基于柔性调控零序电压的不平衡配电网故障检测方法

在柔性消弧过程中实现故障选线、过渡电阻测量与故障性质判定对现有配电网单相接地故障检测具有重要意义。针对配电网三相对地参数不对称的柔性接地系统,首先分析不平衡零序电压对消弧效果的影响,提出柔性消弧全补偿电流的计算方法。然后分析正常运行状态下和单相接地故障状态下注入电流和母线零序电压之间的约束关系。结果表明:无论系统处于何种状态,均可通过改变注入电流来柔性调控母线零序电压,进而调控各线路零序电流。并根据柔性调控零序电压前后各线路零序电流的变化规律,提出一种可实现故障选线、过渡电阻测量和故障性质判定的故障检测方法。Matlab/Simulink仿真验证了该方法的有效性和准确性。

基于零序电压比例差动的机端非全相检测方法

近年来因GCB或隔离刀闸引发的发电机机端非全相故障时有发生。为此,提出了一种基于零序电压比例差动的GCB非全相检测方法,定义了非全相保护零序电压的差动分量与制动分量,简化了故障特征提取方式,并对其斜率定值、启动定值及辅助判据进行了探讨。三起不同模式下的机端非全相故障案例的计算结果表明了该方法有效性。

柔性互联装备中零序电压注入的相间功率均衡控制

级联全桥加双有源桥结构的多端柔性互联装备可连接交流电网与多个直流电网,直流电网瞬时功率差异、子模块故障等问题均会导致并网电流不均衡与直流电容电压不均分。针对三相星型互联结构,采用注入零序电压的控制策略均衡相间功率,推导出不同功率需求下零序电压分量具体表达式,并量化分析注入零序电压的限制范围。最后搭建仿真实验平台,验证了该方法的有效性,仿真结果表明:在现有控制架构的基础上加入零序电压注入环节能够调配相间的功率以保证并网电流均衡,将不平衡度从6%降为1%,同时维持直流电容电压均分。

基于零序电压有源调控的发电机定子接地故障消弧方法及保护对策

瞬时性接地故障易威胁发电机安全运行,造成巨大经济损失。传统的消弧线圈和大电阻消弧效果有限,因此在发电机中性点引入零序电压调控的有源消弧装置。分析表明接地故障发生后,根据故障定位结果在中性点注入电流可以精确地补偿故障点电压至0,从而使接地故障电流降为0,达到消弧的目的。为防止消弧过程中性点零序电压抬升导致发电机零序电压保护误动,提出了一种故障辨别方法,通过减小注入电流,根据中性点零序电压和零序电流的基波分量的变化分辨瞬时性接地故障。所提消弧方法和保护对策可维持发电机可靠不停电运行,保证系统供电可靠性。PSCAD/EMTDC仿真结果表明所提消弧方法和保护对策具有较高的准确性与实用性。

基于合后零序电压后加速跳闸的配电网保护方法

为提高对配电网小电流接地系统接地故障的处理能力,利用零序电压特征量,研究了一种基于合后零序电压后加速跳闸的配电网保护方法,从系统性、配合性、应用性等方面提供了解决方案,有效解决了当前配电网小电流接地系统的接地故障保护跳闸技术实现方式存在的问题,具有较好的应用效果。

纵向零序电压保护新方案及其应用

由于结构设计的原因,综合性能较好的一些保护方案如横差保护和不完全纵差保护等将不能应用于大型超临界汽轮发电机。文中重点讨论了纵向零序电压保护方案的改进及其在应用中的问题。研究表明,发电机发生匝间短路故障时3次谐波电势减小,而机组外部故障时发电机3次谐波电势增大。因此,为了提高纵向零序电压保护方案的性能,可以根据故障时3次谐波电压增量的特性作为选取制动量的依据,从而提高保护性能。亦即:当3次谐波电压表现为负增量时,制动量取为0或接近0;而当3次谐波电压表现为正增量时,以该增量值作为制动量。此外,对匝间保护纵向零序电压元件增加一个小延时是可行的,它可以提高保护躲暂态3次谐波影响的能力。仿真计算表明,比例制动式纵向零序电压保护能可靠区分内外部故障,符合大型超临界汽轮发电机的保护要求。

基于零序电压注入的三电平NPC逆变器中点电位平衡控制方法

针对三电平中点箝位(NPC)逆变器的中点电位平衡控制问题,该文建立了基于零序电压注入的中点电位平衡控制模型,提出了所需注入零序电压的准确解析计算方法,并在此基础上提出了“预估-校验-修正”的实时控制算法。根据解析汁算结果,分析了中点电位平衡控制所受的限制,及由此决定的中点电位完全可控区域。针对6kV/1800kVA三电平调速系统的仿真结果表明所提算法是正确且有效的。

不同零序电压注入的NPC三电平逆变器中点电位平衡算法的比较

中点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器已被广泛应用,中点电位的平衡是其关键技术之一。首先建立基于零序电压注入的中点电位的数学模型,然后根据模型分析采用三种不同零序电压注入的计算方法。在实验室搭建三电平并网逆变器实验样机,比较在不同功率因数下,3种不同零序电压注入方法的中点电位动稳态平衡能力。结果表明,3种方法均能很好地平衡中点电位。此外,在实际条件下,上下电容值常会不相等,因此有必要补充在上下电容值误差为12%条件下的实验。实验验证了3种不同零序电压注入方法在上下电容值误差较大时仍能很好地控制中点电位的平衡。

基于零序电压柔性控制的配电网铁磁谐振抑制方法

配电网电磁式电压互感器饱和易引发铁磁谐振,可能产生长时间的过电压。首先,提出一种基于零序电压柔性控制的铁磁谐振抑制新方法,由脉宽调制有源逆变向配电网注入零序电流,吸收电网零序暂态能量,释放线路对地电容的多余电荷,抑制过电压,从本源上消除铁磁谐振;然后对一配电网分频、基频、高频铁磁谐振的抑制进行仿真验证。结果表明,所提方法仅需短时注入零序电流,强迫配电网脱离铁磁谐振状态,抑制零序电压为零。

基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案研究

根据发电机发生定子单相接地故障后机端和中性点零序电压故障暂态分量近似相同的特点,提出了两种形式的基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案;第一种形式将基波零序电压与三次谐波电压分开处理;第二种形式无需将两者分开,直接把机端和中性点两侧零序电压故障暂态分量的和与差做为保护动作信号与制动信号,通过比较相应信号的谱能量大小检测定子单相接地故障。文中给出了第二种判据形式的详细仿真和试验结果,分析表明:新的暂态保护判据具有很高的灵敏度和可靠性。

双逆变器SVPWM调制策略及零序电压抑制方法

双逆变器具有与三电平逆变器相同的空间电压矢量分布,使直流母线电压利用率提高,在开放式绕组电机驱动系统中得到广泛应用。该文在分析双逆变器工作原理的基础上,研究双逆变器的调制策略,提出一种最大电压范围的双逆变器空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略,该策略首先将空间电压矢量平面划分为6个扇区,从而将参考电压矢量分解为两段:其中一段矢量等效为将双逆变器中的一个逆变器钳位在某一特定开关状态;另一段矢量由另外一个逆变器在其6个子扇区内调制实现。为抑制SVPWM调制所带来的零序电压,引入等效零矢量分配因子,通过零矢量产生的零序电压来抵消基本电压矢量合成时产生的零序电压。在开放式绕组永磁同步电机矢量控制系统中进行了仿真和实验研究,仿真和实验结果证明了所提方法的有效性。

基于零序电压注入的模块化多电平变流器故障容错控制

随着模块化多电平变流器(MMC)在高压大功率电能变换领域的应用日渐增多,其故障带来的损失将显著增加。为了解决上述问题,文中提出了一种针对三相三线制系统的MMC容错控制策略。利用电容电压冗余排序方法克服普通载波层叠脉宽调制方法所固有的功率不均衡;在详细阐述不同容错控制方案的基础上,提出零序电压注入方法,以保证线电压恒定为基本思路,对超出临界电压区间的调制波进行重构,使MMC具有可靠的故障穿越能力。最后,以一台4.5kVA的三相MMC样机为例进行了实验验证,实验结果验证了所述方案的正确性和可行性。

基于零序电压谐波注入式脉宽调制的五相永磁电机直接转矩控制

五相永磁电机传统直接转矩控制(direct torque control,DTC)方法存在转矩与磁链脉动过大以及相电流谐波畸变率较高的问题,而利用空间电压矢量调制技术的改进型DTC的推导及实现又较为复杂。为解决上述问题,该文提出一种简易的五相永磁电机直接转矩控制策略。该策略引入了与空间电压矢量调制技术等效的基于零序电压谐波注入式脉宽调制技术,可在保持电机良好动态响应性能的同时,有效减小电机的转矩和磁链脉动,并大幅降低相电流的3次谐波含量。此外,该方法可使控制过程中的计算得到很大程度简化,易于在数字控制器中实现。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性及所提控制策略的可行性。

不对称电网不完全接地故障零序电压轨迹及应用

小电流接地系统单相接地故障选相的传统判据是建立在电网对地参数严格对称的条件下形成的,由于电网不对称度的普遍存在,当电网发生不完全接地故障时,特别是经高阻接地时,传统判据失效。详细分析并给出电网发生不完全接地故障后的零序电压轨迹,根据零序电压变化的特征将平面坐标系分成若干扇区,每个扇区与电网参数"不平衡矢量和"相对应。研究发现,零序不平衡电压处在的扇区不同,随着过渡电导的增加,零序电压的幅值和相位变化均出现不同的特征,可根据零序电压轨迹变化的规律特征,实现单相不完全接地故障相的判别。理论及仿真分析表明,所提方法可有效解决不对称电网发生不完全接地故障相的识别。

谐振接地系统零序电压轨迹及精确控制方法

针对谐振接地系统现有中性点位移电压抑制方法的不足,提出电网正常运行时脱谐度和阻尼率的最优控制条件。为实现零序电压的精确跟踪控制,分析随调式消弧线圈不同脱谐度和预调式消弧线圈不同阻尼率下的零序电压轨迹。根据电网绝缘参数和当前消弧线圈支路阻抗下的零序电压值,可计算出限制中性点位移电压的精确控制条件,包括随调式消弧线圈过(欠)补偿的精确电感值和预调式消弧线圈并联的精确电导值。仿真试验验证了所提方法的有效性。

纵向零序电压型发电机匝间保护几个问题

为提高纵向零序电压型发电机匝间保护动作的可靠性 ,在保护构成上 ,除专用TV断线闭锁装置外 ,还应增加负序功率方向继电器。另外 ,对零序电压元件增加 10 0～ 2 0 0ms的小延时 ,可提高匝间保护动作的可靠性。对匝间保护的整定值 ,即零序电压元件的动作电压及负序功率方向元件的动作方向 ,应根据发电机定子铁芯结构及定子绕组的连接方式确定。运行实践表明 ,作上述改进后的匝间保护 。

不平衡零序电压快速精准抑制与电压消弧全补偿优化控制方法

现有配电网不平衡零序电压抑制方法需要多次注入电流,逐步跟踪抑制,存在控制过程复杂、收敛速度慢的缺点。当电网发生单相接地故障后,传统电压消弧法未计及电网三相对地分布参数不对称的影响,未能将故障相电压完全抑制为0,从而导致接地点存在残余电流,不能实现100%消弧。该文在建立注入电流诱发配电网零序电压变化机制的基础上,实现了配电网自然不平衡电流的在线测量,论证了配电网三相对地分布参数不对称对接地点残余电流的影响,提出了仅需调节一次注入电流即可实现不平衡零序电压快速精准抑制和电压消弧全补偿的新方法,并给出接地故障判定、零序电压抑制与消弧的优化控制方案。理论和仿真证实,该方法在电网正常运行时无需多次调参而能将不平衡零序电压精准快速抑制为0,且当发生单相接地故障时具备补偿电网三相对地分布参数不对称产生的残余电流,可将故障相电压完全抑制为0,实现100%电压消弧全补偿。

级联多电平逆变器空间矢量调制算法零序电压分布及优化算法

逆变器输出电压中的零序分量在电机中形成共模电压,它通过寄生回路产生的共模电流会损坏电机轴承、造成绕组绝缘的破坏以及产生电磁干扰。本文在将常规dq0坐标旋转45°后的新坐标平面中,研究了空间矢量对应的零序分量的分布规律。结果表明,只要适当地减小调制系数,逆变器输出电压矢量的零序分量幅值就可以小于一定的限制值。基于该规律,提出了一种将级联型多电平逆变器输出零序电压幅值的相对值限制为1/3的空间矢量调制算法。仿真和实验结果表明,该调制方法对零序电压的抑制是有效的,并且计算简单、易于实现。

基于零序电压注入的五电平有源中点钳位型逆变器多目标优化控制策略

针对五电平有源中点钳位型逆变器的母线中点电压平衡、开关频率优化以及共模电压抑制等多目标优化问题展开研究,本文提出了一种基于零序电压注入的方法控制母线中点电压平衡,通过计算所有关键零序电压对应的中点电流,并从中选择最优的关键零序电压来产生所需的目标中点电流,从而使母线中点电压波动最小。在此基础上进一步限制注入的零序电压的取值范围,可使得串联双管工作在基频,同时限制共模电压的幅值不超过母线电压的1/4。实验结果表明了该控制策略的有效性。

大型调相机内部故障特征及纵向零序电压保护性能分析

大型调相机(容量为300 Mvar)实际运行中存在定子绕组匝间短路的可能,不装设匝间短路保护或匝间短路保护性能不完善将是调相机安全运行的严重隐患。文中运用"多回路分析法",对两种冷却方式大型调相机所有实际可能发生的内部故障进行了仿真分析,分析结果表明大型调相机现有主保护配置方案(完全纵差保护+纵向零序电压保护)存在较大的保护死区。进一步分析了纵向零序电压保护不能动作的故障类型,为大型调相机主保护性能的改善提供借鉴。