系统故障

介绍了中性点接地方式、小电流接地系统故障特征与选线原理、小电流接地选线配置原则与应用要点、单相接地现场测试及应用情况。

电源系统可靠与否，对发电厂及变电站的安全运行起着安全稳定运行至关重要的作用，是电网安全稳定运行的保障。 进一步推进交直流电源系统管理专业化和精益化，提高交直流电源系统可靠性，避免因电源系统故障导致事故事件发生或扩大。

近年来，因站用交直流系统配置不合理、级差配合不当、维护不到位等问题导致的继电保护拒动、全站失压、变电站火灾等事故在国内又有所冒头，给电网的安全运行带来较大威胁。

高比例新能源接入下新型配电系统故障特性发生显著变化，运行方式多变、短路电流受限。电弧类早期故障是系统发生短路前的征兆，通过提前对早期故障的有效识别能够避免新型配电系统短路故障难以隔离的问题。首先，建立了早期故障的电气量与温度量定量解析模型，通过理论分析指出仅依靠单一的电气量或温度量均难以实现可靠的检测；然后，综合电信号的快速性和热信号的高灵敏性和可靠性，将电弧功率作为复合特征量来判别早期故障，提出了结合电流量与温度量的早期故障检测方法；最后，通过PSCAD仿真、现场数据及实验室模拟故障试验证明了该方法的有效性。

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。

由于新能源发电设备的弱支撑性，新能源高占比的受端电网的电压支撑强度难以满足系统安全稳定运行的要求。为了解决现有静止无功发生器(static var generator, SVG)配置方法未能充分提升系统小干扰电压稳定性和暂态电压稳定性的问题，提出了一种综合考虑系统小干扰电压稳定和暂态电压稳定的SVG优化配置方法。首先，在第一阶段考虑SVG投资运行总成本和系统小干扰电压稳定裕度，在第二阶段引入SVG接入对系统故障后暂态电压稳定裕度的影响。然后，利用基于组合赋权法和相对熵距离的改进理想解法得到最优配置方案。最后，应用PSD- BPA对新能源高占比受端电网算例进行分析，验证了所提配置方法能充分发挥SVG对系统电压稳定的提升作用。

针对目前基于多馈入相互作用因子(multi-infeed interaction factor, MIIF)同时换相失败评估准确度不足的问题，首先阐明了多馈入高压直流系统中交流系统故障后暂态无功功率的作用机理，揭示了无功功率和电压之间复杂的相互作用对MIIF的显著影响。其次，提出了一种考虑到无功功率和电压相互作用的改进MIIF因子，用于衡量多馈入直流系统之间的相互作用，分别计算了交直流系统间无功功率不平衡引起的电压降和直流换流站间无功功率传输引起的电压变化。然后，基于最小关断角定理，综合考虑了暂态无功功率和电压特性的影响，提出了临界同时换相失败因子(critical simultaneous commutation failure factor, CSCFF)及其计算表达式。通过比较MIIF和CSCFF，提出了一种同时换相失败评估方法，在评估同时换相失败时具有更高的准确性。最后，利用PSCAD/ EMTDC平台构建了双馈入和三馈入高压直流仿真模型，验证了所提方法在不同故障类型、耦合阻抗和故障严重程度下的有效性和适用性。

随着电力电子技术的快速发展，直流配电系统因其高效、环保、灵活等优点，在电力系统中得到了广泛应用。中压直流配电系统作为直流配电的重要组成部分，其安全性和可靠性对于整个电力系统的稳定运行至关重要。然而，中压直流配电系统在运行过程中可能会遇到各种故障，如短路、接地等，这些故障不仅会影响系统的正常运行，还可能对设备造成损坏。因此，开展中压直流配电系统故障穿越与保护能力提升及其关键设备研究，对于提高电力系统的安全性和可靠性具有重要意义。

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。

直流空气开关（断路器）是电力系统变电站、发电厂直流系统最常用的保护元件，其良好的性能和实用性得到人们的一致认可，并得到广泛的应用。目前的直流馈电网络多采用树状结构，从蓄电池到站内各用电设备，一般至少经过三级配电。随着发电厂、变电站控制负荷和动力负荷对直流电源的要求越来越高，其保护电器的过载保护、短路保护要求也越来越严格，它不能有任一的拒动和误动，尤其是越级误动，将会造成电力设备损坏和系统故障、甚至引发大面积停电事故。发生越级误动的情况主要是因为保护电器选择不合理和断路器性能不稳定等原因。