基于模型识别的平行线路零序方向元件

分析指出,平行线路区内故障时的零序电源可等效为一个位于区内的电压源,零序电路符合电感模型,线路区外故障时的零序电源则可等效为一区内电压源和一区外电压源的叠加,零序电路不再满足电感模型.所以区内故障时,电感模型误差很小,区外故障时,电感模型误差很大.通过计算模型误差,结合传统的零序方向元件,提出了一种基于模型识别的平行线路零序方向元件的新原理,能够有效防止区外故障时的保护误动,当本线内部故障时,保护的灵敏度随动作时间自适应提高,可以快速动作切除故障.理论分析和EMTP仿真实验表明,新原理利用全部故障暂态信息,在时域中计算而无需滤波,区内故障时保护动作灵敏,区外故障时保护则快速闭锁,可靠性很高.     

识别模型参数的电压源换流器型直流输电线路纵联保护

针对电压源换流器型直流(VSC-HVDC)输电线路主保护耐过渡电阻能力差、后备保护动作速度慢的问题,提出了一种识别模型参数的VSC-HVDC输电线路纵联保护新原理.该原理将区外故障等效为正的电容模型,区内故障等效为负的电容模型.对于电压等级为±60 kV、电缆线路长为300 km的VSC-HVDC仿真模型,发生区外故障时,识别出的线路对地电容约为80μF;发生区内故障时,识别出的并联电容负值约为-1 000μF.通过判别识别出的电容值的正负,即可区分区内和区外故障.结果表明,该原理不受过渡电阻、线路分布电容和控制方式的影响,灵敏度较高,在各种工况下均能在发生故障后10 ms内准确区分区内和区外故障,具有一定的实用价值.     

利用线路两端电压差的输电线路相位纵联保护

提出了一种基于线路两端电压差的输电线路相位纵联保护.根据分相阻抗的相角特性,相位值是由线路各相两个等效电压故障分量差的比值计算而来的,利用这个比值的相位判断故障是否发生在保护区内.当比值的相位等于0°时表明为区外故障,当比值的相位等于180°时表明为区内故障.该保护动作灵敏、适应性强,具备较强的抵御线路电容的特性,可不经过补偿,直接运用于绝大多数输电线路的纵联保护中,同时可有效抵御区外故障时电流互感器(TA)饱和的影响.EMTP数字仿真和动模仿真结果验证了该保护的有效性.     

一种混合双极直流输电线路保护新原理

应用故障网络分析方法,研究了混合双极直流输电线路可能发生的各种短路故障类型,并进行了故障特性分析。根据分析结果发现:当直流输电线路发生区内故障时,整流侧与逆变侧的暂态电压和暂态电流夹角的余弦值相同;当直流输电线路区外(整流侧或逆变侧)发生故障时,整流侧与逆变侧的暂态电压和暂态电流夹角的余弦值相反。根据该故障特征,可实现区内、外故障的识别。利用小波变换提取暂态电压、电流分量。另外,故障极的暂态电压和电流的积的变化量远远大于正常极。根据此特征,进行故障选极。最后,通过电磁暂态仿真软件搭建电压不对称的混合双极直流输电系统仿真模型,对其直流输电线路设置不同故障进行仿真,利用MATLAB进行算法的验证,结果表明该保护新原理的正确性及故障选极是可行的。     

基于纵向阻抗的混合双极直流输电线路保护新原理

由于传统高压直流输电和柔性直流输电有各自的优缺点,为了充分发挥二者的优势,混合直流输电成为研究的热点。对由传统高压直流输电和柔性直流输电构成的混合双极直流输电线路的保护原理开展了研究,将阻抗的概念进行扩展延伸,提出了一种基于整流侧和逆变侧纵向阻抗的故障保护原理,利用PSCAD搭建仿真模型,利用MATLAB进行算法的仿真验证,该纵向阻抗是整流侧和逆变侧两端电压故障分量的差与电流故障分量的和的比值,利用纵向阻抗的幅值来区分区内外故障。区内故障时,纵向阻抗的幅值小于该极线路全长总阻抗;区外故障时,纵向阻抗的幅值大于该极线路全长总阻抗。该保护可以自行实现故障选极,故障极的纵向阻抗幅值小于整定值,非故障极的纵向阻抗幅值大于整定值。大量的仿真结果验证了所提保护原理的正确性,并可以实现故障选极。     

基于电压频率成分比值差异的MMC-HVDC保护方法

柔性直流输电系统的快速故障发展给直流保护的研究带来了巨大的挑战，严苛的速动性要求不得不使保护的研究聚焦在故障暂态量上．在高压大容量输电系统中，为更贴合实际工程，线路的频变特性以及行波传输过程是不容忽略的，因此文中以此展开了故障分析．针对单端量保护在耐过渡电阻能力上的不足，文中对保护区内外故障发生时的测量点电压频率特征进行了分析，以过渡电阻为变量观察不同故障情况下的频率比值差异变化趋势，并利用S变换设计了一种基于电压频率成分比值差异的保护方案；其次，根据噪声在S变换下的频谱特点，给出了噪声识别判据；最后，在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了四端柔性直流输电系统模型对所提方法进行了验证．结果表明，区内外故障下的电压频率成分比值存在明显差异，所提保护方案可以准确识别线路不同位置的短路故障，并可判断故障极．与基于电压变化量和高频段能量的保护方法相比，文中方法具备更高的耐过渡电阻能力．即便是远距离高阻故障，保护方法也具备明显的区分度，可见，所提方法可以更好地适用于大容量远距离输电系统．同时，在不同信噪比的噪声环境下，保护方法仍旧可以准确识别出噪声以及故障．保护方法可以在2 ms内完成故障识别...     

一种混合双端直流输电线路暂态保护方案

为保证混合双端型高压直流输电系统安全运行，论文分析了混合双端直流输电线路两端边界元件的幅频特性。根据区内外故障下线路暂态电压瞬时能量差值的不同特征，利用改进局部均值分解方法（local mean decomposition，LMD）来提取故障分量，论文提出了一种基于改进型LMD分解的直流线路暂态保护方法。该方法有效降低了经典LMD分解在处理直流故障信号时的端点效应和滑动误差对仿真数据的影响。最后利用PSCAD仿真软件搭建了LCC-MMC混合双端型高压直流输电线路仿真模型，利用该仿真模型输出直流输电线路区内和区外故障仿真结果。并利用Matlab对故障数据进行处理，进行了算法仿真。仿真结果表明暂态电压信号的瞬时能量值在区内故障状态下明显高于区外故障和无故障状态。仿真结果验证了所提保护方法的正确性。该方法能够快速可靠的实现故障判别，具有较强的实用性。     

利用等效瞬时阻抗模值特征的母线保护

利用模型参数识别的思想,提出了一种利用等效瞬时阻抗模值特征的母线保护原理.将母线故障状态等效为一个LR模型,通过对模型参数的识别以及所定义的等效瞬时阻抗模值变化特征的分析,构造了两种实用的母线保护方案,可准确判断出母线的区内、外故障状态.与传统的母线保护相比,基于新原理的母线保护在区外故障且电流互感器(TA)饱和时能够可靠制动,无需配备专门的TA饱和识别元件,保护判据简单、易整定,具有较高的灵敏度,而且保护本身对于非周期分量和各次谐波均适用,无需滤波,动作速度更快,同时还具有天然的不受3/2断路器接线的母线区内故障时汲出电流影响的特性,以及具有较强的抗过渡电阻能力.EMTP仿真结果证明了该母线保护原理的正确性和可行性.     

故障全量的分相复合阻抗输电线路纵联保护原理

提出了一种基于故障全量的分相复合阻抗输电线路纵联保护原理,它根据线路两端电压、电流故障全量差的比值引入分相阻抗,并以计算得到的阻抗数值判断故障是否发生在区内.在区外故障时,分相阻抗等于线路全长的正序阻抗;在区内故障时,分相阻抗明显偏离上述正序阻抗.该原理为幅值判据,不仅易于整定、具有自选相功能,而且性能可靠、动作灵敏、适应性强,EMTP数字仿真和动模试验结果验证了其有效性.     

一种混合双端直流输电线路的纵联保护新原理

为保证混合双端高压直流输电系统安全运行,分析了混合双端直流输电线路两端电流相似度.通过故障分析发现,区内故障时线路两端电流无明显线性关系,区外故障时线路两端电流呈线性关系.根据该差异,提出了一种基于相关系数的混合直流输电线路纵联保护方法.利用PSCAD搭建混合双端型高压直流输电线路仿真模型,输出直流输电线路区内和区外故障结果,并利用MATLAB对故障数据进行处理,进行了算法仿真.仿真结果验证了所提保护方法的正确性,该方法在实际应用中数据无需严格同步,能够快速可靠地实现故障判别,具有较强的实用性.     

利用同序负序分量的同杆双回线快速保护

提出了同杆双回输电线路的一个保护原理．该原理将同杆双回输电线路看作一个被保护单元,并利用六序分量法分解出的同序负序电压和同序负序电流构成方向元件．在系统发生不对称故障时,此方向元件具有明确的方向性,若配合选相元件和通信通道则保护原理可作为同杆双回线路的主保护．该原理简单、易行,具有基于故障分量的方向纵联保护原理所固有的优点,消除了原有基于每一回线的方向元件在双回线非同名相跨线故障时,受双回线线间互感影响需将保护闭锁的缺点．针对特高压输电线路,采用贝瑞隆模型补偿算法代替传统的补偿算法．通过理论分析和仿真．验证了该原理的正确性．     

基于FastICA的高压直流输电线路故障测距方法

提出了采用快速独立分量分析(FastICA)的高压直流输电线路(HVDC)单端行波故障测距方法。利用FastICA算法对故障后的直流输电线路电流信号进行处理,分离出电流行波特征信号,检测初始行波波头与第二个行波波头到达测量点的时间,并判断这两个波头的极性关系,实现了故障测距。应用Matlab软件,建立了HVDC系统模型,对多种故障类型进行了故障测距仿真。结果表明,该方法可准确区分中点内外故障,正确有效。     

故障分量虚拟电压差夹角余弦母线保护方法

针对母线比率差动保护在区内故障有汲出电流情况下,由于元件灵敏度下降导致保护整组动作速度减慢或拒动问题,采用故障分量虚拟电压差夹角余弦的母线保护新方法。该方法通过平移故障分量电压信号的位置,计算平移得到的两个故障分量虚拟电压差的夹角余弦来判别区内和区外故障。在区内故障时,故障分量虚拟电压差方向相反,夹角余弦值为负值;在区外故障时,故障分量虚拟电压差方向相同,夹角余弦值为正值。最后通过理论分析和PSCAD(power systems computer aided design)搭建拉西瓦水电站模型验证了新方法在母线内部故障有汲出电流时,其动作裕度至少为比率差动保护的5.97倍;通过平行四边形定则分析并仿真验证了新方法不受母线区内故障高阻抗接地影响;且方法具有较强的抗电流互感器饱和能力。     

输电线路两相短路故障的自适应分相重合闸方法

针对不带并联电抗器的超高压输电线路上发生的两相短路故障,提出一种自适应分相重合闸方法.搭建两相短路故障分析电路模型,推导出瞬时性故障下不同阶段选跳相端电压的时域表达式,分析选跳相端电压特性.研究发现,瞬时性故障二次电弧熄弧时,选跳相断路器两端电压的相角差由-120°突变到180°,且熄弧后恢复电压中出现明显的衰减直流分量.利用选跳相端电压的上述特征,提出了二次电弧熄灭时刻捕捉判据,实现了超高压输电线路上的自适应分相重合闸,并通过仿真验证了分析结果的正确性及所提方法的有效性.     

基于VMD-ApEn的输电线路两相接地故障诊断

针对现有电力系统输电线路故障信号分析方法中,存在故障信号特征遗失等问题,提出一种基于VMD-ApEn的两相接地故障诊断新方法。首先选取故障点处容易获取的相电压信号作为故障信号,然后对各相故障信号进行VMD分解得到其IMF分量,进一步提取各相IMF分量的近似熵值并作为一个特征向量,通过分析各相特征向量的模值,最终诊断出输电线路两相接地故障所在相。选取IEEE5节点标准测试系统验证,并与EMD-ApEn算法进行比较。实验结果表明,本文提出的VMD-ApEn方法准确可靠,避免了EMD分解时产生模态混叠的现象,更能有效地诊断出输电线路两相接地故障所在相,具有较好的实用性。     

谐振原理及小波能谱的暂态保护

提出一种基于Rogowski谐振原理和小波能谱的配电网单端暂态保护新方案,即在线路边界接入Rogowski谐振装置,以此改变线路边界谐振频率处暂态信号传输特性,从而区分区内外故障,以实现配电网的全线速动.通过小波变换模极大值确定故障发生时刻,然后提取故障时间段内谐振频段信号和低频段信号,并计算频段信号能量比值大小即可获得可靠的保护判据.最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证该保护方案的有效性,并且该方案在不同的故障状况下均能可靠地区分区内外故障.     

风电场并网联络线的自适应电流保护研究

针对现有联络线源侧大多使用定值保护方案因而容易受风电特性影响而误动的现状,分析了风力发电机短路电流特性,得出了双馈型风力发电机的故障电流与电网故障发生时刻、故障类型、撬棒电路动作情况、故障后电压的跌落深度等密切相关的结论,并在此基础上提出了综合电流、电压信息的风电场联络线自适应速断保护原理与算法。该保护方法以某示范性分布式风电场并网进行DIgSILENT软件的仿真测试,结果验证了所提保护配置方案的自适应性和有效性。     

基于双回反向序网的同杆4回线单端故障测距算法

提出了一种利用单端工频量的同杆4回线故障测距算法.采用同杆4回线双回同反序解耦方法计算得到考虑分布参数特性的故障线路沿线电压;采用同杆4回线双回反序网络计算得到考虑分布参数特性的故障电流分支系数,进而计算出故障线路沿线电流.由于故障支路可假设为纯阻性,因此利用故障处电压电流相量之比的虚部为0的特性进行故障位置搜索,最终实现同杆4回线中1回线内及2回线间跨线故障时的故障定位.本方法计算简单,不存在伪根问题,且不受系统阻抗、线路分布电容及过渡电阻的影响.仿真表明在同杆4回线各种故障类型下算法均具有很高的测距精度.