利用电压辅助电流选相的同杆双回线单端电气量选相原理

目前同杆双回线后备保护I段的电流选相算法复杂或选相不够准确,而且近端故障时有时因电流互感器(current tranformer,CT)饱和而导致电流选相不准确或漏选相,针对此问题提出一种利用电压辅助电流选相的同杆双回线单端电气量选相原理,并给出了辅助选相判据.先利用故障初始阶段3相电压和3个同名相电流和的工频分量的变化量分别选相,共同确定故障相别,保证了近端单回线和跨线故障时选相元件不会因电流互感器饱和而无法正确选相,也避免了单纯使用电压选相在线路中远端发生故障时可能出现的选相困难;然后再比较各故障相的同名相电流故障分量的相位和幅值关系来判断出具体的故障相序,并在CT饱和时取故障稳态时的电流分量进行比较.该方法可对同杆双回线的各种单回线和跨线短路故障进行选相,原理简单,可靠性高.ATP-EMTP仿真结果表明,该方法能够实现双回线80％范围的单回线及跨线故障的可靠选相,可作为保护Ⅰ段的选相判据.     

同杆并架双回线基于电流突变量的综合选相

相电流差突变量选相元件在单回线故障中具有良好的选相性能,但在同杆双回线跨线故障中可能误选相.利用六序故障分量的分析方法,分析了相电流突变量在同杆双回线跨线故障中的幅值和相位特征,给出了其相位比相方程.在此基础上,提出了一种运用测量阻抗和方向元件相结合的综合选相方法,并给出了选相流程图.仿真结果表明,在双回线简单故障和跨线故障时,基于单回线单端电气量的同杆并架双回线综合选相方法具有较理想的选相性能.     

新型同杆并架双回线故障选相方案研究

从同杆并架并架双回线跨线故障和单回线故障的不同电气特征出发,分析了现有的主要选相元件在同杆并架线路发生跨线故障时所存在的问题,提出了基于跨线故障识别的同杆并架双回线故障选相的新方案。系统发生故障后,保护首先根据故障后的零序电流和零序电压,正负序电流之间的关系等特征判别故障性质(跨线或者单线故障),单回线故障和跨线故障采用不同的选相方案。可以有效地解决发生跨线故障时突变量选相元件和稳态选相元件存在的误动或者拒动的问题。     

基于电流双反相量的同杆四回线故障选相方法

为了解决同杆四回线故障情况复杂,跨线故障时无法应用单回线故障选相方法的难题,提出了一种基于故障电流双反相量的同杆四回线故障选相方法。同杆四回线发生一回线内或两回线间跨线故障时,对四回线各相电流进行变换,可得故障相电流的双同及双反相量。通过对故障电流边界条件的分析可知,不同类型故障时故障电流的3个双反相量分别具有不同的幅值和相位特点。以此为基础,提出了在一回线内故障和两回线间跨线故障时能够准确识别故障回线和故障相的同杆四回线故障选相方法。仿真表明本方法在不同的负载电流、过渡电阻、故障位置及故障类型下均能进行有效的故障选相。     

基于稳态量的同杆并架双回线综合选相

本文利用六序故障分量法分析了零序负序电流选相元件和相电流差突变量选相元件在同杆双回线跨线故障下的动作行为。分析表明,零序负序电流选相元件和相电流差突变量选相元件在某些跨线故障下会误选相。根据同杆双回线跨线故障时故障相电流相位特征,结合相阻抗方向元件,提出了一种基于单回线单端电气量的稳态量综合选相元件,保护利用分相式通道在判断两侧选相结果后实现选相跳闸。通过大量的数字仿真,验证了该方法的正确性。     

同杆双回线路综合故障选相方案

为保证同杆双回线中单回线故障的选相性能,同时实现跨线故障准确选相,提出基于相电流差突变量的综合故障选相方案。该方案将故障分为三类,根据相电流差突变量选相元件在不同故障类型下的选相特性,有针对性地改进选相方法。对单回线和同名跨线故障,直接或等价后采用相电流差突变量选相方法;对非同名跨线故障,采用改进的相电流差突变量两步选相方法,这样自适应选择不同的选相方案,既保证单回线选相的性能,又能实现跨线故障准确选相。利用PSCAD/EMTDC软件对不同故障类型、故障位置、过渡电阻情况的大量仿真,验证了此方案的可行性。综合故障选相方法原理简单,逻辑清晰,为同杆双回线路第二套主保护或者后备保护提供故障选相。     

同杆并架双回线保护选相元件研究

该文对几种常用的故障选相元件在同杆并架双回线故障下的动作行为进行了研究，提出了一种选相新方法。研究表明相电流差突变量、稳态电流序分量等选相元件在发生某些跨线及转换性故障时会误选相。在对跨线及转换性故障特点进行分析的基础上提出了一种新的基于单回线单侧电压电流量的综合选相元件，这种选相元件是在比较故障相电压的基础上判别故障相电流的相位条件来实现的。试验表明这种选相元件与相电流差突变量、稳态序分量选相元件配合可以较好地解决同杆并架双回线故障下特别是跨线及转换性故障下的正确选相问题，保护利用分相式通道在判别两侧选相结果后可实现选相跳闸。     

基于电流突变比和支持向量机的TN-C-S系统漏电故障二级判别方法

针对低压配电网TN-C-S接地系统固有剩余电流大，台区总保护和中级保护无法投运，线路漏电故障缺乏保护的问题，提出一种基于剩余电流-不平衡电流突变向量之比和粒子群优化支持向量机的漏电故障二级判别方法。首先，推导了TN-C-S接地系统漏电故障前后，剩余电流-不平衡电流突变比与零线阻抗、接地阻抗之比的关系，提出以突变比幅值为判据的故障一级判别方法。然后，以剩余电流、不平衡电流突变量的基波、3次谐波作为特征量，利用粒子群优化最小二乘支持向量机对判定结果进行二级判别，实现故障的可靠识别。最后，实际测试结果表明，在固有剩余电流幅值高于故障电流的情况下，所提方法的总识别率可达80%以上。所提方法计算量较小、成本低，使TN-C-S系统总保护和中级保护可靠投运成为可能。     

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。     

同杆双回线跨线故障判据及在稳控系统中的应用

随着电网规模的快速发展和土地资源的日趋紧张,大电厂远距离送出通道采用500 kV同杆并架双回线日益增多,暂态安全稳定问题突出,目前现有的单回线故障判别方法不能有效识别双回线跨线故障,不能为安全稳定控制系统的控制策略提供精确的动作判据。因此,提出基于线路距离保护和选相元件双回线跨线故障判据,作为双回线跨线路故障的检测和判断,为稳控系统的控制策略提供可靠的动作判据。     

基于故障分量的方向电流差动保护

针对全电流差动保护经大过渡电阻短路时灵敏性不足的缺点，提出了利用故障分量构成的方向电流差动保护新判据。该判据可以进一步提高保护对内部故障的灵敏性和对外部故障的制动作用，与其它保护判据相比其耐受过渡电阻的能力也有了显著提高。分析了其判据和动作特性，通过数字仿真证明了此新判据在500kV、300km单回输电线路末端单相接地短路能承受300Ω以上的过渡电阻。     

一种基于电流自构参考量的电流方向纵联保护

基于零序方向或者负序方向构成的保护在电力系统继电保护中占重要地位,但当系统经高阻接地或PT断线时,一些测量点的序电压很小,进而影响方向元件的判别。为解决上述问题,提出一种仅利用测量电流本身(如零序电流或者负序电流)自构建零序或者负序的参考量值,基于测量电流与参考量的比较结果转换为状态量,进一步由线路两端方向状态比较构成保护判据。在系统发生不对称故障后,利用故障零/负序电流的微分、反向等数据综合处理,获取送受端方向一致的电流参考量,再基于测量零/负序电流与参考量的比较构建新的方向判据。该方法不需要电压信息,大大降低了保护的通信量,在高阻接地、不同故障初始角等情况下仍正确动作,可应用于广域系统。仿真结果验证了本保护判据的可靠性。     

基于半波傅氏算法的小电流接地选线装置设计

为了解决小电流接地系统中单相接地故障选线困难的问题,经过现场调研分析了现有选线方法无法有效地检出和切除故障相的原因。然后对小电流接地系统单相接地故障的特征和选线原理进行了深入的理论分析,并对小电流接地选线方法进行了阐述。在此基础上提出了基于半波傅氏算法的接地保护原理,建立了基于半波傅氏算法的动作判据算法模型。根据动作判据,设计了小电流接地系统单相接地故障选线系统,并对系统的硬件部分进行了选型。     

全线相继速动单端保护新原理

在故障分析的基础上,提出一种新的输电线路单端全线故障速动保护判据。该判据利用非故障相上的故障电流分量的变化来判断对侧的保护动作情况,同时和故障相的距离保护相配合,构成全线相继速动保护。该判据在配置单相重合闸的线路和空载的情况发生故障有明显的优点。ATP仿真实验表明该判据灵敏度高、可靠性好。     

含分布式电源的馈线电流序分量比较式保护

分布式电源的接入对传统配电网保护带来了严重的影响。此外,逆变型DG的故障特性以及系统的故障穿越电流均会影响到常规纵联保护的动作性能。对此,提出了一种含DG馈线的电流序分量比较式保护。针对非对称性故障,根据保护区域两侧负序电流的相位差异,构造了负序电流相位比较式保护判据。针对对称性故障,根据系统侧与DG侧提供短路电流的大小差异,构造了正序电流幅值比较式保护判据。基于上述保护原理,开发了保护样机,仿真分析与动模测试结果验证了所提含DG馈线保护的有效性。     

基于变异系数与高阶累积量的小电流接地故障选线

针对现有谐振接地系统的暂态量选线法准确性不高的问题,提出一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地故障选线。首先利用变异系数求解零序电流故障分量的初始极性,判断其是线路故障或是母线故障。若为线路故障,则利用变分模态分解对各出线零序电流进行分解,提取出零序电流的直流分量和工频交流分量。最后结合直流分量的高阶累积量和工频交流分量的初始极性构造判据,最终实现双重极性选线。仿真结果表明,该方法不受故障合闸角、过渡电阻的影响。     

基于边界特征的高压直流输电长线路故障判别方法

分析了高压直流输电长线路的高频信号衰减作用对目前基于线路边界保护原理的影响。研究了边界的频率特性以及平波电抗器对电流变化率的抑制作用,进而提出了由单端特征频率电流构造的直流线路故障判别方法。在所提出的直流保护方案中,使用特征谐波电流幅值构造启动判据,同时使用特征谐波电流变化量构造保护判据,算法简便且更加充分地利用了基于线路边界的暂态特征。在PSCAD/EMTDC中搭建了双极24脉动直流输电系统模型并进行了仿真分析。结果表明,该判据能准确地区分区内外故障并进行故障选极,受过渡电阻和长线路的影响很小,可以实现全线速动。     

基于初始行波相位差的同杆双回输电线路故障识别

为提高行波保护的灵敏性和可靠性,提出一种基于初始电流行波相位比较的同杆双回线路快速保护新算法。基于S变换计算初始行波相位,通过分析同杆双回线路同端和对端上的初始电流行波相位关系构建保护判据。当内部单回线故障时,双回线路同一侧上电流行波相位近乎相反;内部同名相跨线接地故障时,线路同一侧上的电流行波相位近乎相同,同一条线路两端的电流行波相位近乎相同;区外故障时,两条线路同一侧的电流行波相位近乎相同,同一条线路两端的电流行波相位近乎相反。引入行波相位差的概念,通过分析电流行波相位差的变化特征识别同杆双回线路区内外故障。大量的仿真结果表明,该保护性能灵敏、可靠,动作速度快,判据简单,基本不受故障初始角、故障类型和过渡电阻等因素影响。     

利用电流故障特征的大功率整流装置故障在线诊断方法

针对大功率整流装置单管直通、开路及单相交流进线开路等三种单元件故障,分析了故障电流特征,提出了一种根据电流故障特征在线诊断故障的方法。单管直通时,根据计算得到的直流电流理论值将大于直流电流实测值,且故障相与非故障相的直流分量符号相反,可确定故障元件所在相别,再根据故障相直流分量正负可确定故障元件所在共阳或共阴组别。对单管开路和单相交流进线开路,若滑窗计算得到相电流直流分量持续大于某一整定值时判定为单管开路故障,再通过直流分量极性确定故障元件所在组别;若相电流直流分量先增大超过某一整定值后再减少至0,判定为单相交流进线开路,根据故障相电流基波幅值最小确定开路相别。仿真结果表明,该方法可快速诊断出故障,适用于多重化并联整流电路的故障诊断场合,具有一定的理论与实用价值。     

基于二维云模型的短路电流峰值预测

短路电流峰值预测对低压系统选择性保护的实现至关重要,目前仍缺乏深入研究。利用短路故障早期检测技术,建立了低压系统单相短路故障仿真模型。获取全相角范围短路故障电流波形,并分析不同相角下短路电流峰值的特点。通过短路故障电流历史数据,构建基于条件云发生器的预测规则,从而建立基于二维云的短路电流峰值预测模型。实验结果表明,基于二维云模型的短路电流预测方法能够准确预测出短路故障电流峰值,为低压选择性保护技术的实现奠定基础。