高压直流输电换相失败对交流线路保护的影响（二）直流换相失败瞬态特征分析及对交流线路保护的影响

在PSCAD环境下,基于已建成的山东电网电磁暂态模型,分析了由交流线路不同位置发生不同类型的短路故障引起的换相失败对交流系统电气瞬态特征的影响;并结合山东电网线路实际保护配置情况,使用Fortran语言编程建立了三种线路保护的模型:RCS901(突变量纵联方向保护)、PSL602(纵联距离保护)及RCS931(纵联差动...     

交直流混联系统对交流电网继电保护影响综述

我国交直流混联电网格局已基本形成,但其对交流电网继电保护的影响依旧存在较多难题。重点分析交直流混联电网故障特性及其对交流电网继电保护的影响与对策。对于距离保护,重点分析换相失败时测量阻抗不准等问题;对于方向纵联保护,换相失败时交直流系统出现"竞争",可能导致非故障线路出现暂态功率倒向引起误动而故障线路有可能发生拒动问题。对于差动保护,换相失败可能导致其可靠性降低,同时换相失败或直流偏磁时换流变差动保护也存在不正确动作。文章进一步对现有存在的解决方案进行了总结与研究展望。     

高压直流系统换相失败对交流侧继电保护的影响

为验证换相失败期间交流侧突变量方向保护元件误动的原因，以广东电网曾发生过的一起直流换流站换相失败引起高压交流电网继电保护不正确动作事件以例，用PSCAD/EMTDC软件做辅助分析，改进和仿真了CIGRE直流输电标准测试模型。仿真结果表明：交流系统发生故障引起直流输电系统换相失败，在故障恢复过程中会导致交流侧系统某些保护元件不能正确动作，同时换相失败引起的非特征谐波与非周期分量严重，对于交流侧继电保护运行有一定影响，针对这些保护元件逻辑与算法分别提出了相应的改进措施。     

深圳电网线路故障对多馈入直流换相失败影响研究

交流输电线路接地或相间短路故障容易引起直流受端换流站交流母线电压跌落或畸变,进而导致直流换相失败。为此梳理了影响直流换相失败的因素,说明了直流持续换相失败到直流闭锁所需的时间。针对深圳电网多直流馈入的结构,分析不同片网的交流线路故障对直流换相失败的影响,根据直流换相失败期间的功率变化情况评估现有模型的准确度,并基于影响结果区分了不同片区的交流故障对直流换相失败的严重程度,结果表明深圳电压多馈入直流换相失败的概率,与交流线路故障类型以及故障线路电气距离密切相关。     

直流馈入后交流线路故障对换相失败瞬态特征的影响

高压直流(HVDC)输电系统故障会使交流系统电气故障特性复杂化.在PSCAD/EMTDC环境下,基于含宁东--山东直流输电系统的山东电网的电磁暂态模型,研究当青岛换流站附近交流线路不同位置发生不同故障时,直流系统换相失败对交流系统电气瞬态特征的影响.直流系统换相失败对故障线路的平行线路影响最为严重,重点研究交流线路不同...     

直流输电换相失败对交流侧继电保护的影响

为验证换相失败期间交流侧突变量方向保护元件误动的原因,以广东电网发生的一起直流换流站换相失败引起高压交流电网继电保护不正确动作事件为例,用PSCAD/EMTDC软件做辅助分析,改进和仿真了CIGRE直流输电标准测试模型。仿真结果表明:因换相失败引起的非特征谐波与非周期分量较严重,对交流侧继电保护运行有一定影响,针对这些保护元件逻辑与算法分别提出了相应的改进措施。     

基于电流突变量比值的高压直流输电线路纵联保护方案

针对现有的高压直流输电(HVDC)线路纵联差动保护可靠性不足且动作延时较长的问题,提出了基于电流突变量比值的HVDC线路纵联保护方案。该方案利用特定频率下直流滤波器组和HVDC线路中的电流突变量比值的大小识别故障发生的位置。当发生区内故障时,整流侧电流突变量的比值和逆变侧电流突变量的比值均在1附近;当发生区外故障时,整流侧电流突变量的比值和逆变侧电流突变量的比值中必有一个远大于1。仿真结果与现场录波数据测试表明,基于电流突变量比值的HVDC线路纵联保护方案能够在各种工况下准确快速地识别区内外故障。     

弱电源系统的输电线路保护方案的探讨

输电线路存在弱电源系统，线路发生区内故障，由于弱电源侧系统不能提供足够的短路电流而不能启动保护，导致两侧保护不能快速跳闸甚至拒动。本分析了弱电源系统输电线路故障特征，提出弱馈输电线路保护配置宜采用纵联方向(距离)、光纤电流差动保护，尤其光纤电流差动保护利用两侧电压信息能彻底解决弱馈线路存在的问题。弱电源侧选相问题，光纤电流差动保护能很好解决，纵联方向(距离)保护需采用弱馈识别的逻辑，在弱电源侧选用突变量电压及稳态量序分量电压选相，是保证重合闸合闸成功的关键。     

统一潮流控制器对线路纵联保护的影响分析

外部交流系统故障时,统一潮流控制器的保护可能动作于使统一潮流控制器退出运行。这将引起交流系统中电气量的再一次快速变化,与交流故障造成的扰动形成“电气竞争”,可能给线路纵联保护带来不利的影响。对南京西环网统一潮流控制器示范工程进行了介绍。并在分析统一潮流控制器保护系统设计原则的基础上,通过理论分析和数字仿真研究了统一潮流控制器对纵联零序保护、纵联距离保护和工频变化量方向保护的影响。研究表明统一潮流控制器的接入可能导致工频变化量方向保护区内故障拒动或区外故障误动,有必要对相关线路的保护进行改造。     

直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析（三）非故障线路的方向保护

基于各种换相失败情况下的直流系统等值工频变化量阻抗特性,对非故障线路的工频变化量方向元件动作特性进行了理论研究,分析了直流换相失败暂态过程造成非故障线路方向元件所感受到的暂态功率方向突变的问题;在此基础上结合方向纵联保护不同的动作逻辑,对直流换相失败暂态过程引起非故障线路方向纵联保护误动情况进行了分析;基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了理论分析的正确性。     

考虑换相失败影响的交流线路单相故障性质判据

逆变侧交流线路电流幅值受直流换相失败影响在单相跳闸后出现短时波动,该波动范围会随着直流换相失败次数增加而增大,造成基于恢复电压幅值的传统单相故障性质判据发生误判。针对这一问题,首先搭建输电线路故障相等值模型,考虑直流换相失败对健全相电压的影响,推导出不同故障性质恢复电压阶段断开相电压时域表达式;其次根据断开相时域电压波形的差异性进行积分算法,提出基于时域电压积分的单相故障性质识别判据;最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型对所提判据进行验证。结果表明,该判据不受直流换相失败的影响,能够可靠判别故障性质,适用于换相失败及正常运行期间,算法简单,耐过渡电阻能力良好,具有一定的抗直流干扰能力。     

基于Adaboost的高压直流线路连续换相失败预警方法

为解决连续换相失败机理解析表达缺失导致的LCC-HVDC连续换相失败预警困难的问题,运用统计学习建模的思想,基于Adaboost分类器构建了一种连续换相失败预警器。预警系统特征向量的设计考虑了单次换相失败的解析表达,充分利用仿真或现场历史积累的换相失败的实测数据进行统计学习,得出连续换相失败问题的非线性决策平面。PSCAD的CIGRE标准模型的多场景故障仿真数据验证表明,预警器可基于较小的故障数据集获得较高精度的预警信息,且所需现场实测数据少,具有工程实践的有效性与实用性。     

高压直流输电换相失败对交流线路保护的影响(一)含直流馈入的山东电网EMTDC建模与仿真

宁东—山东直流输电工程的投运将对山东电网的安全稳定运行带来挑战,交直流系统的相互作用研究尤显重要.在PSCAD环境下,对山东电网进行了电磁暂态仿真建模,包括交流系统的等值简化建模和宁东直流系统的详细建模.对直流输电系统的静态响应特性和常见故障时暂态响应特性进行仿真分析,结果表明直流输电控制系统具有快速稳定的响应特性,验证了所建模型的正确性和有效性.并对整个山东电网的潮流分布和主要变电站母线短路电流大小进行调节和校核,使之与PSASP环境下的数据基本一致,保证了所建模型的稳态和动态特性与实际电网基本相同.     

直流输电系统换相失败探讨

换相失败是高压直流输电系统逆变器最常见的故障之一,以天广直流输电系统为例,简介南方电网采用德国Siemens直流输电技术的各直流输电系统中换相失败的检测、故障恢复及相关后备保护,并结合实例和RTDS实时仿真初步探讨了换相失败故障过程中低压限流功能可能带来的不良影响、交直流混联系统间的相互影响等问题,这不仅有助于直流输电系统运行维护工作,还为交直流混联系统的进一步研究提供了有益的参考。最后还比较了ABB直流输电换相失败相关技术,并提出了一些建议。     

直流输电系统换相失败探讨

换相失败是高压直流输电系统逆变器最常见的故障之一,以天广直流输电系统为例,简介南方电网采用德国siemens直流输电技术的各直流输电系统中换相失败的检测、故障恢复及相关后备保护,并结合实例和RTDS实时仿真初步探讨了换相失败故障过程中低压限流功能可能带来的不良影响、交直流混联系统间的相互影响等问题,这不仅有助于直流输电系统运行维护工作,还为交直流混联系统的进一步研究提供了有益的参考.最后还比较了ABB直流输电换相失败相关技术,并提出了一些建议.     

计及换相动态的直流换相失败在线预警方法

单一直流换相失败易引发其相邻直流同时换相失败,严重时将造成直流闭锁引发连锁故障,开展多馈入直流换相失败预警研究及预防对保障电力系统安全稳定至关重要。提出了基于预测换相电压-时间面积的多馈入直流换相失败在线预警方法。首先,通过解析直流换相过程中的交流电压、直流电流动态,实现对换相电压-时间积分面积的实时预测。其次,基于前述预测方法从单一直流系统到多馈入直流系统推导了直流输电换相失败预警系数,并对该系数的主要参数进行了整定。然后将该系数引入换相失败预防控制环节为例说明其应用方式。最后,在PSCAD/EMTDC平台中分别基于CIGRE HVDC模型及多馈入模型验证了所提直流换相失败预警系数的正确性及对换相失败预防的指导性。     

直流输电系统换相失败的研究(二)--避免换相失败的措施

对影响换相失败的一些直流输电系统参数进行了灵敏度分析，进一步揭示各参数与换相失败的关系。结合论文第一部分中的分析及灵敏度分析，提出了一些避免换相失败的措施，包括换相失败的预防措施和防止继发性换相失败的措施两类。     

直流输电控制策略对换相失败影响的比较研究

控制策略的选择与实现方法对直流输电系统的稳态和动态性能有重要影响。本文基于特高压直流实际工程参数RTDS模型和控制保护样机,构建了闭环仿真测试环境;逆变侧直流控制系统分别实现了实际工程中常见的两类控制策略:定电压控制策略和定熄弧角控制策略;通过逆变侧交流故障试验,对比研究了这两种控制策略对直流系统换相失败的影响。研究表明,这两种控制策略本身对换相失败的预防和抑制效果相当。     

SFCL对HVDC系统中换相失败的影响

针对逆变侧换流母线逆变侧发生短路使得交流电压下降和直流电流上升而引起的换相失败问题,分析了换相失败影响因素及桥式超导故障限流器（SFCL）限流原理.在PSCAD/EMPDC仿真环境下,以CIGRE HVDC基准模型为研究对象,将SFCL应用于直流输电系统中,研究SFCL对HVDC系统稳定运行及换相失败的影响.研究表明,SFCL能够限制交流系统的故障电流继而使直流输电系统能快速恢复正常运行状态。