差动保护

移相变压器是一种经济型的潮流调节设备，可提高电网运行的安全性和经济性。为了实现分接开关可控移相变压器工程化应用，首先，针对电流电压互感器配置情况，提出了移相变压器的主保护配置方案，并分析了各保护元件的保护范围。其次，提出了基于控保协同的差动计算自适应调整策略，可根据分接开关的实时档位实现移相变压器差动保护计算的自适应调整。接着，给出了基于移相变压器差动平衡的各侧电流校验方法，可用于校验电流互感器的接入极性和参数。最后，通过仿真和实际波形，分析了不同故障下和空充时的波形特征以及保护的适应性，并证明了所提方法和保护配置的有效性。

海上风电柔性直流输电系统的故障特性有别于常规电力系统，因此常规继电保护方案应用于海上风电柔性直流输电系统时可能存在适应性不足的风险。分析了海上风电柔性直流输电系统故障情形下，不对称的电气量引发的谐波分量以及故障穿越过程中的负序抑制、限流措施对差动保护的影响。推导了计及序分量的差动保护灵敏度计算式并进行适应性分析，指出故障情形下的奇次谐波容易对差动保护产生影响，负序抑制及限流措施也将导致差动保护灵敏度下降。结合实际示范工程的仿真系统进行了大量仿真计算，结果表明，常规差动保护方案的灵敏性、可靠性均存在下降的问题。

通过对差动保护比率制动整定中动作电流与制动系数等关系分析 ,澄清了以往整定中的一些错误概念 ,并介绍了差动保护比率制动的整定步骤。

报告以扬州广陵新城高可靠性示范区建设为载体，首先介绍了扬州栖月苑小区中低压全系统旁路不停电作业实施案例，针对多工种联合开展旁路不停电作业方式进行分析，提出完整的旁路作业原理和作业方案，展示了旁路快插转接电源箱和低压旁路系统快速接入应用实践，支撑旁路作业进一步推广应用。然后介绍了广陵新城配电网“双花瓣”网架构建实践案例，简要介绍了“光纤纵联方向速动面保护技术”和“光纤就地差动保护技术”在配网“双花瓣”网架中的应用成效。

为了解决常规纵差保护难以适用于低频系统的问题，通过分析低频系统的序分量抑制策略，并根据低频系统故障进入稳态后单侧有负序注入的特征，提出一种基于稳态负序分量的主变差动保护方法。为防止该差动保护在区外故障时因电流互感器饱和出现误动，通过对比分析三类制动电流计算方式的制动性能，得到了差动保护的制动方程和制动系数。为解决励磁涌流、电流互感器断线可能导致误动的问题，提出了相电压突变量的差动保护开放条件。仿真分析表明，该方法能够灵敏反映区内金属性故障及轻微故障，在区外故障伴随电流互感器饱和时有可靠的制动裕度。

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。

针对大量分布式电源(distributed generation, DG)接入配电网对传统保护带来的新挑战，提出了一种基于负序量排序与5G通信相结合的配电网有界面保护原理。为实现保护范围的有界及灵活配置，并应对极端工况下的主判据失效问题，设计了一种免整定的实测-补偿电压幅值比较判据。在信息交互方面，结合配电网通信特点，提出了带时标的5G通信方式，进一步降低了所提保护对同步通信的要求。仿真结果表明，对于带不可测分支的线路，所提判据均可成功应用，并且不依赖于数据同步通信。相较于传统三段式电流保护，保护新方案能够大大提升配电网的故障切除速度，保证故障极限响应时间均在90 ms以内。在数十欧姆的相间弧光过渡电阻和接地电阻的情形下，该方案仍能具有良好的故障辨识能力。相比于幅值差动保护，所提保护具有对不可测分支更强的适应性和动作稳定性。

针对5G通道承载配电网线路差动保护业务时数据流量大的问题，提出了考虑通信流量控制的配电网线路5G差动保护方案。从差动数据的发送频率、报文内容和报文类型入手，优化发送策略、简化数据格式、提高报文效率，并在此基础上优化差动保护数据同步方案和CT（电流互感器）饱和判别逻辑，大幅降低了数据流量，且不影响差动保护的性能，同时仍具备通道监视的功能。最后通过实验验证了该方案具备工程应用推广价值，为5G通信技术承载配电网差动保护业务的实用化提供了借鉴。

日前，辽宁省朝阳市220千伏上台风电场、220千伏陈杖子风电场送出线路同时T接在已运行的220千伏晶澳光伏电站的送出线路220千伏华八线上，标志着国内首套220千伏线路四端光纤电流差动保护装置实现全接线运行。

智能电网是全球电力行业的新话题，不同的国家都在以自己的方式研究和实践智能电网，随着光纤技术的发展，当前国内基于光纤技术的电子式互感器在数字化变电站中广泛应用，并取得重大进展，IEC61850正在从变电站走向整个电力行业自动化领域，相关技术越来越成熟，它克服了传统互感器绝缘复杂、体积大且笨重、易饱和等缺点，为光纤技术在发电机保护进一步发展和应用创造了条件。基于光纤技术的数字化电厂的发展可以降低发电成本、提高电能质量、减少设备故障率，最终实现电厂的安全运行和节能增效。基于上述情况，本项目针对基于光纤技术的光学电流互感器的数字化发电机保护关键技术进行了深入的研究，并开展光纤回路的功能定义、接线技术、标识等方面设计及应用。 本项目创新点有：1）提出基于光学电流互感器的多种多重差动保护方案，提高了内部故障主保护整体性能，是光学电流互感器在发电机组上的首次应用。2）设计并研制了发电机专用光学电流互感器，克服了传统互感器绝缘复杂、体积大且笨重、易饱和等缺点，适用于发电机恶劣运行环境。3）基于介质黏带减振的光学互感器抗振动技术，从而实现了对传感光纤的振动缓冲，提高了传感环的抗振动能力。4）集成式光纤测温精度补偿技术，在温度循环试验中比差变化小于0.15%，角差变化小于1分，均远优于国标。5）新型光纤接线技术，解决光缆分理、接入等问题，实现光纤的在线维护。本项目成果从根本上解决了发电机继电保护技术现存的请多问题，是国内外唯一基于光纤技术应用光学互感器的发电机保护，它在主保护性能、变频相量算法精度等方面均优于常规发电机保护。与国内外现有光学互感器相比，项目研制的发电机专用光学互感器安装灵活、电流线性测县范围更广、具有更好的振动和温度特性。本项目成果，获得专利授权4项，发表论文2篇，成果鉴定报告1项。