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。     

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.     

电压型母线差动保护

本文拟制的电压型母线差动保护和普通电流型差动保护主要的区别是:在差动回路中采用了电压继电器来代替电流继电器。保护的原理是,当正常运行和外部故障时,利用选择继电器的整定值大于最大的不平衡电压来防止误动作;而当内部故障时,利用差动回路上能产生较高电压而达到灵敏动作的目的。在双母线对,故障母线是利用联络开关流过的电流和差动回路上电压之间的相位关系来确定。这种保护方式在正常运行时电流回路的工作情况和普通差动保护类似,但是在母线上故障时能保证有较高的动作灵敏度和较快的速废。特别当电流差动回路由于电流互感器特性不一致而不平衡电流较大时,这种保护方式的优点就更为突出。此外当双母线时不要求出线固定地联接在一定的母线上也是显著的优点。文中给出了保护的原理和接线图,整定计算公式和实验室内的试验结果。     

电流互感器暂态特性对分布式微机母差保护影响的研究

通过试验实测参数对闭合磁路电流互感器暂态特性进行了研究,分析了引起互感器饱和从而影响分布式母差保护工作的两个原因:一是非周期分量引起故障电流的大幅度偏移;二是缓慢衰减的直流分量引起故障电流的大幅度偏移.并提出通过选取适当的不同比率制动系数,以解决分布式母差保护在区外故障时可能误动的问题以及保证区内故障可靠动作的措施.     

直流馈入影响下交流输电线路的纵联保护方案

针对直流系统馈入会导致电流差动保护的动作量减少、制动量增加,从而降低保护动作可靠性的问题,提出基于纵联阻抗的交直流混联系统纵联保护方案。通过分析考虑直流馈入影响下不带并联电抗器的交流输电线路故障模型,得出保护安装处差动电流、电压的电气量在区外故障时呈现容性,在区内故障时呈现阻感性的结论。在此基础上推导建立了区内外故障下的纵联阻抗表达式,提出基于纵联阻抗幅值及相角的保护判据,该保护判据不受直流馈入的影响,整定原理简单,具有良好的抗过渡电阻能力,在技术上便于实现。仿真结果表明了所提判据能够快速、有效地区分内部与外部故障,可靠保护线路全长。     

基于序分量的多端线路电流差动保护改进算法

针对现有多端线路差动保护算法易受饱和等问题的影响,给出一种基于对称分量的多端线路差动保护算法.该算法根据附加正序网络,以各端序电流故障分量和为动作量,以任意两端最大序电压故障分量差与其对应的线路正序阻抗的比值为制动量.分析表明,该算法简单方便,能够可靠区分出故障发生在区内还是区外,并且不受过渡电阻和电流互感器饱和的影响,具有良好的工程应用前景.     

基于端电压特征的半波长线路综合保护方案

半波长线路区外故障时,故障相端电压幅值很小;线路中间段故障时,故障相端电压幅值接近额定值。根据这一特征,提出半波长线路端电压特征与贝瑞隆电流差动保护原理相结合的综合保护方案:通过端电压辅助判据与高、低灵敏度不同的贝瑞隆差流判据相结合,保护线路全长并实现故障选相。利用MATLAB/Simulink软件搭建半波长输电线路模型,进行仿真验证。仿真结果表明:该保护方案能够有效区分区外故障与线路中间段故障,可靠保护半波长线路全长,并准确识别故障相。     

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.     

基于电流信息的三端环形直流配电网保护策略

针对三端环形直流配电网发生故障时故障电流上升快且幅值大而导致的区内外故障判别困难问题,提出了一种基于电流信息的保护策略。主保护提出在故障暂态下先闭锁换流器,停止各端电源功率传输,利用此时线路中故障电流的方向判别区内外故障;为了弥补主保护在换流器出现闭锁故障时拒动的缺陷,配备以故障电流突变量变化率极性为判据的后备保护,构成三端环形直流配电网的保护策略;在PSCAD/EMTDC环境中搭建三端环形直流配电网,在发生极间短路故障工况下进行仿真,仿真结果表明:保护策略中的主保护系统能有效判断故障线路,其他线路断路器不会误动;当主保护拒动时,后备保护启动,判别区内区外故障,保证配电网安全运行,从而验证了所提保护策略的有效性。     

分析变压器差动保护动作速度及优化方案

本文分析了变压器比率差动保护动作速度慢的原因和差流速断保护在应用中遇到的问题,根据故障时差动保护中动作电流与制动电流的比值关系,提出了一种解决差动保护快速动作的方案,并通过数模验证了该方案能够有效提高差动保护在区内严重故障的动作速度。     

基于R-L模型的参数识别快速方向元件

论述了基于R-L模型的参数识别方向保护原理，即通过求取系统参数R和L，利用内部和外部故障时系统参数R和L的符号关系来判断出故障的方向．该原理使用了基于R-L模型的解微分方程算法，因此不受非周期分量的影响．通过仿真比较R-L模型和分布参数模型的相频特性可知，该方法有很好的频带适用范围．针对无穷大电源系统中和经高阻接地时存在的电压灵敏度不足的问题，采用保护安装处的记忆电压代替其电压故障分量，从而使保护可以判别出故障的方向．经计算软件ATP仿真表明，该方法可以在5ms甚至更短的时间内判断出故障的方向，使保护的动作速度和灵敏度都能得到很大提高．     

基于行波电流极性差异的交直流混联系统纵联方向保护方法

交直流混联系统中逆变站的换相失败使交流线路发生频率偏移,导致工频量纵联方向保护的可靠性受到影响。本文提出一种基于行波电流极性差异的交直流混联系统纵联方向保护方法,利用线路区内、外故障时,传播到两端保护的电流故障初始行波波头之间极性差异构成纵联保护。该方法仅利用电流初始行波极性差异进行方向判别,消除了电容式电压互感器无法准确传输宽频带电压信息导致保护的低可靠性问题,且利用高频电流进行计算,避免了交直流混联系统频率偏移的影响。仿真结果显示,基于行波电流极性差异的纵联方向保护方法能够准确、快速地识别单相故障和多相故障,适用于交直流混联系统。     

复式比率制动差动元件中制动系数取值分析

在制动量中引入差动电流,构成复式比率制动特性.该特性制动系数的选取,应保证在内部短路故障时,计及流出母线电流的情况下,差动元件也能可靠动作;在外部短路故障,TA饱和而产生较大的误差时,也能保证安全性.通过分析提出同时兼顾内外故障时制动系数的取值范围;同时说明了双母线分裂运行和并列运行时差动保护的大差元件应取高低不同的制动系数.     

基于低频无功的柔性直流输电线路纵联保护方案

柔性直流输电技术发展迅速,但其线路保护还存在一些不足。传统的电流差动保护易受线路分布式电容影响的问题尚未完全解决。为解决柔性直流线路保护存在的问题,本文提出一种基于低频无功方向的柔性直流输电线路后备保护原理。该原理利用直流无功刻画线路分布参数的频率特性,并根据故障时直流低频无功方向识别区内、外故障。仿真结果表明所提保护原理不受分布电容电流的影响、不需要严格的通讯同步且具备较强的耐受故障电阻和噪声干扰的能力。     

基于模型识别的并联电容器保护

提出了一种基于模型识别的并联电容器保护方法.该方法通过电容器模型方程对区内外故障时电容器参数进行求解,根据其主要特征离散度的不同来判断故障在区内或区外.使用微分方程求解网络参数,因而该方法不受非周期分量和高次谐波的影响.这种故障判断方法可以作为电容器组的保护.当区外相间故障时,可靠闭锁;当电容器连接线相间短路、内部元件击穿或电抗器匝间短路时,可靠动作.数值仿真结果表明,该方法能够在5 ms的时间内判断出故障,使保护的速动性和可靠性得到很大提高.     

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。     

基于RBF神经网络的输电线路故障类型识别新方法

基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络理论,采用电流突变量比例系数,提出了一种对输电线路故障类型识别的新方法。利用PSCAD/EMTDC软件建立500 kV高压输电线路仿真模型,仿真不同工况下的故障。由各相电流之差提取故障差流信号的突变量,并计算故障后一个周期内差流突变量的有效值,得到故障状态下各相差流突变量占三相差流突变量有效值总和的比例系数,结合零序电流判别系数构造故障类型识别特征向量,建立RBF神经网络进行故障类型识别。仿真结果表明,采用电流突变量比例系数作为特征量包含的信息更丰富,对RBF神经网络的训练效果更好,不受故障位置、故障初始角和过渡电阻等因素的影响,网络识别精度高。     

基于Teager能量算子瞬时能量的贯通式同相自耦变压器牵引供电系统牵引网纵联保护方案

提出一种基于Teager能量算子瞬时能量的贯通式同相AT牵引供电系统牵引网纵联保护方案。牵引变电所出口并联电容与一段接触线构成牵引网边界,通过分析发现该边界对高频信号有很强的衰减所用。利用FEEMD分解提取故障电流高频分量,然后利用Teager能量算子计算故障电流高频分量的瞬时能量,并提取两端瞬时能量最大值。区外故障时,故障电流高频分量瞬时能量最大值较小;区内故障时,该值较大。根据该差异来构造保护动作判据,判别故障位置,决定保护是否动作。基于PSCAD大量仿真实验表明,该保护方案能够准确判别区内、外故障,并且有较好的耐过渡电阻能力。     

基于故障分量原理的变压器差动保护装置

采用故障分量原理,设计了一种变压器保护装置。通过与传统差动保护的比较,说明采用故障分量作为制动量的差动保护所具备的优越性。同时考虑到变电站自动化技术不断发展,为装置配备了CAN总线接口,为保护装置互联提供便利。对保护装置的硬件设计及保护原理进行了介绍,并给出了对信号进行处理的算法。     

基于构造物理模拟实验的正断层形成和演化过程

研究正断层的形成和演化过程不仅对厘清石油、天然气的聚散过程具有重要意义,而且可为断块油气藏等的高效开发提供理论依据.以鄂尔多斯盆地延长组正断层为原型开展构造物理模拟实验;通过高分辨率的粒子图像测速技术记录实验砂层变形速度、断层倾角、断层距离和应变能;划分正断层形成和演化阶段并从应变能角度分析正断层形成和演化特征.结果 表明:正断层开始形成后,断层破碎带区域最早破裂,上盘次之,其后为下盘;倾角随埋深加深有"多期递减"现象;明显断距最先在断层带上部出现,断距不断增大后断裂向断层带下部延展;断层带纵向上断距并不均等,断层带下部断裂程度明显大于上部,断距分布呈"双峰"特征.正断层形成和演化可划分为断层初始期、断层孕育期、断层形成期、断层稳定期,不同时期的应变能密度峰值差异为1～3个数量级.应变能的释放时间决定了断裂产生时机,应变能释放率决定了断裂规模,地层应变能的积累和释放是正断层形成和演化的主要内因.正断层形成后,残余了高应变能的上盘区域以多种形式逐渐释放应变能形成次生断层.文中提供了一种模拟正断层形成和演化的物理模拟实验方法,希望给石油地质工作者提供一点有益的启发.