基于故障信息自同步的有源配电网纵联保护

随着分布式电源大量接入配电网,配电网结构变为多端电源网络,解决多端电源网络保护问题最行之有效的方法是纵联保护方案。但当前配电网硬件及通信水平无法满足纵联保护对线路两侧数据进行同步采样的要求。文中提出了故障信息自同步技术,故障时刻相对被保护线路两侧是同时的,以故障时刻为时间参考点,测量线路两侧基波电流故障时刻前后两相邻相同变化趋势峰值点的时间间隔变化,进而计算得到电流相位变化方向判定值,有效克服配电网难以同步采样的困难。基于故障信息自同步技术,文中提出了新型纵联保护方案,通过比较线路两侧电流相位变化方向判定值,即可判定故障位置。仿真验证了故障信息自同步技术的准确性,新型纵联保护方案具有良好的动作特性。     

高频保护闭锁式改为允许式实践

1 引言 线路纵联保护按通信通道可分为导引线、电力线载波、微波和光纤纵联保护四大类。电力线载波纵联方向保护,根据输电线路两端的电气量进行比较发出指令,是闭锁保护跳闸的称为“闭锁式纵联方向保护”（简称高频闭锁保护）,是允许保护跳闸的称为“允许式纵联方向保护”。闭锁式的优点是当发生区内故障时,保护不会因通道中断而导致拒动。缺点是如果发生正方向区外故障,本侧判别元件动作但收不到对侧信息时,保护将误动。允许式的优点是当线路发生区外故障时,     

平行双回线路高阻接地故障保护的新思路

通过实例分析说明平行双回线路在强磁弱电联系运行方式下,一回线路末端发生高阻接地故障时,非故障线路纵联零序方向保护会误动,而纵联负序方向保护不会误动,提出在使用纵联零序方向保护切除高阻接地故障的保护装置中,增加纵联负序方向保护,退出纵联零序方向保护以防止误动的发生,并讨论了纵联负序方向保护新方案,方案增加负序电抗继电器和负序电流、电压闭锁,并带小延时动作,从而确保平行线之一故障时,非故障线路纵联负序方向保护不会误动,而故障线路发生高阻接地故障时,纵联负序方向保护能带小延时可靠切除故障.     

基于数字通道的统一纵联保护系统

基于光纤通信的全数字通道在电力系统继电保护领域逐渐得到推广和应用,使得基于广域同步实时信息构成统一纵联保护系统成为可能。在统一纵联保护系统中,借助广域同步实时信息,不仅能够完善继电保护系统的性能,而且能够实现若干辅助功能,有助于进一步提高继电保护系统的可靠性。介绍了统一纵联保护系统的技术背景、保护智能电子设备的结构、信息帧的分类和格式,并从完善纵联保护系统性能、提高自动重合闸系统性能、输电线路参数在线计算和过渡电阻的伏安特性测算等几个方面讨论了统一纵联保护系统的功能及实现原理。     

基于统一纵联原理的抗电流互感器饱和保护算法

提出一种构建统一纵联保护系统的思想,基于光纤通信系统获取多种模拟量和数字量信息,从而在一套保护系统中实现多种判据,以提高纵联保护系统的性能,并实现诸如重合闸配合、线路参数测算等辅助功能.在此基础上,研究了利用故障方向信息克服差动保护易受电流互感器(TA)特性不一致和饱和等因素影响的方法,分析了TA饱和对电流相量差动元件...     

实用的半波长输电线路纵联差动保护

半波长输电线路电气特征的时空特性导致传统基于集中参数的纵联差动保护无法应用于半波长输电线路。为此,提出了一种实用的基于波动方程的半波长输电线路纵联差动保护。通过特殊的同步点数据选择,提升了动作速度,构建制动电流,提升区外故障安全性,并通过设置2段相电流差保护和零序电流差动保护,提升了保护灵敏度。开发了基于该原理的纵联差动保护装置,并搭建了基于实时数字仿真系统的特高压半波长输电线路仿真模型。仿真结果表明,通过同步点数据选择能提升保护速动性,设置的制动电流能提高区外故障安全性,设置的2段差动保护和零序差动保护能提升保护灵敏性。     

保护用数据同步系统失效场景下线路主保护应急方案研究

随着变电站的数字化和智能化,电量信息由点对点的模拟量传输逐步转变为网络化的数字量传输,因此数字信息的同步变得尤为重要。保护用数据同步系统失效后,不仅线路两侧的电气量无法准确比相,即使完全依赖本侧信息的测量量,如距离/方向信息,因其依赖电压电流之间进行比相,也会输出错误结果。在此场景下,只能依赖电流速断和其他站的远后备保护实现对管辖区域内故障的保护,保护范围和动作速度都将显著变差。针对这一问题,基于拥有抗高阻故障能力且无需两侧信息同步的和阻抗继电器原理,提出无需相位信息的和阻抗模量保护判据和中段保护判据,结合电流速断保护,通过纵联通道的模量信息交互,形成保护用数据同步系统失效场景下的线路主保护应急方案,显著改善上述场景下的线路主保护性能。仿真算例验证所提方法的有效性和优越性。     

基于电压电流突变量的MMC-MTDC纵联保护方案

作为柔性直流输电线路后备保护的纵联电流差动保护,通过较长延时来防止线路分布电容等问题引起的误动,无法满足保护对于速动性的要求,针对这一问题提出了一套基于电压电流突变量夹角余弦值的纵联保护方案。该方案利用故障发生时,故障与非故障状态下直流线路两端的电压、电流突变量之间的夹角余弦值构造故障识别判据,并利用故障发生时线路正、负极电压的数值差异作为故障极判据,形成了一套完整的纵联保护方案。最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电（modular multilevel converter-multi-terminal direct current,MMC-MTDC）系统仿真模型对保护方案进行验证,结果表明,所提纵联保护方案能够实现在各种故障情况下的故障判别,并且满足直流线路对保护速动性的要求,可以作为直流线路的后备保护。     

考虑零序互感的纵联零序方向保护改进方法奔研究

纵联零序方向保护广泛应用于同塔双回线,但当线路发生不对称接地故障时,互感线路将感应零序电气量,可能引起互感线路纵联零序方向保护的误动.本文分析了同塔双回线独立运行方式下故障点不同时零序互感对互感线路纵联零序方向保护的影响,在此基础上,根据正常运行线路、故障线路、互感线路零序电气量的特点,提出新的纵联零序方向保护方法.利用PSCAD仿真了同塔独立运行的双回线,仿真结果验证了此方法的正确性和有效性.     

海上风电柔性直流送出线路的纵联保护方法

海上风电柔性直流送出系统常采用伪双极接线。当发生单极接地故障时,电流纵联保护不能可靠地区分区内、外故障。针对该问题,提出了一种适用于海上风电柔性直流送出线路的行波方向纵联保护方案。分析了伪双极直流系统的单极接地故障特征,提出了电流纵联保护在海上风电柔直送出线路的问题。基于行波原理,提出了不受暂态分布电容电流影响的保护方案。该方案利用线路两端的行波方向保护分别进行故障方向判断,然后通过方向纵联判断区内、外故障。PSCAD仿真验证了该方案能快速、可靠地识别故障,且具有较强的抗过渡电阻能力。     

光纤纵联保护通道故障在线诊断方法

在分析现有光纤纵联保护装置通信方式和通道故障诊断方法的基础上,通过在光纤纵联保护装置及通信接口装置内实现完善的物理链路和通信状态监测的方法。在不需要插拔光纤、电缆或增加冗余监测设备的情况下,即可实现光纤纵联保护和通信设备的通道状态的在线诊断。能实时显示光纤通道收发功率、误码情况等运行信息。在通道发生故障时,运行和维护人员通过查看保护装置和后台的实时状态报告,即可准确地定位通道故障点和故障原因。同时通过设置通道状态的预警值,能及早发现并解决由于通道故障问题带来的光纤纵联保护安全运行隐患。     

500kV线路光纤纵联保护应用的相关问题分析

光纤通道作为纵联保护的通信通道,具有传输速率高、抗干扰能力强、安全可靠性高、能长期保持不间断传输信号的特点,在500kV线路保护中得到广泛应用。文章介绍了光纤纵联保护的原理、光纤通道作为保护通道的特点和继电保护装置与光纤通道的几种连接方式及各自的时钟设置。根据光纤纵联保护在内蒙古500kV电网的应用,提出了在运行维护工作中应该注意的几个问题,以提高保护的正确动作率,确保电网安全运行。     

线路纵联保护中双向复用段倒换环动态时延特性

介绍了双向复用段倒换环的工作原理。以苏州电力光纤通信网西外环为对象,研究了各种通道故障下复用段保护切换、恢复过程中通道时延的变化情况。研究结果表明：苏州电力光纤通信网西外环采用双向复用段倒换模式,即使在保护切换、恢复过程中也能保证通道双向时延一致,适用于包括采用数据通道同步方法线路纵差保护在内的任何线路纵联保护。     

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。     

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。     

High-Resistance Faults on Two Terminal Parallel Transmission Line: Analysis, Simulation Studies, and an Adaptive Distance Relaying Scheme

Performance of conventional nonpilot distance relay is affected by ground fault resistance, prefault system conditions, mutual effects of parallel lines and shunt capacitance influences. The work presented in this paper addresses the problems encountered by conventional non pilot distance relay when protecting two terminal parallel transmission lines. One of the key points of this paper is the detailed analysis of the apparent impedance as seen from the relaying point taking into account the effects of transmission line parameter uncertainties, mutual effects of parallel lines for simple and more complex configuration, shunt capacitance influences and variations in the system external to the protected line. Based on extensive computer simulations of the infeed/outfeed, fault resistance, mutual coupling and shunt capacitance effects on the relay characteristics, an adaptive digital distance relaying scheme is proposed using radial basis function neural network which provides more efficient approach for training, computation, adaptation and tripping than the conventional feed forward network using back propagation algorithm. In addition, the proposed adaptive scheme improves the performance of distance relay for double-circuit lines using modified compensation factor. Moreover, the scheme does not require separate communication channel for data transmission. The results of computer simulation show the improvement of sensitivity and selectivity of the relay     

FEC技术对线路保护通道的影响分析

长距离的光纤传输系统常常应用FEC技术增加光纤信号传输的中继距离,改善信道的传输质量,但FEC技术的应用对线路保护通道时延产生一定的影响。基于FEC技术原理,分析了FEC技术处理信号的过程和影响线路保护通道时延的因素,并结合目前线路保护装置对传输通道的时延要求进行计算,为线路保护通道的设计和运行维护提供参考。     

光纤迂回通道可靠传输继电保护业务的应用研究

现行的继电保护信号传输方案给SDH等通信设备的运行维护、网管操作带来很大压力，针对继电保护信号高可靠性传输的要求，文章提出了光纤迂回通道和继电保护业务自动倒换的传输方案，论证了光纤迂回通道传输的可行性，并运用故障树法对几种自动倒换方案进行可靠性分析和比较，得到结果证实PCM自动倒换光纤迂回传输方案，能较大地提高继电保护业务的传输可靠性。     

Real-time assessment of a symmetrical component and microcontroller based distance relay

This paper presents the design, implementation and real-time assessment of a microcontroller based digital distance relay that can be used for the protection of power transmission lines. The proposed design is implemented using a general-purpose Intel 8097 microcontroller and custom-made filters, operational amplifiers, sample-and-hold amplifiers, multiplexers, and analog-to-digital converters. The relay software is based on a computationally efficient symmetrical component based fault distance estimation algorithm. Results of the performance assessment studies on this algorithm have shown promising fault distance estimates for first-zone faults on the protected transmission line. Real-time implementation of the symmetrical component based fault distance estimation algorithm is presented and discussed in this paper. Hardware and software tools were used to design and fabricate a microcontroller based distance relay using the above-mentioned algorithm. This paper describes details of the design of the distance relay. A test setup in the laboratory using a transmission line model was used to generate data to assess the real-time response of the designed relay. High-speed relay operation of the order of one cycle is demonstrated in the test results.     

一例罕见的高频保护通道故障分析

双高频保护配置在220 kV线路保护中得到了广泛的应用。高频保护对220 kV电网的安全稳定运行有着至关重要的作用。高频通道是构成高频保护不可或缺的组成部分,高频通道运行情况的好坏直接影响高频保护的投运情况。该文通过一起非常少见的高频通道故障事例,分析了线路改造对高频通道的影响。并且提出了利用光纤通道替代高频通道的改造思路。