大型交直流混联电网安全运行面临的问题与挑战 被引量：160

1

作者 董新洲 汤涌 +8 位作者 卜广全 沈沉 宋国兵 王增平 甘德强 侯俊贤 王宾 赵兵 施慎行 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期3107-3119,共13页

交直流混联电网是电网发展的新形态,具有脆弱性、可控性、连锁故障等特点。保证我国已经建成的大型交直流混联电网优质、高效、安全、可靠运行是重大而紧迫的国家需求。该文针对大型交直流混联电网安全运行所面临的问题,分析了混联电网... 交直流混联电网是电网发展的新形态,具有脆弱性、可控性、连锁故障等特点。保证我国已经建成的大型交直流混联电网优质、高效、安全、可靠运行是重大而紧迫的国家需求。该文针对大型交直流混联电网安全运行所面临的问题,分析了混联电网的结构特点和特性,凝练了亟待解决的两大科学问题和一项关键技术,从混联电网运行稳定特性分析及控制技术、混联电网故障特性分析与保护技术、混联电网仿真技术3个方面,分别剖析所存在的具体问题,给出了对这些问题的初步分析和解决思路,同时给出了可能的解决方案,为大型交直流混联电网安全运行研究指明方向。最后的仿真案例直观展示了这些问题的复杂性和解决问题的迫切性。 展开更多

关键词 交直流混联电网 连锁故障 脆弱性 控制 保护

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柔性直流输电网线路保护配置方案 被引量：82

2

作者 董新洲 汤兰西 +3 位作者 施慎行 邱宇峰 孔明 庞辉 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期1752-1759,共8页

受限于直流断路器开断能力,柔性直流电网的线路保护需要具有极快的动作速度。提出了柔性直流电网线路保护配置方案：主保护采用单端量保护原理以满足动作速度的要求,同时需要采取适当的解耦措施和故障选极方法,以及雷击、噪声等干扰的... 受限于直流断路器开断能力,柔性直流电网的线路保护需要具有极快的动作速度。提出了柔性直流电网线路保护配置方案：主保护采用单端量保护原理以满足动作速度的要求,同时需要采取适当的解耦措施和故障选极方法,以及雷击、噪声等干扰的识别方法,以保证保护的可靠性;后备保护采用灵敏性较高的双端纵联保护原理,包括行波差动保护和基于无功能量的方向保护,在时序上与主保护配合,同时在直流侧故障时要能够先于交流侧保护动作。比较分析了柔直电网线路保护和传统直流线路保护、交流线路保护配置方案的异同,对于我国在建的柔直电网具有重要参考价值。 展开更多

关键词 柔性直流 直流电网 线路保护 行波保护 电流差动保护

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基于单相电流行波的配电线路单相接地故障选线方法 被引量：78

3

作者 姜博 董新洲 施慎行 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第34期6216-6227,共12页

为解决现有单相电流行波选线方法有效时间窗短、存在死区,且受到现场电流互感器(current transformer,CT)配置方式的制约等问题,提出一种利用故障暂态单相电流和母线三相电压构造方向行波并进行故障方向识别的配电线路接地选线新方法。... 为解决现有单相电流行波选线方法有效时间窗短、存在死区,且受到现场电流互感器(current transformer,CT)配置方式的制约等问题,提出一种利用故障暂态单相电流和母线三相电压构造方向行波并进行故障方向识别的配电线路接地选线新方法。该方法选取一定数据窗内各线路单相电流和母线三相电压,利用单相电流与模量电压的线性组合,构造模量上的特征方向行波(characteristic directional traveling wave,CDTW)。通过二进小波变换求取CDTW在特定频带内的分解系数,进而计算出特征正、反向行波积分关系实现接地选线。数学证明与仿真结果表明,所提方法选线可靠性高,在故障全过程均有效,特征方向行波定义合理,且不受中性点接地方式等因素的影响。 展开更多

关键词 故障选线 配电线路 中性点非有效接地 单相接地故障 特征方向行波 零模 线模

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单相接地故障行波分析 被引量：57

4

作者 施慎行 董新洲 周双喜 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2005年第23期29-32,53,共5页

利用叠加原理和相模变换方法分析了单相经过渡电阻接地故障情况下初始行波波头;并利 用彼德逊法则分析了不同模量故障行波经过故障点时的行为,解释了模量行波交叉透射问题;最后 给出了单相接地故障行波分析结果。

关键词 单相接地 输电线路 故障行波 故障分析 彼德逊法则

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配电线路无通道保护研究 被引量：45

5

作者 施慎行 董新洲 +1 位作者 刘建政 薄志谦 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2001年第6期31-34,共4页

针对 35k V及以下中低压配电网中三段式电流保护动作速度慢、快速保护范围有限的缺点 ,提出了利用单端故障分量的快速保护新原理和构成方案。该保护利用线路对端断路器动作后所造成的本端故障分量的变化来识别保护区内外故障 ,克服了传... 针对 35k V及以下中低压配电网中三段式电流保护动作速度慢、快速保护范围有限的缺点 ,提出了利用单端故障分量的快速保护新原理和构成方案。该保护利用线路对端断路器动作后所造成的本端故障分量的变化来识别保护区内外故障 ,克服了传统电流保护延时较长的缺点。EMTP仿真结果证明了所提保护的正确性及有效性。 展开更多

关键词 配电线路 无通道保护 继电保护 电力系统 继电器

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行波特性分析及行波差动保护技术挑战与展望 被引量：50

6

作者 董新洲 雷傲宇 +2 位作者 汤兰西 王宾 施慎行 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2018年第19期184-191,共8页

行波差动保护以行波电气量构成,具有两个特点:行波是电压和电流的组合电气量,天然地包含了分布电容电流;行波是运动电磁场,传输时延是运动的必然属性。因此行波差动保护与电压等级、分布电容电流和线路长度无关。行波差动保护可以按照... 行波差动保护以行波电气量构成,具有两个特点:行波是电压和电流的组合电气量,天然地包含了分布电容电流;行波是运动电磁场,传输时延是运动的必然属性。因此行波差动保护与电压等级、分布电容电流和线路长度无关。行波差动保护可以按照暂态电气量构成,也可以按照稳态电气量构成,前者动作速度快,后者抗干扰能力强。行波差动保护可以应用于交流线路,也可以应用于直流线路。文中首先综述了国内外行波差动保护技术的研究现状,然后系统地总结了行波特性,接着指出了行波差动保护实际应用面临的挑战,最后重点分析了行波差动保护在特高压交流输电线路、直流输电线路和半波长交流输电线路上的应用,并展望了行波差动保护的发展前景。 展开更多

关键词 继电保护 行波差动保护 特高压交流输电 直流输电 半波长交流输电

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柔性直流电网线路超高速行波保护原理与实现 被引量：48

7

作者 汤兰西 董新洲 +2 位作者 施慎行 孔明 邱宇峰 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期3176-3186,共11页

柔性直流电网对于灵活消纳大规模可再生能源具有重要意义。柔性直流电网直流线路发生故障时,故障电流增长速度很快且完全不可控,再加上直流断路器难以开断大电流,因此要求直流线路保护必须具有极快的动作速度。文章分析了直流线路发生... 柔性直流电网对于灵活消纳大规模可再生能源具有重要意义。柔性直流电网直流线路发生故障时,故障电流增长速度很快且完全不可控,再加上直流断路器难以开断大电流,因此要求直流线路保护必须具有极快的动作速度。文章分析了直流线路发生故障后的故障行波特征,在此基础上提出基于单端量初始行波的保护方案;分析了雷击干扰的行波特征,提出了雷击干扰的快速识别方法,在保证保护动作速度的同时极大地提升保护可靠性。根据所提的线路保护方案,设计并实现了保护装置样机。通过大量测试验证了保护样机的性能。 展开更多

关键词 柔性直流 直流电网 线路保护 故障行波 雷击干扰

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考虑参数依频变化特性的辐射状架空配电线路行波传播研究 被引量：40

8

作者 王珺 董新洲 施慎行 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第22期96-102,16,共7页

为了精确地描述行波在架空配电线路上的传播过程,挖掘所携带的故障信息应用于故障检测,结合配电线路特点,就三相线路不对称、线路频率传输特性、线路长度等对行波传播造成的影响进行了大量的数值计算和仿真分析。研究表明:依然可以使用... 为了精确地描述行波在架空配电线路上的传播过程,挖掘所携带的故障信息应用于故障检测,结合配电线路特点,就三相线路不对称、线路频率传输特性、线路长度等对行波传播造成的影响进行了大量的数值计算和仿真分析。研究表明:依然可以使用解耦变换对不对称线路进行近似解耦,解耦后零模行波出现一定的衰减和色散,但是在短线路下,零模行波的衰减主要集中在高频带,在工频电流的影响下,零模行波的分辨率明显高于线模行波。该研究突出了行波传播特性在配电网的表现形式,可为完善配电线路行波故障检测技术提供理论依据。 展开更多

关键词 配电系统 行波 频率特性 相模变换 小波变换

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基于本地信息的系统保护 被引量：37

9

作者 董新洲 丁磊 +4 位作者 刘琨 施慎行 王宾 崔柳 薄志谦 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第22期7-13,共7页

针对大停电事故,分析了现有继电保护和紧急控制所存在的问题,提出既保护设备又能兼顾系统安全的系统保护准则。根据此准则,设计了一种基于本地信息的系统保护构成方案。所提保护方案由3部分构成:因故障设备停运而引起的潮流转移识别、... 针对大停电事故,分析了现有继电保护和紧急控制所存在的问题,提出既保护设备又能兼顾系统安全的系统保护准则。根据此准则,设计了一种基于本地信息的系统保护构成方案。所提保护方案由3部分构成:因故障设备停运而引起的潮流转移识别、自适应过负荷保护和快速减载策略,其中的潮流转移识别使用因故障引起开关跳闸所产生的二次扰动信息构成,不需要获得广域系统信息,实时性好,具有实现的可能性。初步的仿真结果证实了所提出的系统保护方案的正确性和有效性。 展开更多

关键词 潮流转移 本地信息 系统保护 二次扰动信息 减载策略

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配电线路单相接地行波保护的原理与算法 被引量：36

10

作者 董新洲 王珺 施慎行 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期154-160,6,共7页

为识别中性点非有效接地系统单相接地故障,提出了一种配电线路单相接地行波保护方案。它根据线路侧初始电流行波与母线端初始电压行波的极性关系构成故障方向判别元件。为了提高保护的可靠性,同时有效区分单相接地故障和相间故障,利用... 为识别中性点非有效接地系统单相接地故障,提出了一种配电线路单相接地行波保护方案。它根据线路侧初始电流行波与母线端初始电压行波的极性关系构成故障方向判别元件。为了提高保护的可靠性,同时有效区分单相接地故障和相间故障,利用工频电流和电压信号构成闭锁判据。讨论了该保护的原理、算法和构成方案并分析了其动作特性。仿真表明,该保护能够很好地解决中性点非有效接地系统单相接地保护问题,具有动作可靠、迅速,构成简单等特点,并且不受中性点接地方式的影响。 展开更多

关键词 继电保护 配电线路 中性点非有效接地 单相接地保护 行波 小波变换

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自适应时频窗行波选线方法研究 被引量：34

11

作者 姜博 董新洲 +1 位作者 施慎行 王宾 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第24期6387-6397,共11页

数字化行波选线方法与行波分析所选的时间窗宽度、频带范围密切相关,时频窗的选择在一定程度上决定了行波选线的性能。提出一种利用自适应时频窗的高可靠性行波选线新方法。该方法利用线路零模电流行波两两之间的交叉小波变换(cross wav... 数字化行波选线方法与行波分析所选的时间窗宽度、频带范围密切相关,时频窗的选择在一定程度上决定了行波选线的性能。提出一种利用自适应时频窗的高可靠性行波选线新方法。该方法利用线路零模电流行波两两之间的交叉小波变换(cross wavelet transform,XWT),自适应求取出零模电流行波相关性较强的时频窗,作为行波选线的时频窗,同时计算出零模电流行波在该时频窗内的相位差。最后通过自适应时频窗内的零模电流二进小波变换模极大值进行选线,确定故障线路。所提方法充分结合了复小波变换在频带分析方面的优势和实小波变换在突变检测方面的优势。理论分析与仿真结果表明,所提方法选线可靠性高,交叉小波变换应用合理,且不受中性点接地方式、线路结构等因素的影响。 展开更多

关键词 故障选线 中性点非有效接地 单相接地故障 行波 交叉小波变换 零模

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新型输电线路单端电气量组合故障测距方法及其试验研究 被引量：34

12

作者 许飞 董新洲 +1 位作者 王宾 施慎行 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期37-42,共6页

针对原有的组合测距方法中阻抗法测距精度较低、划定故障范围较大而导致可能出现精确行波测距失败的问题,提出采用基于分布参数模型的阻抗法配合行波法构成新型单端组合测距算法,进而在高精度故障录波与测距系统硬件平台上实现了所提出... 针对原有的组合测距方法中阻抗法测距精度较低、划定故障范围较大而导致可能出现精确行波测距失败的问题,提出采用基于分布参数模型的阻抗法配合行波法构成新型单端组合测距算法,进而在高精度故障录波与测距系统硬件平台上实现了所提出的方法,并用RTDS和暂态行波保护测试仪对该方法进行了系统的测试检验。测试结果表明,所提故障测距方法在测距精度、测距稳定性和鲁棒性等方面都有了提高。最后分析了所提方法产生误差的原因。 展开更多

关键词 输电线路 故障测距 行波 暂态行波保护 高精度故障录波与测距装置

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单相接地故障下第2个反向行波识别的新方法 被引量：30

13

作者 施慎行 董新洲 周双喜 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期41-44,59,共5页

在三相线路上发生单相接地故障时,线模行波极性受保护线路两侧的母线结构和测量点行 波大小的影响,基于单端线模行波极性正确识别第2个反向行波是故障点反射波还是对端母线反 射波非常困难。针对此问题,提出了不受线路两侧母线结构影响... 在三相线路上发生单相接地故障时,线模行波极性受保护线路两侧的母线结构和测量点行 波大小的影响,基于单端线模行波极性正确识别第2个反向行波是故障点反射波还是对端母线反 射波非常困难。针对此问题,提出了不受线路两侧母线结构影响的第2个反向行波识别新原理,若 第2个到达测量点的反向行波中零模与线模行波极性相同,则为故障点反射波;若零模与线模行波 极性相反,则为从故障点透射过来的对端母线反射波,大量EMTP仿真证明了此原理清晰、可靠, 方法有效、正确。 展开更多

关键词 行波 单相接地故障 输电线路 行波极性

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配电网单相接地故障选线典型方法实验研究 被引量：30

14

作者 姜博 董新洲 施慎行 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期67-74,共8页

为验证小电流接地配电系统中各种单相接地故障选线方法的性能,利用暂态行波保护测试仪、宽频功率放大器和自行开发的小电流接地选线装置搭建了测试平台,模拟了不同故障条件和线路结构下的故障,对几种典型的选线方法进行了测试实验,并给... 为验证小电流接地配电系统中各种单相接地故障选线方法的性能,利用暂态行波保护测试仪、宽频功率放大器和自行开发的小电流接地选线装置搭建了测试平台,模拟了不同故障条件和线路结构下的故障,对几种典型的选线方法进行了测试实验,并给出了不同选线方法的有效域。结果表明,所搭建的测试平台能够有效进行选线方法实验;行波选线法优势明显,但在分支线路故障或较小故障初相角条件下可靠性降低;暂态信号选线法在较大过渡电阻或较小故障初相角条件下可靠性降低。行波选线法和暂态信号选线法结合可提高选线可靠性。 展开更多

关键词 故障选线 配电 中性点非有效接地 单相接地故障 行波 暂态 实验

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极化电流行波方向继电器 被引量：28

15

作者 董新洲 王世勇 施慎行 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2011年第21期78-83,100,共7页

电容式电压互感器不能有效传变宽频带的电压故障行波信号,使得传统利用电压故障行波构成行波方向继电器的保护算法不能应用于实际电力系统保护中,为此提出了一种极化电流行波方向继电器。该方向继电器以电压故障行波中工频分量初始极性... 电容式电压互感器不能有效传变宽频带的电压故障行波信号,使得传统利用电压故障行波构成行波方向继电器的保护算法不能应用于实际电力系统保护中,为此提出了一种极化电流行波方向继电器。该方向继电器以电压故障行波中工频分量初始极性与电流故障初始行波的波头极性相比较判定故障方向,解决了传统行波方向继电器因不能有效获取宽频带电压故障行波而无法应用于实际电力系统保护的问题。文中给出了极化电流行波方向继电器的基本原理及保护算法,并用电磁暂态仿真软件ATP(alternative transient program)进行了大量的仿真。仿真结果表明,新的方向继电器动作速度快,不受故障类型、故障距离、过渡电阻和电流互感器饱和的影响,具有良好的动作特性。 展开更多

关键词 故障行波 方向继电器 工频分量 小波变换 行波保护

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现代配电网健康指数理论及其应用研究 被引量：28

16

作者 马钊 周莉梅 +5 位作者 袁海文 施慎行 刘颖异 尚宇炜 盛万兴 苏剑 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期130-140,共11页

针对现有电网健康指数研究重点关注单体价值较高的高压设备,而相对粗放地定性评估量大面广的配电设备,研究对象尚未从设备扩展至网络,研究方法欠缺深入地理论研究和信息规律挖掘等现状,该文系统地探讨了配电网健康指数理论的研究及应用... 针对现有电网健康指数研究重点关注单体价值较高的高压设备,而相对粗放地定性评估量大面广的配电设备,研究对象尚未从设备扩展至网络,研究方法欠缺深入地理论研究和信息规律挖掘等现状,该文系统地探讨了配电网健康指数理论的研究及应用情况。首先概述设备健康指数的概念和研究现状,提出配电网健康指数的定义、等级划分、计算方法与模型;其次以南京和北京某试点区域的110kV变电站作为网络研究对象,计算了它们的健康指数并分析了自然因素对架空线路健康状态的影响,验证了健康指数计算模型的合理性和有效性;然后提出了配电网健康指数的应用场景;最后,总结了未来配电资产管理的发展趋势以及配电网健康指数理论及工程实现体系深化研究对未来配电资产管理的重要意义。 展开更多

关键词 现代配电网 健康指数理论 关键特征量集 多源信息融合 引导学习 知识资产

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基于单相电流行波的故障选线原理研究 被引量：20

17

作者 施慎行 董新洲 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2008年第14期13-16,共4页

为解决小电流系统行波故障选线现场应用问题,提出了一种基于单相电流行波的故障选线原理:不管是故障相还是非故障相,故障线路单相接地故障相电流初始行波远大于非故障线路,且故障线路行波与非故障线路行波极性相反。该故障选线方法既不... 为解决小电流系统行波故障选线现场应用问题,提出了一种基于单相电流行波的故障选线原理:不管是故障相还是非故障相,故障线路单相接地故障相电流初始行波远大于非故障线路,且故障线路行波与非故障线路行波极性相反。该故障选线方法既不需要配备专用的零序电流互感器,也能克服两相或多相电流行波选线现场接线复杂且易于出错的不足;既能够满足电缆出线小电流系统的选线需要,也能满足架空出线系统的选线需要。仿真实验结果表明:所提方法是正确可行的。 展开更多

关键词 故障选线 电流行波

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印度大停电与继电保护的三大功能 被引量：23

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作者 董新洲 曹润彬 +2 位作者 王宾 施慎行 Dominik Bak 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期19-25,共7页

简介了印度电网在2012年7月30日和7月31日发生的两起大停电事故。两起事故均起源于同一回输电线路距离保护Ⅲ段因过负荷保护动作跳闸,并导致其他设备继电保护的不合理动作而引发连锁跳闸,造成大面积停电。印度大停电事故暴露了现有电力... 简介了印度电网在2012年7月30日和7月31日发生的两起大停电事故。两起事故均起源于同一回输电线路距离保护Ⅲ段因过负荷保护动作跳闸,并导致其他设备继电保护的不合理动作而引发连锁跳闸,造成大面积停电。印度大停电事故暴露了现有电力系统的脆弱性,尤其是继电保护在过负荷和系统振荡情况下的动作缺陷。基于对停电事故中继电保护行为的分析,提出了满足现代电网需求的继电保护三大功能:面向系统安全的系统保护功能、预防性保护功能和快速切除故障设备功能。 展开更多

关键词 印度大停电 过负荷 继电保护 预防性保护 系统保护

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新型配电线路自动化模式 被引量：22

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作者 董新洲 施慎行 +2 位作者 王宾 孔玮 薄志谦 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2007年第3期1-7,共7页

为了实现配电线路故障的快速、有选择性的切除、隔离与恢复,缩小停电面积并减小停电时间,提出一种新型配电线路自动化系统。新系统由断路器、配电线路无通道保护DNCP(distribution line non-communication protection)和备用电源自动投... 为了实现配电线路故障的快速、有选择性的切除、隔离与恢复,缩小停电面积并减小停电时间,提出一种新型配电线路自动化系统。新系统由断路器、配电线路无通道保护DNCP(distribution line non-communication protection)和备用电源自动投入单元三部分组成。配电线路发生故障后,故障区段两端的断路器在配电线路无通道保护的作用下动作跳闸,切除故障部分;失去电源的非故障区段在备用电源自动投入单元的控制下,投入备用电源,恢复相应区段的正常供电。新模式切除故障只需要一次断路器动作,一条具有6分段的配电线路最长故障切除时间小于1.1 s,非故障区段失电时间小于1.2 s。 展开更多

关键词 配电线路 自动化 断路器 方向过电流保护 无通道保护

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一种识别输电线路单相接地故障下第二个反向行波的方法 被引量：19

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作者 雷傲宇 董新洲 施慎行 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期2151-2158,共8页

识别第2个反向行波来自于故障点反射波还是对端母线反射波是单端行波测距和行波测距式距离保护的关键。基于输电线路单相接地故障的交叉透射现象,提出一种不受线路两侧母线结构影响的识别第2个反向行波的新方法。首先利用初始行波与第2... 识别第2个反向行波来自于故障点反射波还是对端母线反射波是单端行波测距和行波测距式距离保护的关键。基于输电线路单相接地故障的交叉透射现象,提出一种不受线路两侧母线结构影响的识别第2个反向行波的新方法。首先利用初始行波与第2个反向行波进行初步测距,判定故障区域;然后根据故障区域确定第2个反向行波的特征波对;最后根据第2个反向行波与其特征波对的极性关系判断第2个反向行波的来源,若第2个反向行波与特征波对的极性相同,则为来自故障点的反射波;若极性相反,则为来自对端母线的反射波。大量EMTP仿真验证了所提方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 行波 单相接地故障 交叉透射 单端测距 测距式距离保护

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