用于特高压输电线保护的能量方向元件

传统能量方向元件在特高压线路中不能正确判别故障方向,同时当线路出口发生故障时由于系统内阻很小而导致有功能量方向元件也不能做出正确的判断。提出了一种应用于特高压长距离输电线路的故障分量式能量方向元件,并且提出了相应的方向纵联保护原理,用贝瑞隆算法加以实现;从而使保护的可靠性大大提高;分析了保护判据及其动作特性。通过数字仿真证明了所提方向元件原理和保护判据的正确性和可靠性,该元件具有不受系统暂态过程、过渡电阻、串补电容等因素影响的特性,而且其灵敏度不受故障类型及故障位置等因素的影响,同时动作速度也较快,不大于20ms。     

特高压输电线路保护故障测距的应用研究

皖电东送淮南至上海特高压交流输电示范工程中采用双回线同杆并架工程方案。同杆并架双回线由于存在线间互感,导致线路保护中阶段式距离保护在阻抗测量方面存在问题,实际应用中可采用缩短保护范围的定值整定方法。但基于单回线测量阻抗原理的常规输电线路故障测距同样受互感的影响,特高压输电线路在故障时非常严重的暂态过程会给故障测距带来较大误差。建模仿真分析了线间互感及特高压输电线路的暂态过程对常规故障测距的影响,提出采用基于负序故障分量的分布参数双端测距原理的总体实现方案,从工程应用的角度出发测距方案采用单回线的信息,方案考虑特高压输电线路故障特征及满足故障测距原理的需要,提出基于“海明窗”级联式数字滤波器的故障测距算法,通过RTDS/Matlab建立皖电东送特高压输电线路仿真模型。仿真结果表明,所提出的测距方案不受同杆互感的影响、不受过渡电阻的影响,有效克服了特高压输电线路故障时暂态过程对测距算法的影响。     

单电源多级串供型输电线路距离保护误动原因分析及改进

结合一起单电源多级串供型输电线路距离保护误动的事例,详细探讨了保护误动的原因,分析指出:输电线路在保护安装处近区发生区外单相接地故障时,由于分布电容的影响,判断故障方向的负序方向元件将落入正向区内,引起保护误动.为解决上述问题,在传统负序方向元件判据的基础上提出了一种基于正序电流和负序电流之间相位关系的故障方向判据,并给出了正方向的动作区间.经PSCAD/EMTDC仿真,验证了该方向判据不受过渡电阻的影响,解决了保护安装处近区发生区外故障时距离保护误动的问题.     

特高压输电线路分布电容对负序方向纵联保护的影响

为消除特高压输电线路中分布电容对负序方向纵联保护的影响,文章提出一种基于贝瑞隆模型的精确补偿算法。该算法对于故障暂态和故障稳态具有同样的补偿效果,并且提高了负序方向元件在大电源、长线路条件下的保护灵敏度,解决了特高压长线路外部故障时保护误动以及双回线路一回线不对称故障时非故障线路负序方向纵联保护误动的问题。理论分析和仿真试验证明了上述补偿算法的正确性。     

基于测后模拟原理的半波长输电线路暂态量纵联保护

针对特高压半波长超长的输电距离带来的继电保护难题,提出基于测后模拟原理的半波长输电线路暂态量纵联保护方法。特高压半波长交流输电具有传输距离远、输送容量大、全线无功自平衡等优点,可以作为未来清洁能源电力输送的一种可选方案。通过分析现有输电线路保护方法对于半波长交流输电线路的不适用性,对特高压半波长输电线路在区内外故障情况下,推导至中点的暂态量电流和的绝对值在短时窗内积分方向的不同进行理论分析;以贝杰龙模型为基础,利用测后模拟原理构成输电线路暂态量纵联保护方法,进行仿真实验;进而判别输电线路单相接地故障时故障初始角、故障位置和过渡电阻对故障判据的影响。仿真实验证明,此方法构成的保护计算精度高,相较于工频量构成的保护其动作速度更快且几乎不受过渡电阻、故障距离及故障初始角变化的影响,理论分析与实际的仿真结果相一致。     

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。     

基于改进暂态能量方向的半波长输电线路保护方法

针对传统特高压保护方法难以直接应用于特高压半波长交流输电系统的问题,提出基于改进暂态能量方向的半波长输电线路保护方法。半波长输电线路测量阻抗随故障位置不再呈现单一线性变化,导致传统距离保护不能直接应用于半波长输电线路,而行波在超长线路上衰减损耗极大,难以准确检测行波波头,故行波保护亦难以用于半波长输电线路保护。因此,提出一种基于改进暂态能量的方向保护方法,通过线路两端检测到的暂态电气量计算输电线路三相瞬时功率,并通过瞬时功率的积分求取暂态能量,以暂态能量的极性构造区内、区外故障判据。经大量仿真验证,无论故障点位于线路何处该方法均能够可靠实现区内、区外故障辨识,此外暂态能量极性不受故障角、过渡电阻改变而改变,所需采样率仅10 kHz,仿真结果证明该方法准确、可靠。     

特高压交流长线路零序电抗继电器动作特性分析及改进

特高压交流长线路上,测量阻抗与故障距离呈双曲正切函数关系,因此接地阻抗继电器的动作特性受过渡电阻的影响严重,无法直接使用。传统高压、超高压线路普遍采用零序电抗继电器来提高抗过渡电阻能力,本文评估了零序电抗继电器在特高压线路上的适用性;针对存在的保护动作区缩小、灵敏度降低的问题,采用负序电流作为极化量,并考虑了负荷电流的影响,提出了一种适用于特高压交流长线路的负序电抗继电器,仿真结果表明该继电器具有保护区稳定、灵敏度高的优点。     

基于电压反行波的特高压直流输电单端量线路保护

针对传统特高压直流输电线路电流差动保护快速性差、耐受过渡电阻能力有限等问题,提出一种基于电压反行波的单端电气量直流线路保护。综合考虑线路边界和直流输电线路对高频故障电压行波的衰减作用,结合发生区内、区外故障时故障行波传输特性发现：发生区内故障时,整流侧保护元件测得的高频电压反行波较大;发生区外故障时,保护元件在研究时段内测得的高频电压反行波较小,甚至近似为0。据此,可判别区内、区外故障。采用改进电压梯度法实现保护的快速、可靠启动。大量仿真结果表明,该保护方案能快速识别区内、区外故障,无需通信,能可靠保护线路全长,且耐过渡电阻能力强,不受分布电容影响。     

六相输电线路的纵联方向保护方案

在典型的六相输电系统中，半正序、半零序和半负序故障分量不受系统阻抗变化的影响。文中提出了基于上述3种故障序分量的方向保护判据，并且将其综合在一起，构成了一种适用于六相输电线路的纵联方向保护方案。该方案能够根据故障的特性自动选择方向判据，并且能够反映除六相短路以外的所有故障。补充正序突变量判据以后，该方案能够判别六相短路故障。EMTDC仿真结果表明，该纵联方向保护方案不受系统阻抗和故障点过渡电阻的影响，原理简单、可靠，动作速度快。     

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。     

距离保护特性元件躲过渡电阻能力分析与研究

对距离保护元件,由于存在过渡电阻,单侧电源线路经短线路出口故障或双侧电源的线路故障,容易引起距离保护拒动或误动。分析了过渡电阻对距离保护工作的影响,探讨了接地及相间距离继电器这种受过渡电阻影响较大的元件阻抗圆特性躲过渡电阻能力改进,以及几种较好的躲过渡电阻特性,指出将这些特性组合起来将具有很好的躲过渡电阻的能力。     

距离保护特性元件躲过渡电阻能力分析与研究

对距离保护元件,由于存在过渡电阻,单侧电源线路经短线路出口故障或双侧电源的线路故障,容易引起距离保护拒动或误动.分析了过渡电阻对距离保护工作的影响,探讨了接地及相间距离继电器这种受过渡电阻影响较大的元件阻抗圆特性躲过渡电阻能力改进,以及几种较好的躲过渡电阻特性,指出将这些特性组合起来将具有很好的躲过渡电阻的能力.     

非全相运行输电线路负序方向纵联保护方法

负序方向纵联保护具有能够保护故障全过程、不受线路分布电容和系统振荡影响等优点,特别适用于大容量、远距离超特高压输电线路,但无法应用于非全相运行方式,影响了其普及应用。针对该问题,文中利用系统正常运行、非全相运行和非全相运行再故障后3种状态下的相电压和电流相量,虚拟构造母线侧负序电压;并在计算过程中抵消非全相运行时系统中存在的负序电流分量,实现了一种适用于非全相运行方式下的输电线路负序方向纵联保护方法;使得负序方向纵联保护可以适用于输电线路全部运行状态,降低了负序方向纵联微机保护的复杂性,具有较高的实用价值。     

基于分布参数模型的特高压双回线路故障分量接地距离保护

特高压交流同杆双回输电线路分布电容大、传输距离远,呈显著的分布参数特性,传统距离元件应用于特高压双回线路时存在原理性缺陷。基于分布参数模型和六序分量法,理论分析和推导了新的特高压双回线路单相接地距离元件测量阻抗的计算表达式,并且应用到故障分量距离继电器中。EMTP仿真验证了新的距离保护算法在特高压双回长线路上应用的正确性与有效性。     

基于分布参数模型的特离压双回线路故障分量接地距离保护

特高压交流同杆双回输电线路分布电容大、传输距离远,呈显著的分布参数特性,传统距离元件应用于特高压双回线路时存在原理性缺陷。基于分布参数模型和六序分量法,理论分析和推导了新的特高压双回线路单相接地距离元件测量阻抗的计算表达式,并且应用到故障分量距离继电器中。EMTP仿真验证了新的距离保护算法在特高压双回长线路上应用的正确性与有效性。     

六相输电线路的相差纵联保护研究

六相输电线路能有效地提高电网功率传输密度,在国外得到了充分的重视.该文提出一种针对六相输电线路的相差保护方案,该方案利用六序故障分量中的半正序、半零序和半负序电流分量不受系统阻抗变化影响的优点,取3者之和作为六相输电线路相差保护的操作电流进行两侧电流比相.由于本方案的电流操作量为稳态量,因此在故障期间该方案一直有效.理论分析和仿真结果都表明,该方案除具有普通相差保护不受系统振荡影响的优点外,还能有效克服传统相差保护易受负荷电流和大过渡电阻影响的缺点,并且大大提高相差保护的灵敏度,可用作六相输电线路的主保护.     

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。     

特高压输电线路负序方向纵联保护

采用数字式二阶RC低通滤波器和半波差分傅里叶算法，结合相序变换滤取负序分量，可在微机保护中实现负序方向元件，并可在故障初几毫秒内正确动作。用该方法实现的负序方向元件可正确及时地捕捉到由不对称故障发展起来的三相短路故障瞬间的不对称，故可以反映各种不对称故障和由不对称故障发展起来的三相故障。仿真试验验证了用所提出的方法实现的负序方向元件用于特高压输电线路的可行性和优越性。     

过渡电阻对距离保护的影响及其对策分析

110kV线路多采用距离保护作为线路主保护,而短路点过渡电阻的存在使阻抗继电器的测量阻抗发生变化,易造成距离保护拒动。针对过渡电阻对距离保护的影响问题,基于PSCAD仿真平台搭建110kV双侧电源输电线路及线路距离保护的仿真模型,分析在不同短路情况下保护的动作特性,并基于此线路对仿真结果进行测试验证。仿真结果表明,过渡电阻对距离保护会产生较大影响,而零序电流保护元件抗过渡电阻干扰的能力较强,作为110kV线路的后备保护,与距离保护配合具有较高的可靠性,能维持系统的稳定性。