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基于暂态特征分布的单端量后备保护自适应配合方案

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电力系统自动化 2023年第24期47卷 143-155页

作者：常娜娜宋国兵常仲学张晨浩郑玉平吴通华西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106 电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室江苏省南京市211106

单端量后备保护对保证配电网安全运行具有重要的作用,但其整定工作任务繁重、难以自适应逆变类分布式电源随机接入的场景。因此,亟须研究无需逐级整定的后备保护自适应配合方案。针对故障稳态阶段高比例新能源接入后短路电流受限导致传... 详细信息

单端量后备保护对保证配电网安全运行具有重要的作用,但其整定工作任务繁重、难以自适应逆变类分布式电源随机接入的场景。因此,亟须研究无需逐级整定的后备保护自适应配合方案。针对故障稳态阶段高比例新能源接入后短路电流受限导致传统阶段式配合的保护存在误动/拒动的问题,提出“暂态故障识别+稳态动作判别”的接力式反时限后备保护方案。首先,定性分析并用阻抗特性验证拓扑结构变化时故障分量瞬时实功率的暂态特征分布,提取有自然差异的最小适用频带内的时域信息,计算换流器未调节阶段的暂态能量。其次,给出全网统一反时限特性方程的参数选取原则,实现相邻保护间的自适应配合;构造基于稳态电压的动作判据,得到利用故障全过程电气量的单端量后备保护配合方案。最后,仿真验证所提方法在不同拓扑、分布式电源容量以及接入方式变化时的有效性。

关键词：后备保护分布式电源暂态稳态最小适用频带反时限特性自适应配合

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基于六次谐波分量的柔性直流电网后备保护

电网技术 2023年第2期47卷 784-792页

作者：贾科刘鑫钮厚敏温志文毕天姝新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

目前,国内外直流配电网工程多采用半桥子模块,同时配备低压断路器切除故障。然而,故障波形畸变造成的测量误差,可能使高速主保护动作性能下降或拒动。为保证柔性直流工程的安全可靠运行,有必要研究相关的后备保护方法。针对该问题,通过... 详细信息

目前,国内外直流配电网工程多采用半桥子模块,同时配备低压断路器切除故障。然而,故障波形畸变造成的测量误差,可能使高速主保护动作性能下降或拒动。为保证柔性直流工程的安全可靠运行,有必要研究相关的后备保护方法。针对该问题,通过分析换流设备闭锁后不同二极管导通组合对应的时频响应特性,确定六次谐波分量恒定存在的故障特征。进而提出一种基于六次谐波电抗量测的后备保护方法,利用保护测量电抗与动作电抗之间的关系,加之时序的配合使保护在各种故障情况下均能可靠动作。最后,在PSCAD/EMTDC电磁仿真平台搭建双端柔性直流配电网模型进行仿真验证。仿真结果表明所提保护方案仅利用单端信息可靠实现故障切除,且具有较强的耐受过渡电阻和噪声的能力。

关键词：柔性直流配电网换流设备闭锁六次谐波分量后备保护

基于未失真因子的LCC-MMC混合直流输电线路保护方案

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高电压技术 2022年第1期48卷 166-177页

作者：张大海武传健和敬涵倪平浩北京交通大学电气工程学院北京100044

多电源供电和多落点受电的直流电网技术是大规模可再生能源接入电网的有效方案。多端混合直流输电技术是未来直流电网发展的必然趋势。然而混合直流输电系统存在边界特性不统一、控制和故障响应特性不一致、分布电容影响难忽略的问题,... 详细信息

多电源供电和多落点受电的直流电网技术是大规模可再生能源接入电网的有效方案。多端混合直流输电技术是未来直流电网发展的必然趋势。然而混合直流输电系统存在边界特性不统一、控制和故障响应特性不一致、分布电容影响难忽略的问题,影响传统保护原理的可靠性。为此,根据三端混合直流输电系统的保护需求,提出一种基于未失真因子的纵联保护方案。利用不同故障位置线模电压衰减特性不一致的特性构造未失真因子,进而根据线路两侧线模电压的未失真因子比值特性识别区内、外故障。所提方案优点在于不受边界元件、控制策略、分布电容的影响。最后,通过仿真结果表明所提保护方案具备较强的耐受故障电阻、噪声干扰的能力,适用于混合直流输电线路。

关键词：混合直流输电线路后备保护线模电压未失真因子边界元件分布电容

适用于半桥型MMC附加限流控制的直流线路纵联保护方案

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电力自动化设备 2023年第1期43卷 150-158页

作者：束洪春任敏田鑫萃李涛薄志谦昆明理工大学电力工程学院云南昆明650051

半桥型模块化多电平换流器的附加限流控制能有效降低对线路保护速动性的要求、增强实体限流装置的限流效果,降低了故障暂态电流的上升梯度及其幅值,因此,基于故障暂态电流信息的直流线路保护会受到限流控制器影响。提出了计及附加限流... 详细信息

半桥型模块化多电平换流器的附加限流控制能有效降低对线路保护速动性的要求、增强实体限流装置的限流效果,降低了故障暂态电流的上升梯度及其幅值,因此,基于故障暂态电流信息的直流线路保护会受到限流控制器影响。提出了计及附加限流控制器影响的直流线路自适应纵联保护方案:利用极线电压及其零模电压变化率构成或逻辑来启动限流控制器;推导了限流控制器作用下的直流侧故障电流解析关系,并根据限流控制器对故障电流抑制程度和换流阀两侧的故障电流信息,建立了一种基于换流阀两侧差流的纵联保护方案。该方案仅用到各站端的本地量,通过与其对端换流站交换判别结果,其不受线路分布电容影响、无需多端数据同步,具有自适应性。大量仿真实验验证了利用限流控策略的有效性和保护方案的可靠性。

关键词：柔性直流输电限流控制策略换流阀差流纵联保护后备保护

基于时序配合的柔直配电网后备保护与控制协同方案

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电力系统自动化 2022年第2期46卷 137-145页

作者：郑涛吕文轩新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市102206

柔性直流配电网的故障主动控制与主保护协同方案能够有效克服传统保护方案的局限性,但在通信故障、隔离设备失灵等极端情况下其可靠性难以保证,亟须开展相关后备保护原理的研究。鉴于此,利用换流器的故障主动控制提出了一种基于本地电... 详细信息

柔性直流配电网的故障主动控制与主保护协同方案能够有效克服传统保护方案的局限性,但在通信故障、隔离设备失灵等极端情况下其可靠性难以保证,亟须开展相关后备保护原理的研究。鉴于此,利用换流器的故障主动控制提出了一种基于本地电流突变量极性的后备保护方案:基于换流器产生的电流突变信号,根据测量的电流突变量极性闭锁故障反方向的负荷开关,进而根据时序配合关系实现故障线路的可靠隔离。该方案不依赖于通信及直流断路器,通过换流器的故障主动控制,仅利用负荷开关实现故障隔离。文中进一步提出了一种后备保护加速策略,并结合不同拓扑分析了其实用性。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了四端柔性直流配电网模型,通过仿真验证了所提方案能够仅基于本地信息实现故障线路的快速选择性隔离。

关键词：故障主动控制本地量保护电流突变量极性柔性直流配电网后备保护

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基于瞬时功率相平面的柔性直流电网后备保护

高电压技术 2023年第3期49卷 1273-1283页

作者：王洪彬周念成廖建权范炳昕宋佳航倪静怡输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 四川大学电气工程学院成都610065

基于双端信息的柔性直流电网保护方法具有无需整定阈值、耐受过渡电阻能力强、保护线路全长、可靠性高等优势,可以弥补单端信息保护的缺陷。为实现直流电网线路故障的全范围检测,同时实现后备保护与主保护的协调配合,提出了一种基于故... 详细信息

基于双端信息的柔性直流电网保护方法具有无需整定阈值、耐受过渡电阻能力强、保护线路全长、可靠性高等优势,可以弥补单端信息保护的缺陷。为实现直流电网线路故障的全范围检测,同时实现后备保护与主保护的协调配合,提出了一种基于故障分量瞬时功率相平面的直流电网线路双端保护方法。首先建立多端柔性直流电网模型,利用回路分析法推导短路故障电流和电压,计算故障分量瞬时功率。然后分析不同故障类型下正负极故障分量瞬时功率的和差特征,分别利用功率差与功率和构造相平面,实现故障区域识别与故障选极。同时通过引入低电压判据,对故障分量瞬时功率重新进行计算,消除线路出口处存在保护死区的问题。该保护方法具有良好的选择性,能够保护线路全长,且具有较好的耐受过渡电阻能力。

关键词：柔性直流电网后备保护瞬时功率相平面故障区域识别故障选极

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基于系统电压分布曲线拟合的后备保护方案

电力系统保护与控制 2022年第16期50卷 95-104页

作者：宋国兵常娜娜侯俊杰常仲学郑玉平吴通华西安交通大学电气工程学院陕西西安710049 电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西西安710049 南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司江苏南京211106 智能电网保护和运行控制国家重点实验室江苏南京211106

拓扑结构的多样性和电源特性的复杂性使得基于稳态电流量的后备保护整定工作量大且失配现象时有发生,无需整定且具有自动配合功能的后备保护技术是继电保护工作人员追求的目标。在分析了传统反时限过流保护存在的问题和辐射状配电网正... 详细信息

拓扑结构的多样性和电源特性的复杂性使得基于稳态电流量的后备保护整定工作量大且失配现象时有发生,无需整定且具有自动配合功能的后备保护技术是继电保护工作人员追求的目标。在分析了传统反时限过流保护存在的问题和辐射状配电网正、负序电压故障分量分布特征的基础上,提出了基于系统电压分布曲线拟合的后备保护方案。所提方案利用综合电压序分量的系统分布与各级保护实现逐级配合的最小动作时间拟合具有反时限特性的动作曲线,得出拟合后的分段函数表达式。由其计算的保护动作时间可自动反映各保护与故障位置的拓扑关联关系,在满足选择性和快速性要求的前提下实现各级保护的自适应配合。DG接入不会改变综合电压序分量的分布特征,因而所提方法对含DG的网络具有自适应性。理论分析和仿真结果表明,所提方法可自动实现任一点故障时上下级保护的快速、逐级配合。

关键词：后备保护综合电压序分量曲线拟合自适应配合 DG接入

220 kV变电站主变低压侧跳闸典型故障分析与启示

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电力系统保护与控制 2021年第19期49卷 153-161页

作者：胡浩魏华跃刘国玉张人龙蔡正梓杨明华姜望国网北京市电力公司北京100031 国网山西省电力公司检修分公司山西太原030001

在各类电压等级的变电站故障之中,主变低压侧故障是较为常见的典型故障,此类故障往往依靠相关设备的后备保护动作切除,不可避免地扩大了故障范围｡为了解决此类问题,针对中性点经小电阻接地系统中一座220 kV变电站所发生的主变低压侧故障... 详细信息

在各类电压等级的变电站故障之中,主变低压侧故障是较为常见的典型故障,此类故障往往依靠相关设备的后备保护动作切除,不可避免地扩大了故障范围｡为了解决此类问题,针对中性点经小电阻接地系统中一座220 kV变电站所发生的主变低压侧故障,运用对称分量法,结合录波图、相量图对其保护动作情况进行了分析,指出主变出口低压侧母线桥绝缘击穿是造成此次死区故障的原因。剖析了具有接地故障表征的死区故障特征。进而从发挥运行值班人员的主观能动性、提升设备运维综合化水平、提升主配网一体化调控系统智能化水平及改变电网供电模式等多个角度,对未来如何防范和缓解此类故障的影响提出了建议。

关键词：主变低压侧故障后备保护小电阻接地系统故障分析微电网

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同塔双回线接地故障断路器误动的改进策略

高压电器 2022年第5期58卷 172-179页

作者：王英英王玉龙吕东晓赵青春李勇李会新国家电网公司华中分部武汉430000 柳焕章劳模创新工作室武汉430000 南京南瑞继保电气有限公司南京210000

双回输电线发生接地故障时,存在受助增或分汲影响的零序电流可能满足非故障线路高灵敏度零序反时限保护定值导致断路器误动的问题。针对该问题,文中分析了高压交流系统中双回线路发生接地故障时零序电流的分布机理及相邻非故障线零序反... 详细信息

双回输电线发生接地故障时,存在受助增或分汲影响的零序电流可能满足非故障线路高灵敏度零序反时限保护定值导致断路器误动的问题。针对该问题,文中分析了高压交流系统中双回线路发生接地故障时零序电流的分布机理及相邻非故障线零序反时限过流保护可能误动的原因。提出了一种高灵敏接地距离判据来提高零序反时限过流选择性,结合判据和电流分布特征提出了零序反时限过流自适应加速策略,该方法通过自适应改变零序加速系数保证故障线优先动作,避免相邻非故障线保护误动导致断路器无序动作。仿真结果表明,零序反时限过流保护优化推动了其定值一致性整定的可行性,降低了相邻非故障线断路器误动风险。

关键词：零序反时限加速双回线接地距离判据后备保护误动