高压线路保护选相元件的改进

相间故障时,弧光电压Ucos(ψ)的值较小;单相故障时,三个相间Ucos(ψ)的计算值都较大,根据这个特点,结合突变量选相元件和序分量选相元件提出了新的选相方法.新方法解决了线路发生单相故障时保护误跳三相的问题,动模数据仿真验证了新方法的准确性和有效性.     

基于相间电阻变化特征的故障选相元件

针对现有选相元件在系统振荡期间存在误选相问题,提出了一种基于相间电阻变化特征的高压输电线路故障选相新原理。发生不对称接地故障时,首先利用零序和负序电流之间的相位关系分成3个区域,每个区域存在单相接地和两相短路接地2种故障类型,在判断出某个分区后根据相间测量电阻的变化特征得到选相结果。在系统振荡期间,健全相相间测量电阻是连续缓慢变化的;短路相之间的相间测量电阻,在发生故障瞬间是突变的,而故障后则基本没有变化。仿真结果表明,发生相间故障时,相间测量电阻不受负荷电流、过渡电阻、分支系数和系统振荡等的影响,该选相元件有很高的动作可靠性和准确性,适用于系统振荡期间的选相元件。     

不对称整定阻抗的多相补偿距离继电器在单相接地条件下的动作特性

采用单相补偿电压与相间补偿电压向量关系的多相补偿距离继电器能够有效防止系统振荡对距离保护的影响,补偿电压方程中整定阻抗相等,但该距离继电器在系统振荡较大且单相接地情况下反映故障相的动作元件存在拒动情况,以及反映非故障相动作元件存在误动情况;通过分析多相补偿距离继电器的动作方程,减小相间补偿电压的整定阻抗值和保持单相补偿电压整定阻抗值不变的不对称整定原则解决了上述问题,利用选相元件判断单相接地故障发生时刻相间补偿电压整定阻抗值,仿真计算结果有效证明了理论分析的正确性。     

一种适用于高压线路非全相运行时的距离保护振荡闭锁的开放方案

电力系统高压输电线路非全相运行时,由于不对称开放元件退出,若此时再发生故障,如果仅依靠振荡中心电压持续低的长延时判据来开放振荡闭锁,则影响距离保护的动作速度。该方案不适用于单相接地故障。提出了一种采用零负序电流选相分区结果改变开放单相故障和健全相振荡中心电压突变检测开放相间故障相结合的方案,来解决非全相振荡再故障现有开放元件动作速度慢的缺陷。仿真结果证明了该方案的有效性。     

具备应对过负荷能力的距离保护原理

针对大停电事故中距离保护因过负荷误动的问题,通过比较电压平面和阻抗平面上的过负荷特征,提出了基于电压平面的距离保护应对过负荷策略。本策略分2部分:基于Ucosφ的过负荷与相间故障识别方法,过负荷时Ucosφ较大,相间故障时Ucosφ较小;基于正序补偿电压和相补偿电压相位特征的过负荷与单相接地故障识别方法,单相经过渡电阻接地故障时,正序补偿电压超前相补偿电压相位,线路过负荷时,正序补偿电压与相补偿电压相位一致。根据上述特征实现了过负荷与故障的区分,避免了距离保护因过负荷误动。     

微机保护选相功能的改进

介绍了在终端线路带有弱电源条件下,线路发生单相接地故障时,受到负序电流影响,采用电流相差突变量选相元件选相,会出现选相错误的情况——将单相接地故障选为相间接地故障。对该问题进行分析,提出了电流相差突变量选相元件选相和电压选相元件选相二者相结合的解决办法。     

单相接地故障时电压选相元件的研究

通过对单相接地故障各电气量的分析,指出了在大电流接地系统中,尤其是在线路出口(保护安装处)发生单相接地故障时,若低电压选相元件电压定值选择不合适容易导致误选相.提出在各相(故障相和非故障相)电压接近时,采用零序电压补偿的低压选相方案,三相电压均采用零序补偿,补偿后的故障相电压幅值降低,非故障相电压升高.低电压选相元件以补偿后的三相电压进行选相,具有很好的灵敏度.EMTP数字仿真验证了其正确性和实用性.     

一种电流突变量选相元件的探讨

文中所探讨的相电流突变量选相元件,是利用单相接地故障时,两健全相相间电流突变量为零这一特征来得到的.实际系统故障时,系统正、负序阻抗可能会不相等,使得健全相相间电流突变量不为零,这将对该选相元件产生一定的负面影响.文中给出了相应的解决办法,并用现场的某次故障录波数据为例来进行验证说明.该选相元件物理意义明确,有较高的灵敏性和可靠性,RTDS试验数据验证了该选相元件的准确性.     

振荡中故障选相元件的研究

目前实用的选相元件在系统振荡时可能会误选相,有必要研究能适用于振荡时的选相方案。分析了振荡中再故障时故障回路测量阻抗不变的特征,并在此基础上提出了一种适用于振荡的新型选相元件。该元件结合常规的零、负序故障分量分区和阻抗值比较方法,采用阻抗变化率的判别从可能的故障类型中识别出真正的故障回路,解决了系统振荡时选择性和速动性之间的矛盾。理论分析和EMTP数字仿真计算表明,新的选相方案在性能上较常规选相方案有明显的改善,可以完全克服阻抗法故障识别在振荡中选相的失配问题,并且该方案原理简单,动作可靠,具有很高的工程应用价值。     

单相接地故障时电压选相元件的研究

通过对单相接地故障各电气量的分析,指出了在大电流接地系统中,尤其是在线路出口（保护安装处）发生单相接地故障时,若低电压选相元件电压定值选择不合适容易导致误选相。提出在各相（故障相和非故障相）电压接近时,采用零序电压补偿的低压选相方案,三相电压均采用零序补偿,补偿后的故障相电压幅值降低,非故障相电压升高。低电压选相元件以补偿后的三相电压进行选相,具有很好的灵敏度。EMTP数字仿真验证了其正确性和实用性。     

一种电流突变量选相元件的探讨

文中所探讨的相电流突变量选相元件,是利用单相接地故障时,两健全相相间电流突变量为零这一特征来得到的。实际系统故障时,系统正、负序阻抗可能会不相等,使得健全相相间电流突变量不为零,这将对该选相元件产生一定的负面影响。文中给出了相应的解决办法,并用现场的某次故障录波数据为例来进行验证说明。该选相元件物理意义明确,有较高的灵敏性和可靠性,RTDS试验数据验证了该选相元件的准确性。     

Improved phase selector for unbalanced faults during power swings using morphological technique

In order to prevent distance protection from tripping during power swing conditions, a power swing blocking device is often utilized. On the other hand, it has been an increasing requirement to achieve rapid clearance of internal faults during power swings. Accurate phase selection is a prerequisite to selective clearance of faults. An improved unbalanced fault phase selector during a power swing based on series multiresolution morphological gradient (SMMG) transform is proposed in this paper. As a feature extractor from raw signals, SMMG is employed to extract superimposed (fault component) current under the power swing condition in this paper. First, the operating characteristic of the sequence component fault phase selector during power swings is discussed. In order to overcome the disadvantage of the above selector, an improved fault phase selector for unbalanced faults during power swings is then proposed by using SMMG to extract superimposed components of modular current. The efficiency and feasibility of the proposed schemes are proven using a Power Systems Computer-Aided Engineering/Electromagnetic Transients including DC-based simulation on a sample power system.     

一种基于功率增量的高压线路保护选相元件

准确有效的选相元件是高压输电线路实现选相跳闸及采用自动重合闸的前提.在给出功率增量的概念和被保护线路每相功率损耗增量计算公式的基础上提出了一种基于被保护高压线路功率损耗增量的高压线路保护选相新原理,应用于保护启动后第一次选相的选相元件.根据故障相功率损耗增量远大于健全相的特征,再结合零序电流辅助判据来得到选相结果和故障类型.该选相元件原理简单、不受系统参数变化的影响,弱电源侧具有相同的灵敏度,并具有很强的耐过渡电阻能力.EMTDC仿真结果表明,该选相元件能有效可靠地选出故障相,满足现场运行要求.     

适应线路参数及负载变化的配电网柔性优化消弧方法

中性点非有效接地配电网长期存在单相接地故障消弧难题,在分析线路参数及负载对已有消弧方法的影响以及已有消弧方法优缺点的基础上,提出一种配电网单相接地故障柔性优化消弧方法。故障发生后,通过级联H桥变流器向配电网注入接地故障补偿电流,并根据母线处零序电压确定接地过渡电阻大小。接地电阻较大时,判断注入补偿电流后母线处三相电压变化趋势,选出故障相,根据故障选相结果调整变流器注入电流,控制母线处故障相电压为零,即采用电压消弧方法,否则继续注入接地故障补偿电流,即采用电流消弧方法。仿真结果表明所提方法能够有效抑制接地电弧重燃,解决了单一电流消弧方法和电压消弧方法因线路参数和负载影响而存在的不足。     

平行线路跨线故障选相元件的动作分析

同走廊架设平行线路广泛应用于输电系统中。与单回线故障相比,跨线故障的故障特征发生变化,因而传统选相元件存在错选故障相的风险。考虑平行线路之间的零序互感作用,提出分别利用戴维南等效和构造存在耦合的复合序网络计算跨线非接地故障和接地故障时故障点处的序电流,进而分析选相元件的动作情况。以两端无电气连接的同杆并架双回线为例,通过对不同跨线故障类型情况下序电流关系式的分析,得出了零序负序电流选相元件的选相情况在跨线非接地故障时仅与故障类型有关,在跨线接地故障时不仅与故障类型有关,而且与回线间互感作用的强弱及零序、正序等值阻抗的比值有关;相电流差突变量选相元件通常情况下能够正确选相的结论。PSCAD仿真结果验证了跨线故障分析方法及选相元件分析结果的正确性。     

基于相电流间相位关联特征的馈线单相接地保护新原理

配电网单相接地故障时,故障馈线上的故障相暂态电流分量包含了所有馈线上非故障相的暂态电流分量,经复小波变换后故障馈线的各相之间形成幅值和相位之间相对关联特征.依据此特征提出了基于组合复小波频带等效相位判据构成单相接地保护新原理.该保护是依据三相暂态电流之间存在相位关联特征,经组合复小波变换提取频带等效相位特征构成保护相位特征判据,并在判据中引入消除坏数据影响的风险系数.大量仿真验证了所提出的保护原理能够准确地判别单相接地故障,具有较高的可靠性和灵敏度,无须整定计算,自适应能力强,适合于非有效接地方式的各种配电网;保护方式可直接融合于间隔单元中,并作用于一次性重合方式,可大大提高供电可靠性.     

基于配电网柔性接地控制的故障消弧与馈线保护新原理

为解决中性点非有效接地配电网中长期存在的单相接地故障消弧与保护难题,提出基于零序电压柔性控制的配电网接地故障消弧与保护新原理。在配电网发生接地故障的初始时刻,通过脉宽调制(pulse width modulation,PWM)有源逆变器注入零序电流补偿接地故障全电流,实现对零序电压的控制,促使故障点电压为0,实现瞬时故障100%消弧。接地故障发生后,经一定延时,控制电流注入,增大故障残流,精确测量零序电压和各馈线零序电流变化量,实现接地故障的动态感知和可靠保护。该技术有望降低故障建弧率,减少故障停电时间,促进配电网智能化发展。