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.     

基于电容参数识别的永久性故障判别方法

提出一种适用于双端带并联电抗器输电线路单相重合闸永久性故障的判别方法.该方法以线路瞬时性故障模型为参考模型,建立参数识别网络方程,将线路电容参数作为待求解参数,根据电容计算值与实际值差异实现故障性质的判别.如果电容求解值与实际差异很小,则实际故障模型与参考模型一致,判为瞬时性故障;如果电容求解值与实际值差异大,则实际故障模型与参考模型不一致,判为永久性故障.该方法仅利用双端并联电抗器电流量,原理简单,易于实现,且不受低频振荡分量影响.ATP仿真表明,该方法能够有效区分瞬时性故障和永久性故障,能够提高单相自适应合闸动作的成功率.     

利用最小二乘拟合算法的三相重合闸永久性故障判别

为解决单相接地永久性故障判别灵敏度不足的问题,提出采用并联电抗器零模电流不同频率分量比值特征的三相自适应重合闸故障性质判别方法.通过分析单相接地故障时的并联电抗器零模电流,发现不同故障性质情况下其自由振荡频率不同,据此建立了包含衰减非周期分量及不同自由振荡频率分量的并联电抗器零模电流识别模型.当输电线路发生故障且两侧断路器跳开后,将并联电抗器零模电流作为已知量,利用最小二乘拟合算法求取其不同频率分量的幅值,根据各频率分量电流幅值对比关系实现永久性故障判别.EMTP仿真表明,该方法适用于单端及双端带并联电抗器线路,且不受过渡电阻、故障位置的影响,灵敏度高.     

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.     

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.     

750kV输电线路单相重合闸仿真研究

对超高压输电线路单相接地故障切除后的潜供电流进行了分析,建立了带并联电抗器的超高压输电线路单相重合闸动作的基于MATLAB的仿真模型,提出了一种新的并联电抗器中性点电抗取值的计算方法以及潜供电流电弧模型.对750 kV输电网络单相接地故障和单相重合闸动作进行了实例仿真计算.仿真结果表明,并联电抗器中性点小电抗的取值是合适的.     

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。     

超高压输电线并联电抗器的匝间短路保护

并联电抗器是超高压及以上等级输电系统中的关键设备,其运行状况对整个系统的安全运行起着决定性作用.针对目前并联电抗器故障率较高,尤其是匝间故障保护性能的缺陷,基于对并联电抗器匝间故障的序网图以及故障序分量的分析,提出了负序功率方向原理的新匝间短路保护.通过对并联电抗器的匝间故障、区内、区外接地故障以及由单相重合闸引起的非全相运行状态等情况的研究与仿真测试,表明负序功率方向保护不仅能在各种系统故障及运行情况下做出正确判断,更提高了对并联电抗器匝间故障保护的灵敏度.该保护利用故障负序分量计算实现,受励磁涌流等因素影响小,且其原理清晰,易于实现.     

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．