基于无功电流波形相关性的逆变型电源电站送出线故障方向判别原理

受逆变型电源弱馈、电源阻抗变化等故障特性的影响,使用正序电压或记忆电压作为极化电压的方向元件可能会出现误动作的情况。为了解决该问题,提出了一种基于无功电流波形相关性的故障方向判别原理。利用故障期间逆变型电源与同步发电机正序电流的差异,通过计算无功电流测量波形与参考波形的相关系数判断故障方向。当逆变型电源侧发生正向故障时,无功电流测量波形与参考波形基本一致;发生反向故障时,无功电流测量波形与参考波形存在显著差异。仿真结果表明：提出的保护判据在不同的故障情况下都能够可靠、灵敏地判断故障方向。     

逆变型分布式电源的灵活正负序电流控制方法与等值序网模型

逆变型分布式电源的控制方法对电网有显著影响,但现有方法难以兼顾逆变型分布式电源在故障穿越、继电保护以及故障分析等方面的要求。提出了一种逆变型分布式电源的灵活正负序电流控制方法,在电网发生不对称故障时向电网中注入正序和负序无功电流。在此基础上建立了逆变型分布式电源在故障状态下的等值序网模型。仿真结果表明,所提方法能够增强逆变型分布式电源的故障穿越能力,在电网发生不对称故障时保留电流的序分量特征。     

逆变型电源对距离保护的影响机理分析

新能源电源接入使得电网故障特征发生根本性改变,传统继电保护应用于新能源接入系统时存在适应性问题。针对工频量距离保护在逆变型新能源场站送出线路中的适应性问题,推导了典型低穿控制策略下逆变型电源短路电流表达式,分析了短路电流幅值和相角特性及其影响因素。在此基础上,分析了送出线路发生各类短路故障时两侧工频量距离保护在不同阻抗继电器接线方式下的动作性能。研究结果表明,逆变型电源短路电流幅值受限和相角受控使得场站侧工频量距离保护容易出现不正确动作、系统侧工频量距离保护能更加可靠地动作,该结论不受阻抗继电器接线方式影响。基于RTDS的仿真结果验证了理论分析的正确性。     

适应逆变型分布式电源接入的配电网保护方法北大核心

电流保护由于其简单、经济、可靠,因而广泛应用于35 k V及以下电压等级配电网。然而逆变型电源短路电流较小,导致逆变型电源侧电流保护无法正确动作。同时,由于分布式电源弱馈作用的影响,传统距离保护也受到了巨大挑战。本文首先分析了逆变型分布式电源的故障特性以及其对距离保护的影响,在此基础上提出了基于延时距离保护和电流保护相结合的配电网保护配置方法。该方法简单易行,同时具有一定的耐受过渡电阻和抗噪声能力。最后在PSCAD/EM TDC搭建了含逆变型分布式电源的配电网模型,对该电源的故障特性和保护配置方法进行了仿真验证。     

含逆变型分布式电源的不平衡配电网快速短路电流计算

为实现含逆变型分布式电源的不平衡配电网快速短路电流计算,首先建立计及故障穿越控制的逆变型分布式电源序等效受控电流源模型,通过引入虚拟线路和虚拟节点并结合广义Fortescue变换建立不平衡配电网的系统序导纳矩阵。在此基础上构建含逆变型分布式电源不平衡配电网的序节点电压方程,提出基于序分量的短路电流迭代计算方法。通过引入预条件处理的广义极小残余法可避免求解系统序阻抗矩阵,能够有效提升短路电流迭代计算的计算速度。最后,通过对含逆变型分布式电源的13节点、123节点和多个大型合成系统仿真结果对比,验证了所提方法的正确性和可行性。     

适应逆变型分布式电源接入的配电网保护方法

电流保护由于其简单、经济、可靠,因而广泛应用于35 k V及以下电压等级配电网。然而逆变型电源短路电流较小,导致逆变型电源侧电流保护无法正确动作。同时,由于分布式电源弱馈作用的影响,传统距离保护也受到了巨大挑战。本文首先分析了逆变型分布式电源的故障特性以及其对距离保护的影响,在此基础上提出了基于延时距离保护和电流保护相结合的配电网保护配置方法。该方法简单易行,同时具有一定的耐受过渡电阻和抗噪声能力。最后在PSCAD/EM TDC搭建了含逆变型分布式电源的配电网模型,对该电源的故障特性和保护配置方法进行了仿真验证。     

适用于逆变型电源接入的配电网故障方向判别元件

分布式电源接入配电网使得传统的单电源辐射状网络变成部分线路多电源供电的复杂网络,仅依靠阶段式电流保护已不再适用,因此急需对配电网原有保护进行改造。而由于分布式电源的结构特征与控制方法不同于传统发电机,传统方向元件的灵敏性大大降低甚至存在误判的可能性。以逆变型电源接入配电网为例,提出一种新的方向判别元件。通过限制逆变型电源接入位置实现短路电流性质区分;设置电流整定值,将各保护进行分类并采用不同的方向判别逻辑,仅根据短路电流与整定值之间的大小关系,便能准确区分正、反方向故障。     

逆变型电源对故障分量方向元件的影响机理研究

新能源电源结构特征与控制方法均迥异于传统同步发电机,其故障特性发生了实质性变化,给传统继电保护带来挑战。为此研究了逆变型电源对故障分量方向元件的影响机理。在分析故障特性基础上,推导了逆变型电源等效正、负序突变量阻抗解析表达式,分析了不同控制策略、故障条件和负荷电流下等效序突变量阻抗角的变化规律,进而揭示了逆变型电源对各类故障分量方向元件的影响机理。RTDS仿真和录波数据验证了机理分析的正确性。     

用于含分布式电源配网保护的无电压方向元件研究

针对含有分布式电源的配网电流保护需要安装方向元件以确保动作的正确性,提出了一种只利用电流信息判断故障方向的方法.分析含有分布式电源的配网发生短路故障时的电流特征,得出无故障支路的电流故障分量模值较小,故障支路的电流故障分量模值最大,由此可以判断出故障的方向.运用PSS/E软件,对IEEE34节点系统对各种故障进行仿真,仿真分析表明,此方法能有效判断出故障的方向,且不受故障类型和故障位置的影响.     

电流差动保护在逆变型新能源场站送出线路中的适应性分析

新能源电源通过电力电子装置并网,其故障特性受控制策略影响而发生根本性变化,传统继电保护原理存在适应性问题。送出线路作为新能源场站电力外送的关键通道,其主保护电流差动保护能否正确动作对于新能源高效利用和系统安全运行十分重要。针对逆变型新能源场站,推导了逆变型新能源电源短路电流表达式,分析了各相短路电流之间的相位关系及其影响因素。在此基础上,分析了送出线路发生不对称短路时电流差动保护在并网系统为强、弱两种情形下的动作性能。研究结果表明,送出线路发生两相短路时,差动保护在并网系统为弱系统时存在拒动的风险、为强系统时灵敏性下降但不会拒动;送出线路发生接地故障时,零序电流的存在使得差动保护在并网系统为强、弱系统时均能可靠灵敏动作。实时数字仿真器(RTDS)试验验证了理论分析。研究结论为逆变型新能源场站送出线路主保护配置提供了参考。     

新能源电源接入不平衡配电网的短路计算方法

当新能源机组接入三相不平衡的配电网后,由于配电网不平衡元件在正、负、零序条件下难以解耦,将使得以传统对称分量法为基础的电网短路电流存在难以准确计算等问题,需要以相分量故障分析方法为基础进行计算。同时,新能源电源在电网故障条件下将进行低电压穿越运行,受其接入方式、低电压穿越控制策略及机组Crowbar保护等因素的影响,其短路电流特性将不同于传统同步电机,需要建立不同类型的新能源电源短路计算相分量模型。因此,文中首先根据不同类型新能源机组的低电压穿越控制策略综合分析了现有新能源电源等值计算模型,并建立了相应的短路计算相分量模型,然后基于传统相分量故障分析法,根据故障条件建立故障后的相分量导纳矩阵和电压方程,进而提出了含不同类型新能源接入不平衡配电网的短路计算方法。最后,通过仿真案例对所提方法的有效性进行验证。     

基于斯皮尔曼等级相关系数的新能源送出线路纵联保护

新能源电源均直接或间接通过电力电子装置并网,其故障电流幅值受限、相角受控、谐波含量高、波形非线性度强,与传统同步电源有着明显区别。传统比率制动式差动保护的动作性能面临挑战。为解决该问题,文中提出了基于斯皮尔曼等级相关系数的送出线路纵联保护方法。当正常运行或者区外故障时,流过送出线路的是穿越性电流,因此两侧电流波形完全相反。当发生区内故障时,两侧暂态电流波形存在巨大差异,因此可以利用斯皮尔曼等级相关系数量度两侧电流波形的相关程度,从而区分区内、区外故障。该方法适用于各类新能源场站,且具备较好的抗过渡电阻和抗噪声能力。同时,与现有基于新能源故障特征的保护相比,该方法在新能源弱出力以及重合于永久性故障时也表现出了较好的动作性能。仿真结果和现场录波数据均证实了该方法的有效性。     

利用相电流突变防止零序方向元件误动的方法

弱电强磁情况下相邻回线间互感是造成零序方向元件误动的根本原因。文中分析了零序方向元件正确工作的条件,对比了零序方向元件正确动作与误动作情况下该回线电气量的特征差异,得出了误动线路的三相电流具有相同突变的故障特征。在此基础上利用模型误差识别三相电流相同突变特征,提出了一种防止零序方向元件误动的方法。通过PSCAD建立同塔双回线路模型进行仿真验证,仿真结果表明:文中方法能够可靠闭锁相邻回线短路、断线情况下健全线路的零序方向元件,不会闭锁该线路故障情况下的零序方向元件。所述方法具有识别弱电强磁环境下相邻回线互感的能力,提高了零序方向元件的适应性,具有实用价值。     

一种输电线路超高速方向保护方法

通过深入分析故障暂态电流在超高压母线系统中的传播特性、故障初始角与暂态电阻对故障高频暂态电流能量影响,首先将母线两侧故障高频暂态电流的能量作差,然后将故障高频暂态电流能量差按照故障初始角与暂态电阻进行归算,利用归算后的故障高频暂态电流能量差可以准确判断故障方向。根据线路两端的方向判断结果便可准确判断被保护线路是否故障。该保护方法消除了故障初始角与暂态电阻对暂态保护的影响,具有高可靠性和灵敏度。在三相500k V电力系统中,考虑各种典型故障情况,使用ATPDraw对该算法进行了大量仿真分析。仿真结果表明,应用该算法实现超高输电线路的超高速保护是可行的。     

一种基于方向行波的多端VSC-HVDC系统保护策略

针对星型连接的多端柔性直流输电(VSC-HVDC)系统,提出一种基于方向行波小波能量比值的保护策略。首先分析了星型连接VSC-HVDC系统故障行波的传播特性,找出故障线路和非故障线路方向行波的不同传播规律;然后对电压和电流线模分量进行离散小波变换,计算相应线路方向行波的小波能量;最后通过各个线路正反向行波小波能量的比值确定故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果表明:提出的方法能够快速准确地判断星型拓扑VSC-HVDC系统的故障线路,并且不受故障线路、故障距离、故障类型和故障电阻的影响,具有很好的鲁棒性。     

基于方向比较原理的广域继电保护系统

提出了一种基于方向比较原理的广域继电保护算法。根据发电厂或变电站的主接线形式和方向元件位置,分别形成厂站内一次设备和厂站出线对应的一次设备/方向元件关联矩阵。系统发生故障后,根据方向元件指示的故障方向信息和一次设备/方向元件关联矩阵形成一次设备/故障方向关联矩阵,并据此确定具体的故障元件。算例分析表明,该文提出的广域继电保护算法可以很好的判断线路、母线、变压器等一次设备发生的故障,判断结果准确,且对厂站的主接线形式有很好的适应性。     

不对称参数同杆双回线选相方法研究

线路参数不对称的同杆双回线无法使用传统的六序分量法进行解耦。针对这个问题,提出一种新的解耦方法。首先,三相分解成正序、负序、零序分量;然后,耦合的零序分量进行解耦,分解为同向和反向分量。该方法解决了不对称参数同杆双回线的零序互感问题。当线路发生故障时,可以根据故障边界条件得到序分量之间的幅值和相位关系。不同线路发生故障时,两回线正序分量的电流幅值不同。同一回线发生不同类型的故障时,六序电流分量的幅值有对应的关系。同一类型的不同相发生故障时,六序分量的相位不同。根据上述关系提出了相应的选相判据,并给出了选相流程和方法。PSCAD仿真结果表明,该方法具有良好的选择性,且不受故障类型,故障位置以及过渡电阻的影响。     

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。     

小电流接地系统两点单相接地故障选线的研究

分析了小电流接地系统发生两点单相接地故障后零序电流的特征,在完善一点接地故障选线的基础上,提出了一种针对系统发生两点单相接地故障的选线方法,该方法主要利用线路发生两点接地故障时故障线路的暂态零序电流方向与所有非故障线路暂态零序的方向差异最大,母线故障时各线路暂态零序电流方向一致的特点进行第一次故障选线,当该故障线路被切除后,再利用故障线路的零序电流大于非故障线路的零序电流这一特点进行第二次故障选线。理论和大量Matlab仿真表明:该方法适合于各种接地方式的小电流接地系统一点或两点单相接地故障的选线,具有可     

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。