大型发电机定子接地故障柔性融合消弧方法

大型发电机发生定子单相接地故障可能会产生电弧,导致铁心烧损,甚至引发火灾等严重事故,提出一种柔性融合消弧方法,通过并行控制中性点电压和变流器注入电流,实现接地故障电流抑制和可靠消弧。现有发电机定子单相接地柔性消弧方法在低阻或高阻的情况下消弧效果不佳,所提方法考虑了发电机的定子阻抗和定子并联分支数,适用于不同的发电机,在不同接地故障过渡电阻、不同故障位置等情况下,均能够将接地故障电流快速抑制到安全范围内。Matlab/Simulink仿真验证了所提方法的有效性。

风电场集电线路单相接地故障柔性电压消弧与动态保护新原理

为解决风电场集电系统长期存在的线路单相接地故障处理难题,提出风电场中性点柔性接地方式,理论推导获得柔性接地风电场三序等效电路,与集电线路单相接地故障复合序网模型,建立风电场零序电压柔性调控理论,提出集电线路单相接地故障柔性电压消弧方法,可主动将故障点电压及故障残流迅速抑制到零,实现单相接地故障电弧的可靠消除。进一步提出基于零序电流动态增量的高阻故障辨识与保护方法,通过柔性调控零序补偿电流,逐渐放大故障残流,实现永久性单相接地故障的灵敏感知与保护。利用PSCAD/EMTDC搭建含双馈异步风电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)的规模化风电场模型,模拟多种运行与故障条件对所提方法进行验证,仿真结果表明,该方法能够在考虑系统不平衡电压的情况下精准调控集电线路故障点电压,实现瞬时性单相接地故障快速可靠消弧,动态感知并持续抑制永久性单相接地故障残流,实现集电线路高阻接地故障的灵敏保护。该技术有望提升风电场运行灵活性与故障防御能力,有力保障新能源电能外送的持续性、可靠性。

故障相桥臂转移接地消弧装置直流侧电压控制方法

为解决传统三相直挂式柔性消弧装置非故障相桥臂承担线电压的问题,提出一种故障相桥臂转移接地的消弧方法。该方法通过开关控制故障相桥臂转移接地,母线电压由故障相桥臂与非故障相桥臂共同承担,三相桥臂共同输出电流,以实现消弧。针对级联H桥直流侧需独立供电的问题,提出分布式电压平衡换流调制方法。该调制方法根据H桥输出状态和电流方向对直流侧电容充放电的影响,有选择地改变H桥的输出状态,进而实现直流侧电压的稳定。使用该调制方法的消弧装置无须在直流侧配备独立供电电源,在消弧过程中能保持H桥直流侧电压稳定。最后,采用Matlab/Simulink仿真软件对所提方法进行验证,仿真结果证明了所提方法的有效性。

基于S变换相关度的配电网单相接地自适应有源消弧法

提出了基于S变换相关度的配电网单向接地自适应有源消弧法,有效消除了配电网单相接地故障电弧,提升了电力系统稳定性。采集配电网线路零序电流时序数据,经S变换获取零序电流时频信息矩阵后,计算并获取各线路间时频信息矩阵相关度矩阵,输入卷积神经网络模型,输出单相接地故障选线结果;在故障线路采用基于模糊准PR与PI控制的双闭环自适应控制方法,向配电网故障线路中性点注入零序电流,有效控制注入电流相位以及幅值,迫使配电网故障线路所在相的电压值为0,完成自适应有源消弧。实验结果表明:该方法可有效识别配电网单相接地故障线路,实现配电网单相接地自适应有源消弧,且可尽快完成单相接地自适应有源消弧工作,保证配电网安全稳定运行。

电压互感器一次消谐电阻对有源电压消弧的影响与解决方法

10 kV配电网中,母线电压互感器大多采用一次侧串联消谐电阻的方式抑制谐振,其测量的母线相电压与实际电压存在误差。而现有的有源电压消弧方法需要测量三相电压与系统中性点电压,通过控制中性点电压来抑制故障相电压达到消弧目的,而故障相电压的测量受到一次消谐电阻的影响。因此一次消谐电阻不仅会影响母线三相电压的测量数据,还会影响有源电压消弧装置的消弧效果。文章通过分析一次消谐电阻与有源电压消弧的原理,研究了一次消谐电阻影响有源电压消弧的机理,提出了一种线电压测量的有源电压消弧计算方法。在Matlab/Simulink中建立仿真模型,对该方法进行仿真分析,同时在实际变电站进行真型故障模拟,仿真和实际模拟结果表明消弧效果良好,从而验证了该方法的有效性。

不同接地方式下10 kV配电网主动干预型消弧装置技术对比

为进一步提升配电网单相接地故障处置能力,变电站内安装主动干预型消弧装置,然而,不同接地方式下主动干预型消弧装置的运行状态及故障处置能力也略有不同。本文对比了不同接地方式下主动干预型消弧装置的防误动性能、非同相接地短路应对性能、接地体周围电位抬升风险、熄弧能力、动作时间及防范铁磁谐振能力,并且从变电站接线方式的改造和主动干预性消弧装置的选择提出了相应的建议。对不同运行场景下主动干预型消弧装置的选择提供了一定的理论依据,具有一定的实际工程价值。

配电网单相接地故障柔性消弧技术综述

配电网单相接地故障电弧常引起森林火灾和电力设备烧毁。随着配电网规模和非线性负荷不断增加,接地故障电流大小和成分发生深刻变化,给传统消弧装置对接地电弧的抑制带来巨大的挑战,而柔性消弧技术可有效解决传统消弧装置的问题。从消弧理论和多功能协同控制策略角度出发,分析柔性消弧技术的适应性和经济性。归纳国内外现有柔性消弧装置、消弧原理和多功能集成方法,梳理现有柔性消弧技术的关键特性和适用范围,探讨现有柔性消弧技术存在的主要问题,结合配电网柔性化的发展趋势及用户对供电可靠性的要求,展望未来研究方向,为柔性消弧技术的工程应用与推广提供参考。

计及故障距离的配电网单相接地有源消弧法

本文提出了一种计及故障距离的配电网单相接地有源消弧法。该方法利用有源消弧器件对故障电弧进行主动控制,结合故障距离的测量,实现了精确定位和迅速消除故障电弧的目的。在实际配电网中的应用验证表明,该方法具有高效、可靠的故障消弧性能,并能提升配电网的供电可靠性。

10kV线路带电断和接电缆引线消弧开关绝缘引流线电流异常情况分析

随着城市建设发展和电网建设发展的需要,10 kV配电网电缆与架空线路混合的情况越来越普遍,通过配电网不停电作业方式对架空线路和电缆线路实施不停电作业在技术上已经成为主流作业方式。带电断、接电缆引线的情况也比较常见,分析了作业中存在的问题和现象。

基于模型预测控制的配电网单相接地故障有源消弧

针对配电网非有效接地系统中单相接地故障消弧的难题,现多采用附加有源补偿和消弧线圈相结合的方案对接地故障电弧进行抑制,而有源补偿系统控制策略的性能直接决定了消弧性能。文中设计了基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的有源消弧实现方案,首先分析采用注入电流方式的有源消弧原理,然后采用三级联H桥多电平逆变器作为有源消弧系统主拓扑,优选代价函数,设计基于MPC的有源消弧闭环控制系统。该控制系统相较基于比例积分(proportional integral,PI)控制的有源消弧闭环控制系统,无须进行参数整定即可实现对多次谐波电流的精确追踪,进而有效补偿接地电流。仿真及实验结果均表明:文中所提方案能更加有效地抑制接地故障电流,满足不同场景可靠消弧的要求。

配电网相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧新原理

针对配电网接地故障转移技术无法灵活调控系统零序电压,及基于电力电子器件的有源消弧技术精确控制实现复杂、实施条件较严苛的问题,提出配电网相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧方法。基于中压电网单相电压调控不影响线电压的特性,由接地变压器二次侧提取系统固有线电压相量,对电源电势进行相序重组,通过注入变压器升压反馈输入至配电网中性点,并调节注入变压器变比调控故障相电压,降低故障相电压至接地故障点燃弧电压以下,实现接地故障主动降压消弧;进一步对比分析了接地变压器二次侧非全相反馈输入与配电网接地故障持续期间,系统内各序分量的变化规律,分析了电源电势反馈机制对配电网运行的影响,并研发了相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧成套装置。在PSCAD/EMTDC仿真环境与真实的10kV配电网实验场中模拟各种运行和故障工况,对所提主动降压消弧方法的效果及序分量特性进行了验证与测试。仿真与实验测试结果表明,相电源馈入型消弧装置能够主动抑制故障点电压,消除接地故障残流,实现接地故障的快速、可靠消弧。

三相分布参数不对称配电线路接地故障检测与消弧技术综述

配电线路普遍存在具有随机差异性的对地分布参数不对称,现有接地故障保护原理往往在配电线路三相分布参数严格对称的基础上提出,如何提升不对称配电线路接地故障检测与消弧的可靠性是当前故障保护应重点解决的问题。该文立足于国内外配电网接地故障保护的研究进展,首先阐述了配电线路三相分布参数不对称形成的因素,探讨了配电线路三相分布参数不对称对系统零序等效模型、零序电压轨迹和绝缘参数测量的影响。然后,论证了配电线路三相分布参数不对称对零序电流和接地电流的影响,梳理归纳了在不对称影响下故障检测与消弧的研究现状。最后,对计及配电线路三相分布参数不对称随机差异性的单相接地故障检测与消弧发展趋势进行了总结与展望,以期为未来接地故障的研究方向提供参考和建议。

电流型有源消弧法性能分析与改进

为解决传统电流型有源消弧法受对地参数测量误差影响较大、消弧困难的问题,提出一种改进型电流有源消弧法。该方法在故障后首先从中性点注入幅值为90%的配网总电容电流,以保证注入电流的负误差;再通过调整注入电流的相位,引起故障残流的变化,从而计算出准确的注入电流;随后改变注入电流的幅值和相位,将故障点电流抑制到零附近。最后通过PSCAD/EMTDC仿真实验表明,对于任意单相接地故障,均能实现可靠消弧,而且配电网线路结构变化不会对该方法的消弧性能带来影响。

计及线路阻抗与负荷影响的不平衡配电网电压消弧方法

在单相接地故障和接地故障消弧的分析中,通常假设配电网是三相平衡的。已有的消弧方法在对地参数和负载不平衡的配电网单相接地故障时消弧效果不佳。针对上述问题,提出一种计及线路阻抗和配电网参数不平衡的电压消弧方法。分析考虑配电网参数不平衡和线路阻抗的配电网等效模型,推导出精确电压消弧指令值,通过故障前后各注入一次电流计算电压指令值,有源消弧装置调控零序电压至该指令值从而抑制故障点电压、电流为0。为了避免任意注入电流引起故障电流增大,将传统电流消弧作为电压消弧的过渡能有效补偿故障电流。通过和已有考虑线路阻抗电压消弧方法、忽略线路阻抗电压消弧方法对比,仿真结果表明,在不同的不平衡度、故障位置和接地电阻下,所提方法消弧性能最佳。

考虑参数不对称的配电网单相接地故障柔性消弧方法

为了解决配电网参数不对称导致的中性点位移过电压以及消弧不彻底的问题,在配电网正常运行时利用闭环控制对中性点电压进行调控,自动跟踪配电网结构参数的变化,实现不平衡电压的快速精准抑制。设计注入电流反馈控制环节,结合不平衡电压调控过程以及故障后的零序电流和零序电压,仅注入一次电流便可实现故障辨识、故障选相并求得故障可靠消弧所需的注入电流参考值。仿真分析验证了闭环控制能够有效跟踪、抑制中性点不平衡电压,所提柔性消弧方法在系统参数不对称的情况下,故障判别精度高,故障消弧效果良好。

基于注入电流调控的含分布式电源配电网消弧与选线方法

为解决分布式电源(DG)接入中压配电网,导致消弧线圈难以抑制接地故障残流,从而无法实现可靠消弧的问题,分析DG接入对接地故障电流的影响,提出基于注入电流调控的含DG配电网消弧方法。通过有源消弧装置向中性点注入测定电流得到正序网络等效电压源的大小,计算并注入消弧电流,实现接地故障可靠消弧。进一步提出基于零序导纳测量的接地故障选线方法,通过对有源消弧装置和馈线零序导纳的测量,实现接地故障准确选线。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法可有效抑制含DG配电网接地故障残流,从而熄灭接地故障电弧,并实现永久性接地故障馈线的准确判别。

适应线路参数及负载变化的配电网柔性优化消弧方法

中性点非有效接地配电网长期存在单相接地故障消弧难题,在分析线路参数及负载对已有消弧方法的影响以及已有消弧方法优缺点的基础上,提出一种配电网单相接地故障柔性优化消弧方法。故障发生后,通过级联H桥变流器向配电网注入接地故障补偿电流,并根据母线处零序电压确定接地过渡电阻大小。接地电阻较大时,判断注入补偿电流后母线处三相电压变化趋势,选出故障相,根据故障选相结果调整变流器注入电流,控制母线处故障相电压为零,即采用电压消弧方法,否则继续注入接地故障补偿电流,即采用电流消弧方法。仿真结果表明所提方法能够有效抑制接地电弧重燃,解决了单一电流消弧方法和电压消弧方法因线路参数和负载影响而存在的不足。

可适应线路结构动态变化的有源消弧算法

小电流接地故障发生后,为使有源消弧法在配电网线路可能发生切换的情况下仍具有良好的消弧性能,提出了能适应线路结构动态变化的有源消弧算法。故障发生后,注入电流并测量母线零序电压,计算接地电阻。在接地电阻较大时,忽略线路压降,控制故障相电压为0,即采用电压消弧法;在接地电阻较小时,利用配电网自动化装置计算故障后配电网零序导纳,控制故障点电流为0,即采用电流消弧法。仿真结果验证了所提算法的有效性。

消弧线圈与接地故障转移装置配合使用的消弧方法

分析了现行消弧装置的优缺点,提出了一种自动补偿消弧线圈与故障相快速接地装置相配合使用的消弧方法,阐述了基于该消弧方法的消弧装置的整体结构以及各部分的工作方式,讨论了所使用的各部分装置的动作配合方案。该消弧方法兼有快速熄灭电弧和减小接地电流的优点,使小电流接地系统单相弧光接地问题得到很好的解决,能够进一步提高电网的安全性和供电质量。

一种新型消弧方法的研究及其实现

分析了现行消弧装置的优缺点,提出了一种使用自动补偿消弧线圈与故障相快速接地装置相配合使用的新型的消弧方法,阐述了基于该消弧方法的消弧装置的整体结构以及各部分的工作方式,讨论了所使用各部分装置的动作配合方案。该消弧方法能够兼顾快速熄灭电弧和减小接地电流,使小电流接地系统单相弧光接地问题得到很好的解决,能够进一步提高电网的安全性和供电质量。