相邻线路零序互感对平行双回线电流平衡保护的影响及改进措施

架设在同一出线走廊的平行双回线及相邻线路之间存在零序互感,产生零序感应电压,平行双回线会产生零序循环电流,在相邻线路发生接地故障时该电流会造成电流平衡保护误动。该文利用六序故障分量法对平行双回线的零序循环电流进行了分析,用零序电流对电流平衡保护的起动判据作了改进。ATP仿真表明,改进后的起动判据在内外部故障时均可以正确动作。     

相邻线路零序互感对平行双回线电流平衡保护的影响及改进措施

架设在同一出线走廊的平行双回线及相邻线路之间存在零序互感,产生零序感应电压,平行双回线会产生零序循环电流,在相邻线路发生接地故障时该电流会造成电流平衡保护误动.该文利用六序故障分量法对平行双回线的零序循环电流进行了分析,用零序电流对电流平衡保护的起动判据作了改进.ATP仿真表明,改进后的起动判据在内外部故障时均可以正确动作.     

平行双回线路故障分量电流平衡保护研究

传统的平行双回线路电流平衡保护存在灵敏度低、受过渡电阻影响大等缺点,难以满足高压平行双回线路的要求。该文给出了基于故障分量的电流平衡保护启动判据和选线判据。利用叠加原理和六序故障分量法分析了过渡电阻对选线判据的影响,给出了各种故障情况下两回线故障相故障分量电流幅值之比的表达式。给出了相继动作区故障时的电流平衡保护方案。理论分析和EMTP仿真表明,基于故障分量的选线判据几乎不受过渡电阻和负荷电流的影响,灵敏度得到了提高,可直接应用于目前微机保护装置。     

一种反应环流电流的平行双回线保护选相元件

针对目前反应电流全量的电流平衡保护受负荷电流影响导致相继动作区大或保护拒动,以及反应故障分量的电流平衡保护故障分量提取方面的问题,基于双回线的相序变换原理,得出了环流电流故障分量与系统参数无关的结论,由此得到了平行双回线各种单线故障时环流电流的特征,进而提出了一种平行双回线单线故障的选相原理及其元件。文中提出的反应各相稳态环流电流故障分量的选相元件,不受系统参数和过渡电阻的影响,并且稳态环流电流本身就是故障分量,在整个故障期间都存在,易于提取、误差小。与电流平衡保护相比,该基于环流电流的保护在理论上能够提高平行双回线保护的性能。EMTP仿真结果表明,该选相元件能准确有效地选出故障相。     

中性点不接地系统单相接地故障的定位方法

该文以不接地系统发生单相接地故障后的零序网络特征为基础,考虑到零序电流采集时受到的来自负荷电流的影响,提出一种新的基于零序电流相量的故障定位方法.文中定量地分析了架空线路中由电流互感器误差引起的负荷电流零序分量在二次侧输出不为零从而产生的零序不平衡电流,并推导出其数学表达式,应用在定位判据的提出和判据可信度的分析中.最后通过仿真算例,模拟出实际线路零序电流采集时受到的来自不平衡电流的影响,给出了基于零序电流相量故障定位方法在实验环境下的应用.     

强磁弱电环境下序分量方向的综合判据及其仿真

在强磁弱电环境下的纵联零序方向保护有可能误动。考虑到双回线互感一般仅对零序分量产生明显影响,同时注意到系统中各站点间的负序转移阻抗远小于零序转移阻抗,单相接地故障时负序电压通常大于零序电压这一特点,提出了基于负序分量补偿的方向保护综合判据。判据进行了周密的实用化考虑,利用故障后负序电压与电流的相位关系来判别故障反方向,在深入分析判据动作特性及灵敏度的基础上,按照故障特征的差异逐步提高灵敏度,综合构成了较完善的纵联接地方向保护方案。实例验证与仿真结果均表明,由该负序分量把关的纵联零序方向保护在强磁弱电环境下,能够可靠判别故障方向,并具有良好的可靠性与选择性,从而有效改善了纵联接地保护的性能。     

输电线路自适应电流纵差保护方案设计

采用单一判据的电流纵差保护无法兼顾超高压线路对灵敏性、速动性和可靠性的要求。对现有判据进行综合分析、取长补短,结合自适应原理,设计了一个总体性能最优的保护方案,即用基于故障分量瞬时值的差动判据反映严重故障;用故障分量相量的差动判据反映轻微故障;用全电流差动保护判据反映转移性和发展性故障;用零序电流差动保护判据反映轻微的高阻接地故障。ATP仿真结果表明,该方案具有良好的反时限特性,切除故障的速度加快,且可以反映高阻接地故障,是一种性能较好的超高压线路电流纵差保护方案。     

输电线路自适应电流纵差保护方案设计

采用单一判据的电流纵差保护无法兼顾超高压线路对灵敏性、速动性和可靠性的要求.对现有判据进行综合分析、取长补短,结合自适应原理,设计了一个总体性能最优的保护方案,即用基于故障分量瞬时值的差动判据反映严重故障;用故障分量相量的差动判据反映轻微故障;用全电流差动保护判据反映转移性和发展性故障;用零序电流差动保护判据反映轻微的高阻接地故障.ATP仿真结果表明,该方案具有良好的反时限特性,切除故障的速度加快,且可以反映高阻接地故障,是一种性能较好的超高压线路电流纵差保护方案.     

基于负序分量补偿的纵联零序方向保护判据与仿真研究

针对纵联零序方向零压不够时保护拒动的实际问题,考虑到系统中各站点间的负序转移阻抗远小于零序转移阻抗,单相接地故障时负序电压大于零序电压这一特点,论文提出了基于负序分量补偿的方向保护补充判据。判据进行了周密的实用化考虑,利用故障后零负序电压与电流的相位关系来判别故障方向,在深入分析判据动作特性及灵敏度的基础上,按照故障特征的差异逐步提高灵敏度,综合构成了较完善的纵联接地方向保护方案。实例验证与仿真结果均表明,由该负序分量补偿的纵联零序方向保护在零序方向元件因电压不足而拒动时,能可靠判别故障方向,并具有良好的可靠性与选择性,从而有效改善了纵联接地保护的性能。     

零序电流差动保护选相元件

针对零序电流差动保护选相元件受负荷电流影响,在高阻接地故障中灵敏度较低的情况,文中提出了一种基于序分量的零序电流差动保护选相元件。选相元件包括三部分:利用负序与零序差动电流大小相近区分单相接地两相高阻接地故障;利用正序差动电流与负序差动电流的相位关系区分单相接地与两相金属性接地故障;利用低制动系数差动判据防止区外三相短路不平衡零序电流。RTDS仿真结果表明:提出的选相元件不受过负荷影响,无需补偿,可以准确选出单相接地故障相,灵敏度高于零序电流差动保护,保证零序电流差动保护准确分相跳闸。     

中性点谐振接地的配电网故障选线方法

应用在高频空间具有良好聚焦性的小波包工具,对故障后线路中的暂态零序电流进行分解,提取暂态零序电流在选定频带内的高频分量,以故障线与非故障线的零序电流高频分量之和的测度和故障线与非故障线的电流测度之和作为系统故障的特征信息,提出一种新的基于零序电流高频分量的故障选线判别方法;以自定义系统的故障特征值为主判据、故障电流高频分量为辅助判据实现故障类型的判断。通过实验仿真证明,提出的这种故障选线的判别方法有较强的抗白噪声干扰能力以及它不受系统中性点接地方式的影响,故障选线准确率更高。可适合于各种不同接地方式的配电网的单相接地故障选线。     

基于数字信号处理器和小波包重构算法的配电网接地选线装置的研究

根据配电网单相接地故障中零序电流的特点,利用小波包对零序电流进行分解,在按能量最大原则选取的特征频档带中通过比较重构后电流瞬时值的符号进行接地故障选线,仿真结果表明该方法既能实现相电压峰值附近的故障选线,也能实现相电压过零点附近的故障选线;并针对该方法构建了基于数字信号处理器(DSP)的配电网接地选线硬件平台,试验结果表明,该软硬件平台运算速度快、抗干扰能力强、运行稳定.     

A selective single-phase-to-ground fault protection for neutral un-effectively grounded systems

Single-phase-to-ground faults are the most frequent faults likely to occur in power distribution networks. As for a neutral un-effectively grounded system (NUGS), the low fault current is very common in the case of occurrence of a single-phase earth fault, leading to hard identification of the faulty feeder. In conventional way, this target can be possibly achieved by the comparison of the polarities, magnitudes, or the phase angles of the zero-sequence currents of all feeders connected to the same busbar. However, it becomes a difficult task to implement this functionality into the protection of feeder. In this paper, a novel single-phase-to-ground fault protection for NUGS is put forward. Different from conventional centralized-comparison protection, this protection can detect single-phase-to-ground fault on the feeder individually, and can be realized on FTU (Feeder Terminal Unit). It is based on the measurement of the zero-sequence voltage and zero-sequence current. The tripping strategy follows the characteristic of the modified inverse-time delay curve. By means of analyzing the characteristics of the zero-sequence transient currents, it is disclosed that the magnitude of the zero-sequence current of the faulty feeder should be greater than that of any sound feeder. Then a composite compensated voltage is formed based on the zero-sequence voltage and zero-sequence current to evaluate a revising factor for every feeder respectively. Using this revising factor to modify the identical standard inverse-time delay curve adopted by all the feeder zero-sequence overvoltage protections, the tripping time of the zero-sequence overvoltage protections of all feeders will differ from each other. In this case, the selectivity of the protection can be guaranteed. This proposed algorithm is validated with the EMTP simulation tests.     

基于相关分析和模糊推理的故障选相元件

提出了一种基于相关分析和模糊推理的故障选相元件。利用电流的故障分量提取出正、负、零序电流,然后对正、负序电流进行相关分析,利用模糊集合对相关系数建立多特征判据进行选相。该方案选相快速,不受过渡电阻、故障初始角的影响,与电流突变量差选相元件相比提高了在高阻接地时选相的灵敏度和两相接地短路时选相的可靠性。仿真结果验证了该选相方案的有效性。     

基于综合稳态分量的补偿电网故障选线

提出一种针对中性点经消弧线圈接地系统的基于单相接地故障综合工频稳态量分析的选线算法,使选线的准确性不受零序电压与电流相位误差的影响,同时也使零序电流互感器特性的非一致性造成的测量误差被抵消.首先,计算出流经各馈出线零序电流互感器的电流;再将各馈出线的零序测量电流与补偿电流求相量和,得出各馈出线的复合电流,并将各馈出线的复合电流逆时针旋转90°,得出各馈出线的故障判断电流;然后将各馈出线零序测量电流和本馈出线故障判断电流分别"点积"得到各馈出线的故障判断量P,其中非故障馈出线判断量大于零,故障馈出线判断量小于零.最后,利用Matlab建立系统模型,对单相接地的各种情况进行仿真,并对仿真结果进行分析比较,显示了该算法具有较高的保护裕度.     

同塔双回线纵向故障特征分析及零序方向保护改进

同塔双回线在发生不对称纵向故障时,由于负荷电流的转移,健全线路上会流过较大的不平衡电流,可能导致健全线路上带零序电压补偿的纵联零序方向元件误动。分析了同塔双回线纵向故障时零序、负序分量的特征,阐释了单相故障跳闸后健全线路上带零序电压补偿的零序方向保护误动的机理,并且提出了利用单回线负序分量信息的保护改进方法。在零序电流达到门槛值而零序电压不足时,引入负序电流门槛来判断是否启动零序电压补偿,并结合带负序电压补偿的负序方向元件来判断故障方向。仿真结果表明,所提方法在相邻线路发生不对称纵向故障时能有效闭锁本线路的方向保护,防止保护误动作;在本线路靠近对侧发生接地故障,本侧零序电压较低的情况下改进的零序方向保护有较高的灵敏度,能够可靠动作。     

涌流引起换流变压器零序过电流保护误动的机理分析及对策

针对高压直流输电工程中换流变压器空载合闸及外部故障切除引起零序过电流保护误动的案例,分析了换流变压器空投和外部故障切除时励磁涌流及恢复性涌流的变化特点及其对零序电流的影响机理。采用基于工程实际参数的高压直流输电的仿真模型,对高压换流站换流变压器空投及外部故障切除导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析,揭示了换流变压器零序过电流保护误动的原因。利用相空间重构技术提出了基于零序电流相空间分布重心幅值变化特征的换流变压器零序过电流保护闭锁新判据,并通过仿真验证了该方案的有效性。     

基于零序电流-电压微分特性的小电阻接地系统单相接地故障保护原理

中性点经小电阻接地的系统适用于电缆居多的配电网,然而由于配网馈线所处环境复杂,造成了现有的基于零序电流阶段式的保护方案无法满足单相高阻接地故障快速、灵敏地检测需求.针对此现象,文中通过分析故障线路和非故障线路零序电流-零序电压的关系,寻求两者不同的故障特征,由此提出一种基于线路零序电流与母线零序电压微分值波形相似度的保护算法.所提保护算法通过对线路的零序电流和零序电压进行采样,并根据线路零序电流与母线零序电压微分值的波形相似度来判断线路是否发生单相接地故障,可大大提高单相高阻接地故障保护的灵敏度.通过PSCAD仿真测试验证了该算法的有效性.     

基于双端电气量的同杆平行双回线单线故障测距

考虑同杆平行双回线零序互感的影响,针对同杆双回线单回线故障,提出了一种基于故障线双端电气量的故障测距算法。该算法根据同杆平行双回线单回线内部故障的等效序网图,利用相应故障类型在故障支路的电压边界条件导出其测距方程。算法利用了现有分相电流差动保护提供的单回线本端电压和两端电流工频量,原理上与过渡电阻和系统阻抗无关。通过PSCAD/EMTDC软件,仿真计算了不同过渡电阻、系统阻抗和负荷情况下不同故障点发生各种类型故障的测距情况。仿真测距结果表明,该算法应用于同杆平行双回线单回线故障测距时具有很高的精度,并与过渡电阻、系统阻抗和负荷工况无关。     

采用S变换相位差及能量相对熵的换流变零序差动保护新判据

针对换流变压器零序差动保护误动现象,提出一种采用S变换相位差及能量相对熵算法的换流变零序差动保护新判据。通过分析换流变压器区内各类故障、区外故障及外部故障切除时零序电流的特点,利用零序差动保护两侧自产零序电流和中性线上零序电流的相位和能量概率分布差异进行识别。当发生区外故障时,零序差动保护两侧零序电流的波形极为相似,其相位差和能量相对熵值都基本为0。当发生区内故障时,零序差动保护两侧零序电流相位相反且波形相似度小,其相位差接近180°且能量相对熵值增大。仿真验证表明,该判据可准确迅速识别区内与区外故障,其性能不受故障类型和过渡电阻的影响,且具有一定的抗电流互感器饱和的能力。