线路保护

新能源经交流线路送出时，由于其弱馈性和受控特性，传统的工频量保护难以适用，而行波保护能够在新能源控制系统介入导致故障特性发生较大变化之前完成故障识别，是目前解决新能源送出线路工频量保护问题的有效途径之一。然而现有的单端行波保护方案无法准确识别区内近端故障和区内末端故障，因此文中分析了区内和区外故障情况下行波的折反射过程，并利用电压行波零模分量与线模分量到达保护安装处的时间差对故障位置进行初判；针对基于时间差难以准确识别的区内近端故障和区内末端故障，进一步挖掘电压行波的极性特征，利用首个反极性的电压行波和故障初始电压行波到达保护安装处的时间差与故障位置的关系来识别区内近端故障，利用前2个电压行波的极性关系来识别区内末端故障。仿真结果表明，该方案能够快速识别区内外故障，并且具有较好的耐过渡电阻能力。

针对限流电抗器安装在换流站出口，基于线路边界元件特性的多端柔直电网线路保护难以适用的问题，提出了基于换流站不同出线低频暂态能量比值的多端柔直电网线路保护方案。首先，通过分析故障后模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)在直流侧呈现的阻抗频率特性，推导出实际频率大于谐振频率时MMC等效阻抗呈感性。然后，通过分析母线处电压行波折射系数的幅频特性可知，折射过程会对故障电压行波中的低频分量具有较明显的衰减作用，并以此为依据分析区内外故障时线路两侧换流站不同出线低频暂态能量比值的差异，可利用此差异识别故障。最后，PSCAD/EMTDC的仿真结果表明，所提保护方案能够可靠识别故障，不依赖线路边界元件，且具有一定的耐过渡电阻能力。

柔性直流电网故障电流上升速度快与电力电子器件过流能力弱形成突出矛盾，线路保护需要在数毫秒级完成故障判别，输电线路精确参数的获取对于提升继电保护的性能至关重要。然而直流系统中缺乏稳定基频，导致输电线路相关参数难以获取、保护实现较为困难。针对柔性直流线路频变参数难以获取的问题，提出基于半桥模块化多电平换流器(half bridge modular multilevel converter, HB-MMC)特征信号注入的柔性直流线路频变参数辨识方法。首先通过换流器控制在线路中注入特定频率信号，然后利用快速傅里叶分解提取不同频率的信号并计算指定频率下的线路参数，最后依据不同线路参数的频变特性拟合出对应的幅频特性曲线。仿真表明，所提参数辨识方法可以准确拟合保护所需直流线路频变参数，参数辨识频段内相对误差小于1.5%。

电力电子换流器的引入改变了传统电网的故障特性，当交流线路发生故障后传统差动保护难以满足保护需求，易出现灵敏度降低甚至拒动风险。针对此问题，提出基于故障全电流多阶突变的交流线路保护原理。该保护以故障发生后线路两侧电流波形形变特征、突变特征的规律变化为基础，通过矩阵梯度算法对两侧全电流信号进行突变特征值的提取，即对两侧全电流信号的突变程度进行描述，进而构造纵联保护。相比于传统暂态量的快速保护无须提取固定频段特征，所提方法克服了在短路电流受控情况下利用周期分量算法无法精准提取固定暂态量的问题，相比于直接采用常规暂态信号的保护，具备较好的耐受过渡电阻以及噪声的能力。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了换流器并网系统的仿真模型并校验了保护的有效性，所提保护故障识别时间小于7.5 ms，即使在经100 Ω的过渡电阻故障情况下，仍然具有较高的灵敏度，能较好地满足换流器并网线路对保护速动性与选择性的需求。

针对继电保护光纤复用通道，研究了基于2M光接口的光纤复用通道时延、误码性能以及继电保护设备与SDH设备2M光接口直连的互通性能。试验结果显示保护装置和SDH设备直连互通性能良好，继电保护装置误码数和丢包数的变化量为零、无任何通道异常和告警信息。在浙江电力现网中采用2M光接口直连的两套220kV线路保护运行情况正常，为后续SDH设备2M光接口在浙江电力继电保护系统中的推广应用提供一定的参考依据。

分布式静止串联补偿器(distributed static series compensator, DSSC)通过调节注入线路的电压可改变线路功率，优化电网潮流分布。针对现有交流线路保护算法难以适应DSSC串入线路运行的问题，提出了抑制DSSC对线路保护影响的方法。首先，分析了DSSC对交流线路保护的影响，证明了DSSC注入电压可能改变距离保护的阻抗测量值，导致距离保护有拒动或误动的风险。然后，提出了利用DSSC本体过流保护快速将DSSC旁路、或基于故障辅助判据主动将DSSC注入电压降为0的方法，以抑制不同类型的线路故障时DSSC对线路保护的影响。最后，基于硬件在环RTDS实时仿真平台以及浙江湖州DSSC示范工程现场进行试验，验证了所提抑制DSSC对交流线路保护影响的方法的有效性。

近年来，智能变电站相关专业技术取得了长足发展。电子式互感器、合并单元、智能终端等新设备大量应用，智能IED设备的布置方式由二次小室向户外柜、预制舱等就地化方式过渡，新技术、新设备的应用和安装方式的变化给二次专业带 来了新的问题。在现有基础上进一步提高系统性能，解决智能变电站发展过程中出现的新问题，沿原有模式和轨道的提升空间有限，需要有突破性的技术创新和运维模式变革。综合上述智能变电站的问题与需求，我司提供了就地化整站解决方案。

本项目根据现有110kV典型变电站系统图纸资料及设备参数，按照1/80的比例分别研发设计乐高式可拆解培训变电站培的各类设备模型以及其相关配套元件的2D和3D电子版设计图纸，共建立了23套模型模型为110kV电压等级变电站模型，采用沙盘立体布置形式，各设备元件式样采用模块积木形式，模型完全按照实际变电站的现场一次设备的外观、功能设计倒模制造，外形尺寸以实际变电站按比例缩小制作，各部件如：隔离开关、断路器、变压器、电流互感器、电压互感器、避雷器、中央门形架、出线门形架、支持缘子、母线构架、架空线等都采用工程朔料等，可任意拆卸组装。模型形象逼真，可任意拆卸拼装，能根据变电站的规模大小随意增加或减少设备的数量及其相关配套件。 通过研发乐高式可拆解变电站模型，建立一套变电一次设备接线方式与运行操作研究与技术考核、技能鉴定、评价、培训的交互式模型工具，提高技能人员电网运行管理能力及应急事故演练能力。而且因其占地较小，可以通过建立多套模型进行多个变电站之间负荷潮流的直观模拟，对环网并解列、线路保护等知识均可开展培训评价。同时达到可以随时随地进行培训的效果，节省了宝贵的土地资源及以前需到各个变电站轮训所产生的培训交通费、餐费、住宿费等费用。