高压直流线路行波差动保护的分析

从行波传递的原理分析了故障暂态过程中直流线路分布电容电流的形成机理,以及分布电容电流对直流差动保护的不利影响。经理论分析验证得,故障暂态过程中线路分布电容电流的大小与故障信号传递至线路两端保护的时间差成正比。在此基础上,提出了一种基于暂态过程分布电容电流补偿的直流差动保护方案,通过合理地补偿线路两端保护接收到故障信号的时差,可以有效地提高直流差动保护的可靠性及灵敏度。大量的仿真实验证实了该保护方案适用于一般高压直流输电线路保护。     

具备故障选极能力的高压直流输电线路差动保护新原理

为解决传统高压直流输电线路差动保护无法快速响应区内故障的难题,该文提出一种具备故障选极能力的新型差动保护方案。直流线路两端测量电压、电流经过合适截止频率的低通滤波器处理后,沿线电压可近似视为线性分布。利用线性分布电压计算沿线分布电容电流并对其补偿后,提出一种新型直流线路差动保护方案;进一步降低滤波器截止频率,分布电容电流将减小至可被忽略,因而可通过比较滤波后两极差流选出故障极。采用云广±800k V高压直流输电系统仿真模型对保护新原理进行验证,大量仿真结果表明,在不同故障情况下,新保护方案均能快速、准确地区分区内外故障并选出故障极,并且在高阻接地故障时仍具有较高的灵敏度。     

基于差动电流与分布电容电流比值的直流线路纵联保护方案

分布电容电流会对直流线路纵联保护性能造成影响。文中以三端混合高压直流输电线路为对象,讨论分析了差动电流与分布电容电流比值的故障特征。由于差动电流和分布电容电流都会随着过渡电阻的增大而减小,采用差动电流与分布电容电流的比值作为判据,可以削弱过渡电阻对判据的影响,提高保护的灵敏性。基于此,提出了一种基于差动电流与分布电容电流比值的纵联保护方法。基于PSCAD/EMTDC的仿真验证表明,所提保护判据整定简单且天然具有故障选极功能,能可靠识别区内外故障,耐过渡电阻能力强且具有较高的灵敏性和可靠性。     

基于计算电阻的高压直流输电线路纵联保护

针对传统高压直流输电线路纵联电流差动保护受线路分布电容影响大、可靠性差的问题,提出一种基于计算电阻的纵联保护方案。利用线路两端故障电压电流的直流分量计算线路的计算电阻,区内故障时,该值相对较小;区外故障时,该值很大。以此为基础,提出了根据故障极与健全极线路上计算功率的差异实现准确选极的方案。该方案对采样率要求低、整定简单明确且不受分布电容电流的影响。理论分析和大量仿真结果表明,该保护选择性好,可靠性高,对高阻接地故障有足够的灵敏性。RTDS试验和现场故障录波数据有效验证了其性能。     

基于EMD与Spearman相关系数的混合直流线路纵联保护方法

混合直流输电系统兼备常规直流以及柔性直流的优势,是直流系统发展的必然趋势。现有直流差动保护易受线路分布电容的影响,纵联保护依赖于边界条件,在混合直流输电系统中适用性差。针对以上问题,提出了一种基于经验模态分解(EMD)与斯皮尔曼(Spearman)相关系数的混合直流线路纵联保护方法。在分析故障电流增量的极性特征、考虑分布电容影响的基础上,首先对线路两端故障电流信号进行镜像延拓,通过EMD提取表征电流变化方向的残余函数,再计算残余函数的Spearman相关系数,以此识别线路内外部故障。该方法不受分布电容影响、不依赖于边界条件。通过仿真验证,所提保护方案动作速度快、可靠性高,且具有较强耐受过渡电阻与抗噪声干扰的能力。     

基于电流控制补偿的高压直流线路快速差动保护

电流差动保护作为直流线路的后备保护,因其整定值低和延时长,会在直流控制暂态阶段失去作用。文中研究了直流控制特性对故障电流的影响机理,进一步推导了计及直流控制的直流补偿量,以削弱直流控制对差动电流的影响。同时,提出了一种基于电流控制补偿的高压直流线路快速差动保护。PSCAD/EMTDC仿真结果表明:所提保护凸显了差动电流的故障特征,具有整定值高和动作快速的特点,在各种故障条件下均能正确识别区内外故障。与传统电流差动保护相比,所提保护可在直流控制暂态阶段无延时地快速切除故障;其动作时间随直流控制补偿差动电流的增大而减小,具有一定的反时限特性,可作为高压直流线路快速后备保护。     

混合级联特高压直流输电线路纵联差动保护适应性分析

为探究现有高压直流输电线路纵联差动保护对混合级联特高压直流输电系统的适应性,结合混合级联特高压直流输电系统的运行方式,理论分析和仿真分析3种特殊运行方式下直流系统不同位置故障的故障特性和保护适应性。理论分析发现纵联差动保护适应性较好。仿真分析发现直流线路分布电容和逆变侧模块化多电平型换流器(modular multilevel converter,MMC)控制特性影响在直流线路故障时直流线路电流延时自减值长时间处于波动状态,导致纵联差动保护长时间处于闭锁状态,此时,系统长时间承受MMC超大故障电流冲击。直流线路区外故障时整流侧与逆变侧直流电流差值的绝对值数值较大且长时间处于波动变化状态,纵联差动保护存在误动的风险。     

带并联电抗器的时域电容电流补偿算法

电容电流使特高压输电线路电流差动保护性能变差,采用常规的电容电流补偿算法,虽对电容电流进行了补偿,但仍存在线路区内故障时受故障点影响导致补偿不精确的问题。为此,提出了一种基于故障测距的时域电容电流补偿算法。该补偿算法利用了故障暂态特性,能补偿部分暂态电容电流,可在不提高动作电流门槛值的情况下保证电流差动保护的可靠性。对1 000 k V带并联电抗器的特高压输电线路采用该算法进行仿真,对电容电流进行了精确补偿,在保证区外故障可靠性的同时,大大提高了区内故障时的灵敏度,验证了该算法的有效性和正确性,可作为特高压输电线路电流差动保护的补偿算法。     

适用于特高压线路的差动保护分布电容电流补偿算法

从行波传播的角度分析了分布电容电流的形成机理,在此基础上提出了基于电流行波的新 型分布电容电流时域补偿算法。新算法对于故障暂态和稳态过程中所产生的电容电流具有同样的 补偿效果,而且不需要提高采样频率,不增加数据通信量。当线路内部无故障或线路中点发生故障 时,新算法能完全补偿电容电流;当线路其他位置发生故障时,能够使动作电流与制动电流之比与 电容电流被完全补偿时近似相等,从而有效地消除了分布电容电流对差动保护的不利影响。理论 分析和仿真结果表明该补偿算法可应用于普通的特高压线路纵联差动保护。     

适用于特高压线路的差动保护分布电容电流补偿算法

从行波传播的角度分析了分布电容电流的形成机理，在此基础上提出了基于电流行波的新型分布电容电流时域补偿算法。新算法对于故障暂态和稳态过程中所产生的电容电流具有同样的补偿效果，而且不需要提高采样频率，不增加数据通信量。当线路内部无故障或线路中点发生故障时，新算法能完全补偿电容电流；当线路其他位置发生故障时，能够使动作电流与制动电流之比与电容电流被完全补偿时近似相等，从而有效地消除了分布电容电流对差动保护的不利影响。理论分析和仿真结果表明该补偿算法可应用于普通的特高压线路纵联差动保护。     

直流输电线路单极故障不平衡电流分析及差动保护改进方案

电流差动保护基于基尔霍夫电流定律,其从原理上具有绝对的选择性.但随着输电距离日益增加、线路分布特征愈加显著,传统电流差动保护需要增长延时、提高门槛以避免故障暂态分布电容电流引起的误动,降低了保护速动性、灵敏度.为了解决上述问题,研究了利用线路补偿点计算电流的差动保护改进判据,对由线路参数耦合特性引入的健全极不平衡电流的...     

大串补线路电流差动保护拒动因素及改进保护方法

大串联补偿设备在超高压输电系统中得到越来越广泛的应用,伴随着复杂多系统的互联,含大串联补偿设备的线路(简称串补线路)在特定运行方式下出现线路背侧系统阻抗较小,可能导致线路内部故障时系统电流反向,此时串补线路电流差动保护可能会因灵敏度不足而拒动。基于此,详细分析了串补线路电流反向的原因及其对差动保护的影响。重点对不同串补度、系统功角差和过渡电阻等影响因素下的差动保护的动作特性进行研究。进一步地,为解决差动保护拒动问题,提出一种基于串补线路两侧电流幅相综合制动的电流差动保护改进判据,该判据能够有效解决串补线路内部故障时灵敏度降低的问题。仿真结果显示,相比传统差动保护,改进方案能够明显提高保护灵敏度。     

基于小波变换的配电变压器差动保护相位补偿方法

为降低配电变压器故障引起的财产安全损失,提升电力系统运行稳定性,提出了基于小波变换的配电变压器差动保护相位补偿方法。首先,通过计算线模行波电流波动及其梯度绝对值大小,判断配电变压器有无故障,即创建保护启动判据。然后,依据等效线模行波差动电流的能量比确定故障区域,并计算小波变换故障区域的初始模量反向行波差动电流,以获得小波变换模极大值。最后,通过构建故障选极判据获取故障类型,计算故障状态下配电变压器空载合闸时的励磁电流,判断励磁涌流和内部故障电流的变化,并结合保护输出信号的开启和关闭,实现配电变压器的差动保护相位补偿。仿真实验表明,该方法可对区内故障进行有效鉴别,具有很强的可靠性及有效性。负载工况下,该方法相位补偿后电压电流的相位差一致,具有更好的稳定性。     

基于Hilbert-Huang变换的HVDC突变量方向纵联保护方法

高压直流输电线路的行波保护存在对装置采样率要求高及耐受过渡电阻能力差等问题。作为后备保护的纵联电流差动保护,为了防止线路分布电容等问题导致的误动,失去了速动性的优点,动作时间较长。利用HVDC线路发生区内外故障时,两端保护装置检测的电压和电流突变量的极性差异,提出基于Hilbert-Huang变换的突变量方向纵联保护方法。在分析不同故障时电压和电流突变量相位差别的基础上,采用Hilbert-Huang变换求取突变量相位差,识别两者的极性差异,进而判断故障发生的方向。基于PSCAD/EMTDC搭建了高压直流输电仿真模型,仿真结果表明,所提方法在各种故障情况下都能够实现保护的快速识别,可靠性高,且受过渡电阻的影响较小。     

串联电容器极间介质设计场强选择

分析了串联电容器在各种工况下可能出现的过电压水平,并以此确定了串联电容补偿装置过电压保护器的保护水平电压Upl。以高压全膜并联电容器的极间介质设计场强为基准,得到了串联电容器在线路不同事故负荷电流和保护水平Upl时的宜用介质工作场强。建议带有串联电容补偿装置的线路按(N-1)方式运行时,其事故负荷电流不要超过1.4pu,以免串联电容器极间介质工作场强过低,导致串补装置设计成本过高。     

基于平方根滤波法参数辨识的变压器保护新方法

针对无功补偿用的并联电容以及超高压长输电线分布电容的存在,容易引起二次谐波判据制动的变压器差动保护误动,提出了一种基于平方根滤波法参数辨识的保护方法。参数辨识法依据变压器在内部故障时其结构及某些参数会改变,而励磁涌流及外部故障时不变的原理,利用变压器绕组的漏感值是否发生变化作为区分变压器内、外部故障与涌流的判据。和应涌流与励磁涌流的本质相同,只是变压器铁心发生了饱和,其内部结构及漏感等参数并不改变。大量仿真实验验证该方法的可行性和有效性,当励磁涌流、和应涌流与区外故障时能够可靠闭锁差动保护,而区内故障时保护能够准确动作。该方法计算量小、数值稳定性好,避免了最小二乘、卡尔曼滤波等算法可能发散的问题。     

新型直流输电行波电流极性比较式方向保护

为克服现有直流输电线路行波保护原理上存在的缺陷,基于现有行波保护方案的分析和仿真,改进了电流极性比较式方向保护方案。该方案引入了数学形态学梯度技术以提高方向保护的动作性能和准确反映暂态行波信号的突变时刻;且集故障定位与保护于一体。6个具有代表性算例的仿真比较表明,该方案能可靠区分直流输电线路区内、外的各种故障,对近距离故障、高阻接地故障等传统方法中难于准确定位的故障类型给出较准确的结果。     

基于Hausdorff距离算法的自适应线路差动保护方案

为同时提高传统电流差动保护的速动性、灵敏性与安全性,提出一种基于Hausdorff距离算法的自适应线路差动保护方案。该方案应用Hausdorff距离算法对线路两侧电流进行实时短窗计算,并据此调整保护制动系数,以提高保护的耐受过渡电阻及抗电流互感器饱和能力,具有自适应、免整定的优良特性。基于PSCAD的仿真测试验证了所提方案的可行性及优越性。     

基于模型参数辨识的串联补偿输电线路纵联保护原理

串联电容补偿设备的应用降低了超高压输电线路中差动保护的灵敏度,为解决此问题提出了一种基于模型参数辨识的纵联保护原理。以串补等值阻抗作为辨识参数,引入串补工频阻抗等值模型并结合线路分布参数模型,采用线路两侧电压和电流作为测量量构建了串补等值阻抗辨识方程。辨识阻抗在区外故障时等于串补等值阻抗,在区内故障时与串补等值阻抗有明显差异,基于此构成纵联保护判据。理论分析与仿真结果表明,该保护原理整定简单,可靠性高,受串补本体保护和系统运行方式的影响小,不受分布电容电流的影响。与传统差动保护相比,其保护灵敏度显著提高,可与差动保护配合构成完善的纵联保护方案。     

大串补度输电线路的电流差动保护分析与对策

串联电容补偿技术是超高压及特高压远距离输电中的关键技术之一。随着串联补偿装置的广泛应用和电网的快速发展,有可能出现大串补度输电线路的情况,这将对输电线路继电保护甚至是主保护的动作性能产生影响。文中结合工程实际,对大串补度输电线路的电流差动保护动作特性进行了研究,并分析了过渡电阻、系统的运行方式及功角变化对电流差动保护的影响。根据仿真结果,对提高电流差动保护的灵敏度提出了相应的改进措施。