基于电压突变量的同塔双回直流输电线路故障选线方法

同塔双回直流线路极线间复杂的电磁耦合关系,增加了其故障极线识别的难度。基于平行四线系统解耦理论,对同塔双回直流线路电压量进行解耦分析,提取出相互独立的一个同向量与三个环流量电压。在此基础上详细分析了同塔双回直流输电线路在不同故障类型以及不同极线故障情况下的同向与环流电压突变量的极性和幅值大小特征,进而利用同向与环流电压突变量极性和幅值大小的差异及相互间的关联关系,提出了一种同塔双回直流输电线路故障选线方法。基于实际同塔双回直流输电系统的PSCAD/EMTDC大量仿真结果表明,该方法准确可靠,且不受过渡电阻影响。     

美丽山二期直流线路突变量保护优化研究

特高压直流输电双极长线路间存在非常明显的互感影响,当一极线路故障时,另一极线路电压因受互感影响会以较快的速度降到较低值,此现象与直流线路发生接地故障时的电压变化规律基本相同,容易引起直流线路电压突变量保护误动.本文首先对直流线路突变量保护误动的机理进行深入分析,利用双极线路互感影响造成的电压下降与实际接地故障造成的电压下降在恢复特性上的差异性,提出考虑互感影响时的闭锁电压突变量保护策略,并在实时数字仿真试验平台上对该策略进行试验验证,证明了所提策略的有效性,为其他直流工程提供参考.     

同塔双回高压直流输电线路故障行波特性研究

受输电走廊的制约,同塔双回直流线路已成为直流输电工程建设的发展趋势之一,然而由于同塔双回直流线路极线间的电磁耦合关系导致了其故障暂态特性极为复杂。行波保护作为直流线路主保护,故障行波特性的研究对其动作性能的分析至关重要。为此,基于无畸变线路模型研究了同塔双回直流线路故障电压电流的相模变换方法和模量求解方法;系统地分析了极线故障行波的特性及其与单回直流线路的差异性,以及实际同塔双回直流线路不对称换位和参数频变等影响因素;基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件进行了分析验证。研究成果有助于对目前基于单极线电气量的直流线路行波保护动作性能的分析以及其在同塔双回直流线路上的适应性研究。     

同塔双回特高压直流线路过电压研究

采用特高压双回直流线路同塔架设的方式,在很大程度上能够缓解特高压直流工程发展过程中输电走廊选址困难的问题。文章对双回特高压直流同塔架设的过电压沿线分布特性和最高水平进行了详细的仿真研究。对导线4种不同布置方案下的过电压沿线分布特性和最高水平进行了对比研究,并与特高压直流线路单独架设的过电压水平进行了比较分析;对同塔架设双回特高压直流线路过电压水平的影响因素进行了敏感度分析。研究表明,同塔架设导线布置方式不会引起线路过电压沿线分布特性变化,同时确定了线路过电压水平最高的同塔双回导线排列方式及其过电压水平。     

同塔双回直流输电系统过电压特性研究

对于同塔双回直流输电系统,考虑到其线路之间的电磁耦合,一极发生故障将同时在健全极线感应出过电压,对正常运行极的换流站设备和线路造成影响,因此笔者认为对同塔双回直流输电系统换流站的过电压特性的研究是同塔双回直流输电工程设计的核心技术环节。为了进行具体的研究分析,笔者以溪洛渡±500 kV同塔双回直流输电工程为例,结合此工程主回路设计方案,利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件,对±500 kV同塔双回直流输电工程的各种过电压特性进行系统研究。通过系统模拟仿真,综合分析避雷器限压作用的影响,这些研究对于防范类似故障的发生以及处理等具有一定的借鉴意义。     

±500kV同塔双回直流线路雷击暂态特性及行波保护响应

直流线路的雷击暂态过程是影响其行波保护动作性能的重要因素之一,对此研究了同塔双回直流线路雷击暂态特征及其对行波保护的影响特点。首先,对不同雷击情况下的同塔双回直流线路雷击暂态特性进行了仿真分析,发现相较于下层极线雷击,双回上层极线雷击对线路电气量的影响较大。其次,根据SIEMENS行波保护的雷击响应特性,分析认为非故障性绕击时,对于雷击极线上层极线绕击误动风险大于下层极线绕击;由于双回极线间的耦合影响,雷电流时间越长、闪络时间越晚时,非雷击极线的误动风险越高。最后,根据电压和电流变化量的响应特性,提出了一种减少双回直流极线雷击误动的改进方案,并通过算例验证了该方案的有效性。     

特勒根似功率保护在同塔双回交流输电线路中的应用

随着我国电网规模快速扩张,输电通道资源日渐紧缺,同塔多回输电技术逐渐得到广泛应用。超/特高压远距离输电线路一般以差动保护作为双重主保护,与纵联距离/方向保护构成双重化配置。但用于同塔双回输电线路时,分布电容电流将影响差动保护的灵敏度;同时,由于双回线线间和相间较强的电磁耦合作用,线间互感的影响将会降低纵联距离、纵联方向保护判断的正确性,导致原来的保护配置方案难以直接应用。将特勒根似功率保护原理推广至同塔双回线路,提出了一种基于特勒根似功率定理的同塔双回输电线路纵联保护方法,能够不受双回线内部复杂电磁耦合、分布电容、系统负荷等影响,并验证了该保护的对时方案在双回线路中的适用性。采用MATLAB/Simulink仿真软件搭建1000kV特高压同塔双回输电线示范工程模型,经大量仿真实验,验证了所提保护方法的有效性。     

1000kV同塔双回线路感应电压和电流的计算分析

同塔双回输电线路在一回运行、一回检修时,检修回路及地线中会产生感应电压、电流。使用EMTP仿真计算了1 000 kV交流特高压同塔双回输电线路1回线路停运检修时,运行回路对检修回路和地线的感应电压、电流,并对输电线路和地线上的感应电压、电流的影响因素进行了分析。可为特高压同塔双回线路检修及带电作业等方面的工作提供参照依据。     

新型同塔双回高压直流输电线路分布参数测量方法及工程应用

为提高同塔双回高压直流输电线路分布参数的测量精度,建立了同塔双回高压直流线路分布参数的物理模型。对同塔双回直流线路进行不同方式的组合,推导了各组合方式下求解线路分布参数的数学方程组。将所提方法应用于牛寨至广东高压直流同塔双回输电工程中,结果表明:牛寨至广东高压直流同塔双回输电线路单根导线的自感、对地电容都分别小于线路间耦合电感和耦合电容,线间耦合电容基本相等;牛寨换流站及从西换流站接地极同塔双回线路单根导线的自感大于线路间互感,单根导线的对地电容小于线间的耦合电容。     

基于单回电气量的同塔双回直流线路故障测距算法

同塔双回直流线路极线间存在复杂的电磁耦合关系,而实际工程中各回直流系统的控制保护仍基于本回电气量信息,必然无法实现其完全解耦分析,从而增加了准确故障定位的难度。首先利用同塔双回直流线路的相模变换对基于单回线路电气量的模量特征进行详细分析,构造了消去地模分量的新差模分量,并对其特点及参数选择进行了分析。然后根据非故障点的线路两端沿线计算电压在故障时刻附近具有最大差值的特点,定义了非故障点最大电压差值区段,进而提出了一种基于单回直流线路电气量的时域故障测距算法。基于PSCAD/EMTDC对实际同塔双回直流系统的大量仿真测试结果表明:所提算法测距精度高,且不受故障极线、故障位置及过渡电阻的影响。     

特高压直流双极线路间互感影响及控制策略改进EI北大核心CSCD

针对特高压直流(ultra-high voltage direct current,UHVDC)运行过程中一极直流线路故障重启时对另一健全极运行产生影响的问题,考虑双极直流线路间的互感,对暂态过程中双极电气量特征进行深入研究。根据暂态过程中的电压计算公式,对双极之间的影响进行了数值计算和物理解释并对影响功率跌落的因素进行分析,在已有健全极短时闭锁低压限流功能(voltage dependent current limit,VDCL)的控制措施基础上提出了多项控制策略。以天中直流为研究对象,通过实时数字仿真(real-time digital simulator,RTDS)系统建立与实际一次系统和实际控制保护程序完全一致的仿真模型,对改进策略进行优化比较研究,验证了在故障极重启期间健全极整流侧采用定电压控制以及改变健全极的电流控制器参数两项控制措施的有效性,最后提出了工程应用建议。     

特高压双回线路耦合效应的计算与分析

同塔双回的特高压输电线路存在较为严重的耦合效应,为研究其产生机理及其影响因素,详细阐述了双回之间静电感应和电磁感应的产生机理与计算方法,通过建立等效电路模型,分析了换位方式对检修线路静电感应与电磁感应分量的具体影响,指出运行线路对检修线路的电容耦合参数和互感参数的不对称,是检修线路静电感应分量和电磁感应分量产生的主要原因。针对我国拟建的特高压同塔双回线路,基于ATP-EMTP仿真,计算了双回线路在不同工况和运行状态下的感应电压与电流。特别地,针对带并联电抗器的特高压同塔双回输电线路,研究了高抗补偿度和中性点小电抗取值对检修线路感应电压的影响,指出检修线路可能出现较大的感应谐振过电压。研究结果为特高压同塔双回输电线路的建设提供了有价值的参考依据。     

同塔架设直流线路的相互影响研究

林枫直流与葛南直流是世界上首个同塔双回直流输电工程,同塔架设的直流线路间存在电磁耦合,但各极导线间的耦合关系不会给直流系统稳态运行带来严重影响,只有当直流线路发生接地故障等情况下,故障产生的暂态分量会因电磁耦合的关系及线路参数不平衡等原因影响到其他正常运行的极导线。为此,首先对林枫直流系统调试时直流线路故障和丢失脉冲试验对同塔架设直流的影响进行了分析;其次,利用EMTDC建立同塔双回直流输电研究模型,在重现直流线路故障和丢失脉冲试验的基础上,深入分析了林枫直流一极线路故障导致健全极发生换相失败和林枫直流丢失脉冲故障导致葛南直流发生换相失败的原因。     

基于电压和电流突变量的高压直流输电线路保护原理

在对高压直流输电线路区内、外故障和雷击等暂态过程研究的基础上,提出了一种基于电压、电流突变量变化特征的高压直流输电线路主保护原理。该原理对两极线路同侧保护安装处测得的电压突变量幅值的比值设定阈值,选出故障极;利用故障线路两端电流突变量的极性在线路保护区内故障时相异、在区外故障时相同,区分线路上保护区内和区外故障。PSCAD/EMTDC软件对实际高压直流输电系统的仿真结果表明,该保护原理在双极两端中性点接地方式下能够快速判别故障极和区分线路上保护区内、外故障,可靠排除雷击干扰,在故障性雷击和高阻抗接地时准确动作,并适用于一极降压和一极全压运行、功率反送、一极停电检修及单极金属回线运行方式等。采样频率在10～100kHz范围内时可满足保护判据计算要求。     

局部同塔双回直流输电线路的行波特性研究

根据局部同塔双回直流输电线路的结构特点,对不同区段入射情况下分界点处的电压模量行波折射特性进行了理论和仿真分析,在此基础上,详细分析了局部同塔双回直流线路在不同区段线路发生单极接地故障时的故障行波特性,并讨论了实际工程的影响因素,最后对行波保护特征量的影响进行总结。研究结果表明,局部同塔双回直流线路中分界点的折反射将造成模量行波的重新分配以及幅值大小的变化,这是其行波保护的动作性能分析及保护新原理研究中必须考虑的影响因素。     

1000kV交流同塔双回输电线路的电气特性仿真分析

为研究1 000 kV同塔双回输电对继电保护装置的影响,需要首先对其电气特性进行深入研究。根据工程设计参数,在实时数字仿真器中建立仿真系统,进行有关模拟试验,将其主要电气特性与1 000 kV单回输电系统和500 kV同塔双回输电系统进行比较。主要针对互感的影响、谐波含量、非周期分量衰减时间、充电电流、恢复电压、高阻接地故障电流水平等进行分析和比较。从研究对继电保护装置影响的角度,分析特高压同塔双回输电系统的电气特征及其对保护装置产生的影响。特高压同塔双回线间的互感影响接地距离保护范围的准确性,故障电流中的非整数次谐波及衰减非周期分量影响继电保护装置的速动性,经高阻接地故障时,故障电流减小影响继电保护装置的灵敏性。继电保护生产厂商需针对这些新电气特征进行深入研究和改进。     

特高压同塔双回线路零序电流补偿系数整定对接地距离保护的影响研究

为提高特高压同塔双回线路接地距离保护的动作性能,分析了特高压同塔双回线路在不同运行方式下,零序互感对接地距离保护零序电流补偿系数K和测量阻抗的影响,讨论了使用双K值及单K值整定方法的接地距离保护的有效保护范围。分析发现,由于特高压同塔双回线路的互感系数较大,采用上述2种整定方法,大大减小了双回线正常运行方式下接地距离I段的动作范围,同时也给接地距离II(III)段的整定配合带来困难。为此提出了通过切换定值区的方式进行接地距离保护零序电流补偿系数整定的建议。建立了基于1 000 kV特高压同塔双回交流输电工程实际参数的动态模拟系统,对不同运行方式下接地距离保护的有效保护范围进行了试验验证,试验结果与理论分析一致。     

同塔双回输电线路一回运行时互感参数测量的仿真研究

针对传统方法测量同塔双回输电线路互感参数时2条线路必须停电的问题,利用ATP软件建立220 kV同塔双回输电线路仿真模型,介绍双回输电线路互感参数带电测量的方法,并对220kV同塔双回输电线路一回运行时互感参数进行仿真计算,通过仿真结果与停电实测互感参数的比较,验证了该方法可满足工程需要.     

局部同塔双回直流线路故障行波传播特性及其对行波保护的影响研究

局部同塔双回直流线路分界点各侧的线路段具有不同的耦合特性,结合分界点各侧线路段的相模变换,得到了不同线路段入射分界点时各电压模量行波的交叉折射系数。在此基础上,对局部同塔双回线路不同线路区段发生单极接地故障时的故障行波传播特性及其行波保护动作量进行了定量分析,并比较了其与单回线路及完全同塔双回线路的差异。结果表明:同塔双回线路段的线模1分量与单回线路段的地模分量之间的交叉折射是造成局部同塔双回线路的故障行波传播特性与单回线路及完全同塔双回线路不同的主要原因;就基于模量的行波保护判据而言,局部同塔双回线路行波特性的影响主要体现在线模波变化率,其大小介于完全同塔双回线路和单回线路之间,且与单回线路段的总长度有关。     

特高压直流输电线路间电磁耦合对电压突变量保护 影响的研究

介绍了溪洛渡至浙江金华(简称宾金)特高压直流输电系统线路保护动作情况,指出直流线路间电磁耦合产生的扰动导致了非故障极电压突变量保护动作。建立了特高压直流输电线路电磁耦合分析的电路模型,推导出解析方程,并对电磁耦合机理和扰动特征进行了深入的研究。经过RTDS仿真,分析了区内、区外故障时的直流电压波形特征,提出了电压突变量保护功能的优化策略。新的保护逻辑通过仿真试验,验证了其可行性和可靠性。