流相对相位与不对称故障类型的对应关系，提出了新型的故障相区划分方法，用于高压线路保护的选相元件，能够准确确认各种故障类型及故障相别。通过大量动模试验表明，是高压线路保护实现单相重合闸较为理想的选相元件     

带同杆双回线的T型线路故障分支判定算法

针对T型线路中出现同杆双回线的线路结构,提出了判定故障分支的新方法.该方法以六序分量法为基础,当某支路发生故障时,首先求取各支路保护安装处的突变电气量,然后通过正序网络图,计算2个必要的参数用于判别故障支路,区分非同杆双回线故障、同杆双回线的跨线故障,以及同杆双回线的单回线故障.该方法的特点是考虑了同杆双回线的跨线故障,能够确定同杆双回线中的单回线的故障回路以及跨线故障,并且物理意义明确.序电流可以用来区分同杆双回线的同名相跨线故障.同时,进行了大量的EMTP仿真,结果表明支路判断的准确度不受系统运行方式、故障点过渡电阻等因素的影响,并且也能很好地适用于不对称同杆双回线路.     

同杆双回线反序电流特点及其在T形线路测距中的应用

对同杆双回线的反序电流特性进行了研究,推导出双回线中存在其他支路时反序电流的计算公式及特点。该计算公式可以应用到带有同杆双回线的T形线路的故障支路判断和故障测距,利用反序正序电流计算反序正序电压,并且利用反序正序电压在故障点相等的等量关系进行故障测距。大量的EMTP仿真结果表明,所给出的支路电流与同杆双回线反序正序电流之间的关系是正确的,并且在带有同杆双回线的T形线路故障测距中显示出较大的优势。该测距方法的精度不受故障支路、故障类型、系统运行方式、故障点过渡电阻等因素的影响。     

基于有限元的超高压输电线路电场的数值分析与测量

为探讨500 k V超高压输电线路下的电场分布问题,在验证了有限元电磁场分析软件Ansoft maxwell的有效性后,建立了同塔双回输电线路模型。主要分析与研究了相导线对地高度、分裂导线结构尺寸等因素对电场特性的影响,以及线路发生故障或停电检修时电场分布的变化规律,这为降低输电线路周围电场和对电磁环境的优化提供理论依据和方法,同时对停电检修线路注意事项提供一定的参考。     

利用双端不同步数据的高压输电线路故障测距实用算法及其实现

利用单侧电压电流工频分量的输电线路故障测距算法,进行双原系统的线路故障定位时,远端系统等值阻抗变化对测距精度的影响时我法克服的。中提出一种双电源系统的高压输电线路故障定位的实用算法,其特点为：（１）两端数据不必同占;（２）用于短、中等长度线路时,不需要迭代求解,即定位方程为一个算式;（３）不需要区分故障类型;（４）该方法适用于换位线路、不换位线路以及双回线路。     

超高压输电线路的发展性故障判别元件

为提高发展性故障时保护装置的动作性能，该文提出了一种适用于电力系统超高压输电线路的发展性故障判别元件。当系统发生单相接地故障时，零、负序电流之间的相位关系和幅值关系是基本不变的，而发生发展性故障后，他们会有较大的变化，文中以此来构成发展性故障判别元件。与目前所用的判别元件相比，该元件不需要采用浮动门槛，动作灵敏度较高，不受电力系统振荡的影响,能更准确有效地判断出系统是否发生了发展性故障。非全相运行期间发生故障时，不论系统振荡与否，该判别元件都能准确地判断出来。离线数字仿真和动模试验验证了该判别元件的准确性。     

双回线路跨线故障及保护动作行为分析

以山西220kV系统某线路的一次实际跨线故障录波数据为基础,分析了同杆双回线路保护安装处的电流电压特征,研究了该线路上4套不同厂家、不同型号常规微机型线路保护的动作行为,提出了同杆并架双回线保护选型应注意的问题。结果表明,异名相跨线故障期间,各端保护可以检测到零序电流,但无零序电压;变化量方向元件可以正确判断方向;采用零序电流(?)_0和负序电流(?)_(2A)构成的稳态量选相元件能正确选相;零序方向元件的动作行为不确定;相间测量阻抗增大、接地测量阻抗减小均不能正确反映故障位置。     

电力线路短路故障时通信线路暂态横向电压的计算

电力线路发生短路故障时 ,在通信线路上由于电磁感应产生横向电压 ,此电压的计算对于通信线路设计和保护配置具有重要意义。运用传输线理论 ,建立了考虑双线耦合作用时通信线路的等效电路模型。利用该模型 ,可分析计算不同频率条件下通信线上的横向电压。结合快速傅里叶变换 (FFT)技术 ,可获得通信线上各点的时域暂态横向电压。     

基于故障电流传播特性的高压直流输电线路单端保护方案

针对高压直流输电线路现有行波保护故障识别准确率不高、耐过渡电阻能力不强等问题,提出一种基于故障电流传播特性的单端保护方案。基于高压直流输电系统的等效电路,分别分析故障电流从换流侧到线路、从线路到换流侧以及在线路上的传播特性,进而分析不同位置发生故障时整流站线路边界两侧故障电流特征的差异性。基于此,利用特征频段电流构造区内、区外故障的识别判据,设计直流线路单端保护方案。基于PSCAD/EMTDC软件的仿真结果表明,所提保护方案能够准确识别区内、外故障,且具有良好的耐过渡电阻及抗噪声干扰能力。