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。     

地线干扰与抑制对策

地线造成电磁干扰的主要原因是地线存在阻抗,当电流流过地线时,会在地线上产生电压,在这个电压的驱动下,会产生地线环路电流,形成地环路干扰。当两个电路共用一段地线时,会形成公共阻抗耦合。解决地环路干扰的方法有切断地环路,增加地环路的阻抗,使用平衡电路等;解决公共阻抗耦合的方法是减小公共地线部分的阻抗,或采用并联单点接地,彻底消除公共阻抗。     

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.     

带可控串补和可调电抗器输电线路纵联保护新原理

提出了一种适用于带可控串补和可调电抗器输电线路的故障分量综合阻抗纵联线路保护新原理.利用故障时线路两端故障分量电压相量和与故障分量电流相量和的比值,来判断线路上是否发生了故障.在外部故障时,该比值反映输电线路上的容抗,其模值较大,内部故障时,该比值反映系统电源阻抗和线路阻抗,其模值相对较小,据此可以区分线路上的内部和外部故障.新原理易整定,本身具有选相能力,不受电容电流的影响,不受可控串补电容以及可调电抗器的影响,耐受过渡电阻能力强.利用中国电力科学研究院西北750 kV系统动模系统参数验证了原理的有效性.     

超高压输电线路考虑分布电容时阻抗测距算法的实现

超高压输电线路中，分布电容的影响不容忽略，提出了建立在π型等值线路模型上的一种故障测距算法，由于考虑了分布电容的影响，具有较高的故障测距精度,在具体计算时以T型接线的线路为例，采用负序电压、负序电流以及负序网络参数,算法不受故障类型、故障电阻、系统阻抗、负荷电流的影响。     

基于变分模态分解-支持向量机混合算法的TN系统大阻抗接地故障配电线路保护

低压配电TN系统发生接地故障的配电线路阻抗较大时,采用以剩余电流幅值大小作为动作依据的剩余电流动作保护电器防护措施,不能有效解决接地故障防护问题。从分析剩余电流波形的角度出发,采用一种基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)及支持向量机(support vector machine, SVM)分类的故障诊断方法。该方法在低压配电系统内测得剩余电流信号波形,对该波形进行VMD分解后得到各剩余电流信号的固有模态函数(intrinsic mode function, IMF),对其进行Hilbert变换并进行积分得到Hilbert边际谱,再求该边际谱的能量熵,将其作为特征向量输入SVM进行分析,最后准确区分正常状态和故障状态。结果表明：发生配电线路大阻抗接地故障时,该方法可以大幅提高用剩余电流动作保护电器(residual current protection device, RCD)作为故障防护的准确率。     

故障相的故障分量综合阻抗特点分析

使用三相模型,推导了故障分量综合阻抗与序分量综合阻抗之间的关系,指出故障相的故障分量综合阻抗在数值上与故障时的故障分量正序综合阻抗接近.同时它还具有小于两侧系统阻抗中比较大的、大于比较小的系统阻抗的特点,且在应用于弱馈系统时,故障分量综合阻抗小于线路阻抗与较小的系统阻抗的2倍之和.使用EMTP建立了500 kV,400 km线路模型对分析结论进行了验证.该结论可用于故障分量综合阻抗纵联保护原理的整定计算及定值灵敏度的分析.     

带串联补偿的输电线路纵联阻抗性能分析

在系统分析基于串联补偿电容器下输电线路纵联阻抗性能特点和阻值特征的基础上,特别在详细分析串联补偿电容器及其附属的金属氧化物变阻器(MOV)、放电间隙等不同的运行方式在纵联阻抗产生影响的前提下,确立了纵联保护的甄别方法.由于在串联补偿下输电线路分布电容和系统运行方式共同影响纵联阻抗的阻值,因此通过分析和计算才能确定是否需要补偿.一旦纵联阻抗幅值小于设定数值时,就可确定发生区内故障,保护将正确动作;否则,就断定在保护区内没有发生故障,保护将稳定不动.在EMTP软件的仿真中,建立了一条1 000 kV、500 km含工频串联补偿度为45%串联补偿电容器的特高压输电线路模型,进行了在各种故障下的仿真模拟,仿真结果验证了上述纵联阻抗及其算法在串联补偿环境下具有足够的稳定性和可靠性.     

基于积分法的T型输电线路零序阻抗参数不停电测量研究

提出一种T型输电线路零序阻抗参数不停电测量新方法.详细介绍了该方法的测量原理、数据采样中的噪声处理和近似计算中的误差修正、仿真数学模型,根据不停电测量时各T型线路段的状态,利用GPS系统作为多端测量时的同步信号获取测量源信号.通过软件进行仿真验证,仿真结果表明该不停电测量方法在工程应用上是可行的,测量结果误差在允许的范围内,可满足工程测量要求.     

考虑输电线路阻抗频率特性的高精度行波定位方法

从理论上推导出了考虑集肤效应的三相输电线路的正序阻抗和零序阻抗随频率变化的公式,分析了输电线路的阻抗频率特性及输电线路阻抗的依频特性对行波定位和保护的影响,并提出了应用小波包分析对行波信号进行分解,分频段进行行波速度的计算并记录行波波头到达的时间来进行故障定位的方法.通过ATP仿真分析表明,该故障定位方法能有效消除行波色散特性的影响,提高故障定位的精度.     

基于VMD-DTW聚类的配电网故障选线方法研究

提出了一种基于VMD-DTW聚类的小电流接地系统故障选线方法.通过变分模态分解法(VMD)提取和增强原始信号,而后引入动态时间归整法(DTW)实现不同线路零序电流相似性测度和聚类,根据聚类结果区分故障线路和健康线路,从而实现故障选线的目的.最终的仿真试验结果证明,本文所提方法在不同场景下的适应性较强,特别是在接地电阻大、消弧线圈电抗较高等故障特征较弱的场景中可以提升故障选线的准确率.同时,该方法具有较强的鲁棒性,当初始信号采样频率和采样存在噪声时依然可以准确地选定故障线路.     

基于均匀相位采样提高阻抗谱测量精度的研究

周期性信号采样中,等效采样利用较低采样频率的A/D转换实现高频周期信号的采集,一定程度上弥补欠采样测量精度低的缺陷。本文提出一种基于等效采样思想的均匀相位采样的阻抗谱测量方法,有效地提高高频测量中阻抗谱测量精度与稳定性。在利用单片机共时钟基准的DAC与ADC模块,在完成激励信号产生、输入输出信号同步采集的基础上,合理设计激励信号频率、采集频率与信号重构方法,实现高频信号单周期内均匀相位分布的等效高频采样,同时为克服常规A/D转换速度条件下难以准确实现高频阻抗谱测量的问题提供了新思路。从误差假设与拟合算法的角度,理论上分析证明了该方法降低误差的原因;并通过两种等效电路模型的阻抗谱测量对比实验,表明该方法在所设计的20k-100kHz高频段上,阻抗测量精度与稳定性得到了显著的提高。     

单相自动重合闸永久性故障识别新方法研究

提出一种识别高压输电线路单相接地故障类型的新方法.高压输电线发生单相接地故障,两侧断路器完全开断后,从线路首端检测线路对地电流,瞬时性故障时为很小的本线路电容电流;永久性故障时为较大的电磁耦合电流.通过检测故障线路对地电流的大小实现短路故障类型的判断.该方法可有效识别单相接地短路故障类型,有一定耐过渡阻抗影响的能力,仿真结果验证了该方法的有效性.     

输电线路单相接地故障单端测距算法

提出了一个利用单端电压和电流采样数据定位输电线路接地故障的新方法,首先,在分的了故障网和它的正,负及零序网的基础上,推导邮一个适用于直接接地系统的故障定位模型,定位算法仅包含了故障相电呼和零序电路的电压和电流相量,而不包括故障电阻和负荷阻抗,因此,它能精确定位故障而不受故障电阻和负荷的影响,对于长距离输电线路,提出了一个“修正因子”的概念,在对定位算法进行修正和迭代计算后,能精确确定长距离输电线路     

基于线路双端零序阻抗的故障测距算法

电力系统故障以单相故障居多 ,测量零序阻抗从而测量故障距离就具有很强的工程意义 .本文提出了利用接地故障时线路两端的故障录波数据求出线路两侧系统的零序系统阻抗 ,进而算出保护安装处到故障点的距离的一种新型的故障测距算法 .本算法用MATLAB中SIMULINK的电力系统仿真模块进行了建模 ,并用VC6 .0实现算法 ,证明了该算法具有很高的测距精度 .     

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.     

全频带小波能量相对熵的小电流接地系统故障选线

为了提高小电流接地系统中故障选线方法的精度和鲁棒性,在详细分析系统暂态零序网络故障特征后,提出基于全频带小波能量相对熵的小电流接地系统故障选线方法.利用小波变换技术对信号特征的放大作用以及小波相对熵对信号细微差别的超强辨识能力,首先对各条线路故障后零序电流的一个周波采样数据进行小波多尺度分解,并对分解后的小波系数进行单支重构;然后利用单支重构后的系数计算各条线路在各个频带下的小波能量权重系数,构造出各条线路的全频带小波能量相对熵矩阵;最后比较小波能量综合相对熵值的大小进行故障线路选择.在仿真模型中随机设置不同的故障位置、故障角、过渡电阻、电弧接地等参数,仿真选线正确率达到100%.理论分析和大量的仿真结果表明,该故障选线方法具有很强的适应性,能够在各种情况下实现正确选线.     

一种衰减直流分量精确估计新算法

提出一种从故障电流信号中消除衰减直流分量的新算法.该算法基于纯正弦波信号在一个全波周期积分为零、而指数衰减信号在一个全波周期积分不为零的原理,用一个全波周期加上前一个采样周期的采样数据,就能精确估计指数函数型衰减直流信号的幅值和时间常数.将每个采样数据减去衰减直流分量偏移量得到校正采样数据,应用全波DFT电相量算法就能对滤除衰减直流分量的故障电流基波相量进行高精度测量.该算法对数字积分和指数函数进行了工程运算的简化,并提出衰减直流分量是否存在的简易判别算法,提高了数字保护算法的选择性.在M atlab仿真平台上进行了综合仿真试验,试验表明:所提算法测量精度高,易于用DSP实现,可应用到基于DSP的数字继电保护装置中.     

考虑杆塔影响时架空短线阻抗的计算

为了计算杆塔对架空短线阻抗参数的影响 ,应用Somm erfeld偶极子场理论 ,提出了一种架空短电力线路考虑杆塔电流影响时阻抗的计算方法。计算结果表明 ,在低频情况下杆塔阻抗约占线路总阻抗的 10 %。对相应的无穷上限广义 Somm erfeld积分的计算 ,提出了自适应截断技术 ,将无穷上限积分转化为普通定积分 ,同时 ,积分上限可根据规定的误差限自动选取。该方法可以有效地提高广义Somm erfeld积分的计算速度和精度     

输电线路阻抗测距法和单端行波测距法的对比仿真分析

简述了输电线路的故障测距算法,着重论述了阻抗法和单端行波法的测距原理．在ATPDraw环境下,建立了输电线路仿真模型,并在不同参数条件下和线路发生不同故障类型时,分别用阻抗法和单端行波法对线路故障距离进行仿真计算．仿真计算结果表明,单端行波法具有更高的测量精度和可靠性．