励磁绕组与阻尼绕组耦合效应对大型同步调相机转子暂态电流特性的影响

针对大型同步调相机暂态分析时模型精度较低的问题,提出一种考虑励磁绕组与阻尼绕组耦合效应的同步调相机暂态分析精确模型。首先,通过引入特征电抗建立同步调相机考虑励磁绕组与阻尼绕组耦合效应的暂态分析精确模型,并基于励磁电流拟合对特征电抗进行求解。然后,通过三相短路与BC相间短路故障仿真,对比同步调相机传统模型与精确模型的转子暂态电流特性。最后,建立同步调相机机-网暂态仿真模型,分析系统送端交流母线电压波动时同步调相机精确模型的暂态运行特性。研究表明,考虑励磁绕组与阻尼绕组耦合效应时同步调相机转子暂态电流特性的精度更高。三相短路与BC相间短路故障后3个周期内,同步调相机暂态分析精确模型励磁电流峰值平均值的精度分别提高了27.27%和61.53%。

计及内电势变化影响的VSG不对称短路暂态电流解析计算

虚拟同步发电机(VSG)控制策略的复杂性使其呈现丰富的暂态特征,明确VSG故障特性对构网型保护适应性分析与新原理研究意义重大。现有关于VSG故障特性的研究主要围绕对称短路和内电势恒定展开,并未涉及不对称短路场景且未计及内电势变化对短路电流解析计算的影响。针对上述问题,提出一种计及内电势变化影响的VSG不对称短路暂态电流解析计算方法。首先,基于不对称短路时平衡电流和故障限流控制策略,分析不同无功功率参考值影响下VSG内电势的变化特征;其次,基于虚拟阻抗环建立短路电流和内电势之间的方程,明晰内电势变化对短路电流暂态特性的影响;然后,在分析无功功率-电压环动态特性的基础上,建立短路电流和内电势之间的微分方程,通过联立上述方程即可得到内电势和短路电流的解析表达式;最后,通过数字仿真和实时仿真验证了所推导的解析计算式的正确性。

系统强度支撑型可塑变流器(一):暂态电流安全及电磁暂态验证

电力电子器件弱过流能力是构网型技术应用的关键制约因素之一。如何在电流限幅约束下既保证变流器自身设备安全性,又充分发挥其电网支撑能力是尚未解决的难题。为此,该文针对系统强度支撑型可塑变流器(system strength supported flexible converter,SSS FC),提出一种基于内电势矢量重塑(potential vector remodeling,PVR)的新型控制框架。首先,在分析SSS FC的暂态过流机理的基础上,给出基于PVR控制的暂态电流抑制新方法,其依据变流器并网端口电压矢量直接改变功率同步控制约束的内电势实现限流,主要包括启动判据、幅相补偿计算以及分相虚拟构建等环节;然后,通过建立SSS FC各电压矢量轨迹与时域暂态电流的理论模型,分析幅相补偿机制对SSS FC暂态特性的改善效果;最后,通过电磁暂态仿真验证各类对称与不对称电网故障下所提方法保证SSS FC本体安全的有效性。

光伏并网逆变器故障穿越暂态电流抑制及实证

根据相关国家标准要求,大型光伏并网逆变器需要具备零电压故障穿越能力以防止其发生低压自动脱网,从而影响电力系统正常稳定运行。在分析光伏并网逆变器零电压穿越(ZVRT)标准的基础上,详细讨论了逆变器实现ZVRT的各项关键技术,包括:电网电压正负序分离及锁相、逆变器有功无功电流控制、电网电压不平衡时系统控制等。在此基础之上,进一步提出向系统电流环引入电网电压前馈分量超前相位补偿环节,以改善逆变器故障穿越瞬间并网电流过冲现象。最后利用RTDS硬件在环平台和一台500 kW样机的实验结果充分验证了所提光伏并网逆变器ZVRT控制策略的正确性和有效性。

基于暂态电流Pearson相关性的两电平VSC-HVDC直流线路故障判别

为提高柔性直流(VSC-HVDC)输电系统的直流线路故障处理能力,提出了一种基于暂态电流相关性的直流线路故障判别方法。直流线路发生区内、外故障时,直流线路两端的电容支路暂态电流与直流线路入口处暂态电流特征差异明显;利用Pearson相关系数来描述电容支路与线路入口处暂态电流的差异程度,直流线路故障的判别仅通过线路两端计算的暂态电流Pearson相关系数即可实现。该故障判别方法可克服非故障线路馈入电流的影响,适用于两端以及多端柔性直流输电系统。分析和仿真结果表明,该故障判别方法不受高频分量、数据同步、故障位置与类型、噪声干扰以及控制方式等因素的影响,能准确地识别直流线路区内、外故障,实现故障线路的选择。

基于暂态电流波形相关性的新能源场站送出线路纵联保护

新能源电源通过变流器并网,其短路电流受控制策略影响而呈现幅值受限、频率为非工频、相角受控等特性,导致传统工频量保护动作性能下降、甚至出现误拒动。提出了一种适用于新能源场站送出线路的主保护原理,以保证新能源电力系统安全可靠运行。分析了同步发电机和各类新能源电源故障暂态电流波形特征,获知送出线路区内、外故障时两侧暂态电流波形相关性存在明显差异,进而提出了基于波形相关性的纵联保护新原理,利用相关系数度量波形相关性并构造了动作判据。仿真结果表明所提保护能够可靠、灵敏地识别送出线路区内、外各种类型短路故障,数据窗长仅为10ms,耐受过渡电阻和噪声的能力强,采用常规采样频率即可,容易推广应用。录波数据验证了所提保护有效性。

气体绝缘开关设备的隔离开关分合空载短母线时特快速暂态过电压及特快速暂态电流测量

为深入研究气体绝缘开关设备(GIS)的隔离开关分合空载短母线产生的特快速暂态过电压(VFTO),建立了252kV GIS试验回路并研制了VFTO、特快速暂态电流(VFTC)和开距测量系统。该系统采用手孔式电容分压器测量、Rogowski线圈及光纤传输系统、位置传感器分别测量VFTO、VFTC、开关开距。对上述测量系统进行了标定:VFTO测量系统低频截止频率<20Hz,高频截止频率>80MHz;VFTC测量系统带宽达到70MHz;开距测量系统误差<1.5%。结果表明各系统满足测量要求。试验结果表明:在试验回路上实现了隔离开关分合闸时VFTO、VFTC及开距的同时测量,获得了VFTO和VFTC的典型波形、隔离开关间隙的击穿电压特性和燃弧规律。该试验回路产生的VFTO幅值最大值为447.02kV,上升时间约为13ns;VFTC的幅值最大值为2.61kA,上升时间约为7ns。VFTO和VFTC的主要频率均为4.4、23.3、44.2MHz,主要取决于回路的电感、电容及暂态行波的折反射。间隙的击穿电压没有明显的极性效应。燃弧时间<2μs。

小电流接地系统暂态电流频率特性分析及故障选线方法研究

小电流接地系统选线过程中常常用到暂态高频电流分量,但在高频分量提取过程中其频率范围的设定通常只能依靠经验方法进行。针对这一现状,解析分析了小电流接地系统暂态电流的频率特性,提出了暂态电流频率变化范围的估算方法,有针对性地给出故障线路与非故障线路差异性较大的特征分量,为高频分量频率范围的选定提供了理论基础。在此基础上,利用现有的滤波工具提取选定频带范围的高频分量,并结合相对熵理论计算相对熵系数矩阵,进而辨识出故障线路。仿真结果表明,所提出的选线方法具有广泛的适用性和正确性。

中性点不接地配电系统馈线单相接地故障的暂态电流保护新原理

当中性点不接地系统发生单相接地故障时,通过对馈线上各相电流暂态分量的形成与分布特征的分析可知:故障相暂态电流分量(Transient Current Component,TCC)是由故障馈线的非故障相提供的自供性TCC和其它非故障馈线提供的相似性TCC组成,该重要特征使基于正交小波分解提取 特征频带具有可行性、有效性和稳定性。文中所提出的构成单相接地保护继电器的判断准则是理论分析的定义,所以是固定不变的,即:不需整定计算,适合于中性点不接地模式的任何配电网。该保护方式容易融于分布式馈线保护间隔单元中,不需配置监控系统选线模块或专用选线装置。经过大量的ATP和MATLAB仿真验证表明:该原理能够准确地识别不同类型的单相接地故障,可靠性和灵敏度较高。

利用暂态电流的输电线路单端量保护新原理探讨

对超高压输电线路的暂态电流波形奇异点 (突变点 )处的奇异性进行了大量的分析 ,发现区内、外故障时的暂态电流波形在突变点的奇异性由于母线杂散电容、结合设备以及阻波器等的影响而有所不同 ,利用小波多尺度边缘分析来检测并放大这一区内、外波形奇异度的差异 ,并提出利用单端故障暂态电流构成具有绝对选择性的超高速保护新原理 ,EMTP仿真证明了该原理和方法的正确性。

基于多频带能量的高压直流输电线路单端暂态电流保护

分析高压直流输电（High Voltage Direct Current,HVDC）线路边界和线路的频率特性,直流线路边界和直流线路对故障暂态电流信号高频分量都具有衰减作用。一些文献据此利用高频分量作为单端暂态保护的判据,但是对于长线路来说,直流线路对于高频分量的衰减可能会大于直流线路边界对高频分量的衰减作用,这样可能会造成保护误动作。进一步分析发现,直流线路边界对于低频分量具有放大作用,直流线路对于低频分量具有衰减作用。因此提出一种基于多频带能量的HVDC线路单端暂态电流保护新原理。利用0~1.25 k Hz低频带能量、高频带和低频带能量比来区分区内、区外短路故障,故障性雷击和非故障性雷击,利用正极和负极的能量比判别故障极。

电网故障下双馈风电机组暂态电流评估及分析

为了便于分析并网双馈风力发电机组低电压穿越(LVRT)运行的承受能力,有必要对电网故障下双馈风电机组的暂态电流进行评估。本文利用双馈发电机定、转子磁链的暂态变化机理,推导并提出了双馈风电机组在机端短路故障和电网电压不同跌落程度时的定、转子暂态电流评估的解析表达式,并通过考虑风力机传动链柔性的机组暂态仿真结果验证了推导表达式的正确性。在此基础上,应用推导的表达式对双馈风电机组在不同初始输出有功功率、无功功率以及电网电压不同跌落程度时的定、转子暂态电流最大值进行了计算,并得到了不同运行工况对机组暂态性能的影响规律。

气体绝缘开关设备中的特快速暂态电流测量

气体绝缘开关设备中的隔离开关操作,将在设备内产生特快速暂态电流,可能造成变电站内二次设备的失效或故障。现有的关于特快速暂态电流的研究主要集中于仿真计算和实验室模拟试验两方面,尚无关于特快速暂态电流现场测量的报道。针对上述研究现状,文中旨在开发适用于实际工况的特快速暂态电流测量系统,并通过现场试验验证测量系统的准确性。首先,开发了基于罗氏线圈的电流测量系统,并着重解决了系统的现场安装和电磁屏蔽问题;而后,通过实验室的模拟试验回路,对整个测量系统的性能进行了标定。将标定过的系统应用于252 kV单相式气体绝缘开关设备的现场试验,测量了隔离开关操作过程产生的特快速暂态电流,获取了其暂态波形、幅值和频率等主要信息,其最大幅值为1.75 kA,主要频率为400 k Hz和6-8 MHz,验证了测量系统的有效性。研究中测得的数据为相关的仿真计算提供了支持,并有助于进一步研究暂态电流产生的电磁骚扰对变电站内二次系统的影响。

基于暂态电流谱能量的母线保护新原理

提出了一种基于故障暂态电流的母线保护新原理。利用小波变换提取母线上各回路故障暂 态电流高频分量,通过比较各暂态高频电流在一定时窗内的谱能量实现母线内、外部故障的快速、 可靠判别,从根本上避免了电流互感器饱和问题的影响;结合一个半断路器母线接线方式,给出了 相应的母线保护方案;通过ATP-EMTP对实际电网的大量仿真计算,验证了所提出原理的正确性 和有效性。

超高压输电线路波过程及暂态电流保护性能分析

探讨了超高压输电线路发生故障后传输线波阻抗不均匀处暂态量的反射及透射情况,利用Peterson法则推导了保护安装处暂态电流的复频域表达式。明确了故障后影响各频率分量传播的主要因素,指出若选取合适的频段,则基于高频暂态电流高低频段能量比的保护对于不同故障时刻、过渡电阻及故障类型均有良好的自适应性。大量的仿真实验验证了所得出的结论。

谐振接地配电系统馈线单相接地故障的暂态电流保护新原理

该文提出了用于中性点谐振(经消弧线圈)接地模式配电网馈线单相接地暂态电流保护的新原理。该保护的判断准则是理论分析的定义,所以是固定不变值,它具有较高的可靠性和灵敏度,毋须整定计算。在谐振接地系统馈线单相接地故障时,故障馈线的故障相暂态电流分量(TCC)与非故障相 TCC 的差别在于有消弧线圈提供的电感性 TCC。为了消除电感性 TCC 的影响,文中提出了基于正交小波分解算法的、有选择性地提取馈线各相间 TCC 组合特征频带的测度比值作为判断准则,这样可获得与不接地模式具有同样性质的判断准则。经ATP和MATLAB仿真验证表明:该保护原理具和适应性,适合于谐振接地模式的任何配电系统。

基于小波去噪和暂态电流能量分组比较的小电流接地选线新方法

分析了故障选线的现状和基于故障暂态电流选线的优势,提出了消弧线圈接地系统中基于小波去噪和暂态电流能量分组比较的选线新方法。该方法先将含噪电流信号进行小波软阈值消噪,然后将去噪后的信号排序,分组求能量并归一化,接着对其进行阈值处理即可得到各个出线的累加变量值,比较这些值的大小,便可选出故障线路。该方法不受补偿度、故障地点、过渡电阻、负荷大小和故障相角的影响,原理简单、可靠、计算量小、抗干扰能力强,仿真证明了该方法的有效性。

罗果夫斯基线圈测量高电压及电力系统中的暂态电流

分析了罗果夫斯基线圈工作原理 ,推导出副边电流和输出电压的通用表达式 ,并结合几种被测电流波形分析了线圈特性及测量误差。正弦衰减电流的测量中 ,在典型的放电电流周期T、电流衰减系数α、线圈结构参数 β的范围内 ,计算得出频率f越低 ,α、β越大 ,相对误差δ越大的结论 ;得到了当放电回路频率f固定的情况下 ,相对误差δ主要由参数 β决定的结论。最后对电力系统暂态短路电流的测量进行了分析 ,针对内积分电路做了误差分析 ,并结合具体试验提出了采用外积分电路的必要性。

水轮发电机定子绕组内部故障暂态电流研究

针对于水轮发电机定子绕组内部故障暂态电流的计算问题,采用场路耦合法对该问题进行了详细的分析。以SF600-42/1308水轮发电机为研究对象,在单机空载状态下,计算了突然发生单相、两相和三相短路故障的故障电流,并与经典的解析公式法进行了对比验证;在发电机带三相对称的阻性负载状态下,分析了发生匝间短路、同相支路间短路和相间短路故障的暂态过程。并研究了各故障电流随短路匝比的变化规律,分析得出故障发生的时刻和故障点的空间位置对各电流量数值具有较大的影响。并对3种类型的内部故障进行了比较,为水轮发电机组配置良好的主保护方案提供理论支持。

基于闭环算法的光学电流互感器的暂态电流误差特性研究

基于对光学电流互感器闭环调制解调算法的数学分析,研究了闭环算法对一次电流的计算误差来源,证实闭环算法的计算误差只与一次电流的变化速率相关,并在此基础上研究了暂态电流工况下,典型光CT的误差特性,探讨了减小暂态电流误差的几类措施并进行试验验证,证实减少传感光纤匝数、缩短光路总长度以及线性度误差实时补偿均可有效修正闭环算法的计算误差,提高互感器的暂态电流精度。