基于边界电流的柔性直流线路保护新方案

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电线路保护技术越来越受到关注,由于MMC-HVDC与传统高压直流输电有所差别,提出一种基于边界电流的新型柔性直流线路保护方案。通过对MMC-HVDC直流线路在不同位置发生各类故障时线路边界电流波形的变化特征进行分析,当线路发生内部故障时,其暂态过程中线路整流侧出口电流值明显大于逆变侧出口。当线路发生外部故障时,两端电流值则无明显差异。在此基础上,提出基于边界电流波形差异度的MMC-HVDC直流线路保护判据,并在PSCAD/EMTDC中搭建双端MMC-HVDC模型。大量的仿真结果表明,该保护方案能够正确地判别区内故障和区外故障,具有较高的可靠性。     

基于故障暂态电流Pearson相关系数的直流配电网保护

对直流配电网保护技术的研究是保证其安全稳定运行的前提,为此提出一种基于故障暂态电流Pearson相关系数的纵联保护方案。首先分析了区内外不同故障类型下换流站电容电流与线路保护安装处测量电流之间的关系特征,之后利用Pearson相关系数表征上述两个电流的方向性和相关性,并根据线路两端Pearson相关系数的正负和大小设计保护判据,最后在Matlab/Simulink中搭建直流配电网的模型,通过对双端以及多端直流配电网故障的仿真分析,验证了该保护方案的有效性和实用性。     

基于电流相关性的高压直流线路纵联保护新原理

针对传统高压直流输电线路电流差动保护快速性差、耐过渡电阻能力低等问题,提出一种基于电流相关性的纵联保护方案。以直流滤波器阻抗频率特性为基础,对直流输电线路区内、外故障对应的故障附加网络进行理论分析发现:区内故障时,直流线路两端特定频点电流故障分量呈强正相关性;区外故障时,直流线路两端特定频点电流故障分量呈强负相关性。据此,可判别区内、区外故障。大量仿真结果表明,所提出的纵联保护方案原理简单、计算量小,能够快速、可靠识别区内、区外故障,且耐过渡电阻的能力强,不受线路分布电容影响。     

异地双端继电保护暂态试验方法

预先用电力系统电磁暂态计算程序ＥＭＴＰ准备好数据,利用ＧＰＳ全球定位系统作 为处于异地两端的继电保护暂态试验系统的同步时钟,在一条线路的两侧就可以同时同步地 模拟线路故障时线路两侧的真实三相电流、电压。两侧保护有动作时,通过公用电话网互传 保护动作信息,线路两侧试验系统根据两侧保护的动作情况送出相应于保护动作后的两侧电 流。电压,实现闭环测试。经大量试验获得了满意结果。     

适用于柔性直流电网的新型限流式直流断路器

混合型高压直流断路器凭借损耗低、速度快、高可靠性等优势,成为直流领域中的重要方向.而现有断路器在减少电力电子器件冗余方面的贡献有限,并且未充分挖掘断路器的故障限流潜力.为解决上述问题,文中提出一种兼备限流及开断功能的直流电网保护动作设备.利用晶闸管来替代传统断路器中IGBT的大规模使用;通过主动短路的方式进行引流,达到减小故障时线路开关的电压电流应力的效果;通过加入限流电感抑制故障电流的上升速率.最后,在PSCAD软件中将所提拓扑应用于四端柔性直流电网,并与传统直流断路器进行对比,验证了所提拓扑的有效性与经济性.     

高压交直流混合输电直流线路远后备保护研究

在仿真软件PSCAD/EMTDC中的CIGRE直流输电标准测试系统中加入直流线路自动再起动顺序控制,模拟直流线路不同位置及经过渡电阻接地故障,根据线路自动再起动控制过程中控制系统失灵时换流变压器网侧电压电流的变化规律,提出采用低电流保护作为直流线路的远后备保护,达到优化和完善直流线路后备保护的目的。仿真结果表明低电流保护动作可靠、逻辑简单、易于实现。     

基于时频谱相似度的高压直流线路行波保护方法

直流输电线路保护系统是支撑直流工程安全稳定运行的保障,中国高压直流线路大多采用信号变化率作为保护判据,在发生高阻接地故障时具有拒动的风险。为此,该文分析直流线路区内与区外故障电流行波的特征,提出一种基于时频谱相似度的高压直流线路行波保护方法。该文所提方法基于直流系统自身固有的结构与参数特征,充分利用故障暂态所产生的电流暂态信号中蕴含的丰富故障信息,在高阻接地故障情况下依然能够准确识别故障区域。     

基于小波能量熵的超高压交流线路暂态保护研究

基于故障暂态量分布特征的线路保护不受系统运行方式、工频振荡等影响,对故障的判别更加快速、准确。线路发生区外故障时,高频成分在经过线路边界时发生明显的透反射效应,造成能量上的损耗,故障电流中高频含量低;而区内故障则不存在这个现象,故障电流中高频含量高。基于线路故障时产生的宽带高频暂态电流分量,利用D2小波能量谱实现故障的快速检测,并构造了小波能量熵量化描述高频暂态电流成分的能量分布,实现区内、外故障的判别。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,结果表明:该算法能很好地进行线路故障的快速检测及区内、外故障的判别,受故障类型、故障位置等因素的影响小。     

环网MMC-MTDC系统极间短路故障穿越策略分析

在基于环形直流电网的多端柔性直流输电系统中,极间短路故障严重影响系统的安全运行.虽然直流断路器可以迅速地隔离直流故障,但是残余过电流仍会构成威胁.残余过电流注入近故障端换流站,致使换流站触发过电压保护而脱网运行.此外,在直流断路器动作后,环网拓扑发生改变,直流潮流随之转移,需要考虑非故障线路的过载情况.针对上述问题,提...     

高压直流输电逆变器交流侧故障分析与仿真

对CIGRE提供的高压直流输电标准模型进行改善。利用电磁暂态仿真软件PSCAD／EMTDC对改善模型的逆变器交流侧进行单相接地故障。仿真表明故障时直流线路电压,电流含有大量的谐波分量,逆变侧交流三相电压非故障相电压畸变较大,故障切除后仍然存在谐波分量。     

基于故障暂态电流分量的双回线保护原理

提出了一种利用故障分量中的暂态电流分量实现双回线继电保护的新原理。通过比较故障后双回线上两支路暂态电流分量的相关度来判断区内、外故障。讨论了该保护的动作判据和动作特性,理论分析和仿真计算证明了所提保护原理的正确性和方案的可行性。     

基于数学形态学的暂态行波方向保护方案

在分析暂态行波电流和电压的特征关系基础上,利用数学形态学在检测信号奇异性的优越性,根据其初始波头极性对线路的区内、区外故障做出准确、快速的判断,提出了一种基于数学形态学的暂态行波方向保护方案。采用ATP对各种故障所做的仿真计算验证了所提出的保护原理的正确性和有效性。     

特高压直流输电线路差动保护改进方案

提出一种差动保护改进方案,利用特定电压、电流数据与线路电阻三者间可等效转换的特定电气三角平衡关系,辅以积分算法具有的低通滤波效果,将线路两端突变量差流作为动作量,将线路两端电压突变量差与线路电阻之比作为制动量,构造改进判据. 理论分析表明,当线路发生区外故障时,动作量明显小于制动量;线路内部故障时,动作量大于制动量,判据设置清晰、明确. 该方案对采样频率要求不高、整定简洁、结果清晰且不受分布电容电流的影响. 以我国±800 kV特高压工程为参照搭建仿真模型,设置3种典型故障对保护判据进行仿真验证. 结果表明,所荐方案具有可靠性高、判别灵敏的特点,能准确、快速地识别区内、区外故障,具有较好的工程运用前景.     

基于Park变换和Teager能量算子的晶闸管逆变器保护新方法

在高压直流输电系统中,晶闸管逆变器直流差动保护误动于区外故障,以晶闸管逆变器作为研究对象,提出了基于Park变换和Teager能量算子的晶闸管逆变器保护新方法。首先,利用Park变换分析逆变器交流侧电流,建立和直流侧电流的平衡关系,提出主判据;其次,采用逆变器交流侧接地故障的零序电流和逆变器交流侧电流的Teager能量算子作为辅助判据;最后,通过PSCAD仿真将该保护和传统直流差动保护进行比较。结果表明：该保护可有效解决传统直流差动保护误动于区外故障的问题,对于直流差动保护不能动作区内的相间短路故障,该保护方法可正确动作。     

交直流系统中三相重合时序对功率倒向的影响

发现交直流系统中三相重合时序对功率倒向有较大影响.建立交直流系统模型,在交流输电线路发生对称性故障时,推导出不同三相重合时序下健全线路两端电流电压的相位关系表达式.据此,揭示电压、电流之间的相位关系随故障距离、整流及逆变侧系统电抗、直流系统等值阻抗和两侧电源相角的变化规律.利用PSD-BPA和MATLAB在两区域交直流系统中验证了所述模型和方法的正确性,并得出减小交直流系统健全线路方向保护误动风险的最佳重合时序方案.     

基于频谱特性的HVDC区内外故障快速识别

高压直流输电（HVDC）系统区内外故障快速判别是实现故障保护的基础。由于直流滤波器、平波电抗器以及线路分布电容等作用下,区内外故障时,直流电流信号传播至保护安装处所经历的物理边界存在较大区别,导致直流电流频带能量分布具有明显差异。该文采用总体经验模态分解法（EEMD）对HVDC系统故障时的直流电流信号进行分解,将信号分解为几个固有模态分量（IMF）之和。然后,计算各模态分量的能量,通过对比分析,找出特征区别,进而定义能量比判据用于区分正常、区内、本侧区外以及对侧区外故障。该方法仅采用直流电流信号,简单易实现,能够满足快速性和选择性要求。最后,通过对HVDC多种工况下的大量故障进行仿真分析,验证了该方法的有效性和鲁棒性。     

含逆变型分布式电源的配电网正序和商阻抗纵联保护

逆变型分布式电源(inverter interfaced DG,IIDG)的接入,改变了原配电网保护动作特性。基于此,提出一种基于正序和商阻抗的纵联保护新原理,利用故障时线路两端电压正序分量之和与电流正序分量之和的比值,来判断线路上是否发生故障。在区外发生故障时,该比值反映输电线路对地的容抗值,其模值较大;区内故障时,忽略线路阻抗时,该比值反映2倍过渡电阻或4倍过渡电阻,其模值相对较小:据此可以区分线路上的区内与区外故障。仿真结果表明,新原理特征量明显,容易整定,不受分布式电源的控制策略及出力的影响,抗过渡电阻能力强。     

一种新型有源故障限流器的研究

介绍一种新型的具有动态串联补偿功能的故障限流器(FCL)。它主要由一个串联电抗器和一个自整流电压源逆变器组成。正常运行时,逆变器以备用模式补偿了串联电抗器的电压降。当有故障发生时,FCL将会通过电抗器和逆变器向配电线路自动加入一个相应的串联阻抗来达到限流的目的。其突出的特点是:配置简洁,逆变电压等级可以通过串联电抗来改变,能有效地限制电流,而且不会造成系统的任何暂态振荡。同时采用Matlab进行数字仿真证明了该故障限流器的有效性。     

基于信号复杂度的高压交流线路暂态保护研究

基于线路故障暂态特征的保护比传统保护响应更快,对故障的判断更加准确,而且不会受到工频振荡等情况的影响。分析了线路故障时产生暂态分量的原因以及发生区内外故障时暂态特征存在差异的原因,介绍了小波变换以及小波奇异熵,用小波奇异熵来表征信号复杂度的变化,基于小波变换分析电流信号,并用小波奇异熵进一步分析信号的复杂度。在MATLAB/Simulink中搭建500kV线路仿真模型,通过仿真发现,线路发生区内故障时信号复杂度明显高于发生区外故障时的信号复杂度,利用区内、外故障时信号复杂度的差异构成了区分区内外故障的判据。     

高压输电线暂态电流保护新方法

高压输电线路保护,直接影响电力系统的安全经济运行.传统保护不能满足超高压电网发展的要求,探索新的保护原理和可行的实现方法,以提高输电线路保护的性能,是继电保护研究领域中的一个重要课题.多速率滤波器组应用于高压输电线路单端保护,具有对故障高频信号处理分辨率高、处理速度快等优点和性能.分析暂态电流特征,可利用多速率滤波器组抽取暂态电流和电压信号,并计算能量比,根据能量比来判定故障类型.