基于限流电抗器电压的直流配电网单端量保护

直流配电网故障特性复杂,故障电流上升速度快且峰值大,快速、灵敏的故障识别与线路保护是保障直流配电网安全运行的关键技术之一。为此,针对增设限流电抗器的直流配电网,提出一种利用限流电抗器电压实现高灵敏故障识别的直流配电网单端量保护方案。首先,通过分析含限流电抗器的直流配电网故障特性,明确区内、区外故障时限流电抗器电压的特征差异。其次,研究限流电抗器对故障特性及直流保护的影响机制,提出虚拟补偿策略以增强故障识别的灵敏性。在此基础上,根据线路电压变化率设计保护启动判据,提出基于虚拟补偿的故障识别判据和故障选极判据,并给出完整的保护方案流程。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台进行大量的仿真测试,结果表明所提保护方案能够实现对直流故障的快速准确判断,无需通信支持,且对过渡电阻、噪声及负荷波动具有较强的耐受能力。

基于限流电抗器电压的柔性直流配电线路单端量保护新方法

柔性直流配电技术的理论研究已经步入成熟阶段,其线路保护方法的不完备成为制约该技术发展的重要因素,尤其是以快速动作为优势的单端量保护,耐高阻能力弱、所需采样率高等问题仍待解决。为解决上述问题,文中通过分析单极对称接线系统发生金属性双极短路故障和经过渡电阻故障时限流电抗器电压特征,利用限流电抗器电压及其负变化率积聚和构造保护判据,据此提出了一种基于限流电抗器电压的柔性直流配电线路单端量保护新方法。仿真结果表明,该方法能在0.5 ms内可靠识别区内故障,且耐受过渡电阻(20Ω)和噪声影响,所需采样率要求低,具有工程实用意义。

混合直流系统中基于平波电抗器与限流电抗器参数优化的限流策略

直流线路正常运行过程中,平波电抗器可以减小电流纹波。当直流线路发生故障时,限流电抗器的快速投入可以抑制故障电流的上升速度。因此,考虑限流电抗器与平波电抗器的协同,不仅可以抑制故障电流的上升速度,而且能够降低直流断路器的切断容量。然而,受到投资成本和系统动态特性的制约,平波电抗器与限流电抗器的电感容量需要保持在合理的范围内。因此,对直流输电系统中平波电抗器和限流电抗器的容量进行优化配置,在保证限流能力的同时降低投资是十分有意义的。首先,建立了交直流混联系统的故障等效模型,并分析直流线路发生双极性短路时两端故障电流的特性。其次,建立了平波电抗器和限流电抗器的优化配置数学模型。最后,基于MATLAB仿真试验对所提限流策略进行了验证。

500 kV线路限流电抗器保护用电容器装置的研制

针对变电站出现系统故障时,与之相连的线路断路器的瞬态恢复电压(TRV)陡度会瞬间提高,影响断路器的正常开断。为了解决这一问题,本文设计了一种在500 kV线路上对限流电抗器起抑制谐波、限制合闸涌流等作用的保护电容器装置(简称“电容器装置”)。首先,对电容器装置的工作原理及设计方案进行说明;其次,开展了静力强度、抗震性能和电场仿真计算,仿真结果表明均满足设计要求;最后,该装置一次性成功通过全套型式试验项目,满足相关标准及技术条件要求。

变压器用内置限流电抗器的磁结构优化

关于变压器内置限流电抗器的优化设计,研究其旁轭作用及饱和阻抗是两个关键环节。本文作者利用有限元仿真研究并总结了旁轭高度与阻抗和磁通的关系,以及上、下轭高度的改变在过电流下的阻抗变化及磁通分布规律。结果表明,旁轭为磁场法向边界,对阻抗有一定的影响,无旁轭电抗器需要在设计中修正阻抗影响;另外过电流下上下轭会发生饱和,但电抗器阻抗相当稳定,未发生明显波动。最后,总结出两种优化思路可以提高内置限流电抗器的经济性。

含限流电抗器的环形直流微电网暂态对地高频电压保护方法

直流线路保护是直流微电网技术发展的关键,限流电抗器为直流故障保护算法的设计提供了便利。针对含限流电抗器的环形直流微电网,利用限流电抗器的故障暂态高频电压特性,提出一种基于限流电抗器两端对地高频电压的保护方法。该方法利用故障后线路两侧限流电抗器两端对地高频电压的差异性识别区内外故障,对于线路背侧阻抗呈容性将导致保护无法正确动作的情况,通过选择合适的频率能够很好地解决。仿真结果表明,该保护方法可快速、准确地判断故障线路和故障极,灵敏度与可靠性高,阈值易设定且无须相邻线路保护配合,对双端数据同步要求较低。该方法在不同的故障场景和运行方式下均能可靠进行故障识别和故障选极,并且耐受过渡电阻能力较强。

多端直流输电系统中限流电抗器配置研究

多端直流电网的故障暂态发展极快,因此在实际工程中一般需要配置限流电抗器来抑制故障电流的上升。但是,限流电抗器的配置在限制故障电流的同时,也会对非故障的部分产生影响,因此文中对多端直流输电系统中限流电抗器的配置进行了研究。建立了多端直流输电系统的故障计算模型,并给出了包含断路器各动作阶段的系统状态量的计算方法;分析了多端直流输电系统中限流电抗器的配置需要考虑的问题;以四端直流输电系统为例,针对不同的限流电抗器配置情况下的直流系统故障过程进行了仿真计算,并根据计算结果分析了限流电抗器对系统最大故障电流、换流站闭锁情况、直流母线过压情况和过电流衰减时间等问题的影响。

配有限流电抗器的多端直流配网故障测距方法

随着直流配网的发展与分布式发电的普及,其复杂的结构拓扑与工作模态的多样性,对快速准确的故障定位提出了新的挑战。本文在研究现有直流配网故障测距方法的基础上,提出一种基于限流电抗器电压特性的多端故障测距方法。由保护安装处分别计算到故障点的电压相等得到关于故障点到保护安装处距离的方程,利用限流电抗器的电压特性求解该方程得到故障点位置。该方法较好地消除了过渡电阻和数值微分项的影响,提高了直流配网测距的精度。在PSCAD/EMTDC平台搭建多端直流配网模型,大量仿真结果证明本故障测距方法在一定的过渡电阻下可以准确动作。

干式空心限流电抗器匝间短路故障及在线监测研究

干式空心限流电抗器是应用在电力设备中的主要元器件,确定其故障模式和在线监测技术对于确保设备的安全性至关重要。本文搭建了干式空心限流电抗器匝间短路故障与在线监测系统,并设计了其系统架构。为了能够更好地识别干式空心限流电抗器匝间短路故障,本文提供了数据驱动和知识库两种技术路径,并对比了其优劣。

限流电抗器对输电线路工频过电压的影响

接入限流电抗器,可有效解决电力系统短路电流过大的问题,但同时也会影响断路器暂态恢复电压、输电线路工频过电压以及操作过电压的大小。利用电磁暂态计算软件PSCAD/EMTDC,研究了限流电抗器对输电线路工频过电压的影响。仿真结果表明:限流电抗器的引入,使得由空载输电长线路的电容效应、不对称短路以及甩负荷引起的工频过电压增大至1.29pu,略低于行业标准限值1.3pu。建议在安装限流电抗器之前,对线路工频过电压进行校核,以保证运行安全。

基于VSC的直流配电网限流电抗器位置和参数优化配置方法

直流配电系统发生故障后故障电流快速上升,通过安装故障限流装置能有效降低故障电流上升的速率,减小故障电流的峰值,保护系统中的电力电子装置。基于电压源型换流器构建双端柔性直流配电网模型,分析直流配电系统发生极间短路故障的故障原理和故障特征,研究限流电抗器在不同接入位置的限流原理和效果。考虑到换流器耐流特性、保护装置及断路器动作特性,提出基于限流电抗器的故障限流位置和参数优化配置方法,并通过PSCAD/EMTDC平台进行仿真优化,从而确定故障限流电抗器的最优配置方案。

干式空芯限流电抗器的优化设计问题

干式空芯电抗器是一种多包封并联式的结构，如何设计出合理的包封个数、包封尺寸、包封内导线层数，以及如何选取导线线径便成了一个问题。本文利用优化设计得到的干式空芯限流电抗器结构合理、耗材少。同时，给出了一些具体问题的解决方法。

限流电抗器对接入弱交流电网的VSC-HVDC系统的小信号稳定性影响分析

小信号稳定性分析对于控制器的设计及柔性直流输电系统工程的建设具有重要作用,直流侧限流电抗器对柔性直流输电系统的小信号稳定性会产生一定的影响。首先建立了接入弱交流电网的VSC系统的小信号模型,推导了VSC系统状态空间的矩阵表达式,并绘制出了不同限流电抗器时系统的根轨迹曲线,研究了主导极点在坐标系中的变化情况。研究结果表明:弱交流电网下,VSC系统的小信号稳定性随着限流电抗器的增大而降低直至失稳。最后,在PSCAD/EMTDC环境中搭建了VSC系统的仿真模型,仿真结果验证了小信号模型的正确性,同时证明了VSC系统的小信号稳定性随限流电抗器的增大而降低这一结论。

江苏500 kV电网限流电抗器雷电侵入波过电压特性

雷电侵入波过电压对超高压输电系统限流电抗器构成重要威胁。本文建立了雷电侵入波下限流电抗器过电压计算简化模型,获得了限流电抗器与雷电入射波、限流电抗器电感、线路参数的关系表达式。采用EMTP建立了限流电抗器雷电侵入波仿真计算模型,包括杆塔的多波阻抗模型、绝缘子串闪络模型、GIS模型等,计算获得了不同杆塔冲击接地电阻、避雷器安装位置、雷电流波头时间、电容式电压互感器电容量下限流电压器过电压,并分析了上述因素对限流电抗器过电压影响机理。本文提出了两种限流电抗器雷电侵入波过电压的抑制措施拓扑,比较分析了其抑制效果,计算结果为限流电抗器的选型和防雷保护方案提供了参考。

500kV限流电抗器对瞬态电压的影响及限制措施

采用电抗器限制500 kV线路的短路电流是一种可行的方法。但在限制短路电流的同时,电抗器的引入会引起断路器瞬态恢复电压的变化。本文以我国华东电网采用500 kV电抗器限制短路电流的工程项目作为背景,分析了不同短路情况下电抗器对瞬态恢复电压的影响,分析表明,三相短路时对瞬态恢复电压的影响要比单相短路时严重,采用并联电容器的方法可以降低瞬态恢复电压的影响,但要求的电容器容量较大。

限流电抗器在华北油田配电网中的应用仿真

结合华北油田配电网电压暂降实际情况,在PSASP平台上进行建模仿真。根据电网实际运行特点,以敏感母线为目标,通过加装限流电抗器来抑制电压暂降。仿真结果表明,短路故障发生时,限流电抗器能够维持敏感母线的电压水平,起到保护重要负荷的目的。与此同时,限流电抗器产生的电能损耗也不容忽视。

基于限流电抗器的统一潮流控制器故障渡越策略及其与保护的配合

详细分析了基于模块化多电平换流器(MMC)的统一潮流控制器(UPFC)接入线路发生故障时的UPFC本体响应特性,提出一种基于限流电抗器的UPFC故障渡越策略。通过限制经过直流母线的故障电流,可使得UPFC外部故障期间并联侧MMC不闭锁,从而实现故障渡越。在此基础上,研究并提出了UPFC故障渡越策略与线路距离保护的协调配合方案,可有效解决UPFC接入后对线路距离保护的不利影响。通过PSCAD/EMTDC进行了大量仿真试验,验证了所提策略和方案的有效性。

不同接入方式下限流电抗器参数计算方法研究

为了限制短路电流水平,电力系统中多采用线路中串联限流电抗器的方法来限制短路电流,限流电抗的参数直接影响到短路电流水平。通过计算系统需要接入的电抗值,选择合适的电抗器参数,可以使短路电流保持在供电系统能够接受的范围。针对电力系统中限流电抗器的两种不同接入方式,对包含限流电抗器的配电网短路过程进行分析,根据不同接入方式下系统短路暂态过程中电流变化规律,结合故障时系统能够承受的最大电流水平,计算出限流电抗器需要提供的阻抗值,推导出限流电抗器参数阻抗值选择计算方法。结果表明在不同接入方式下,所需接入的电抗值不同,经故障限流器接入时,电抗器接入系统时间滞后于短路发生时间,因此为了获得相同的限流效果,需要选择阻抗值更高的限流电抗器。

工频试验变压器快速保护装置中限流电抗器的参数选择

工频试验时，试品放电后产生的恢复过电压最大值可达试验电压幅值的２ 倍．快速保护装置通过将试验变压器原边经限流电抗器快速短路的方法可有效抑制此类过电压．其中限流电抗器的参数决定了装置动作时短路电流的大小和过电压倍数．提出了优化选择该参数时应遵循的原则，建立了仿真计算的数值模型，给出了一种收敛速度较快的逐次估算逼近方法，并用电磁暂态程序对一套实际工频试验系统进行了仿真计算，结果完全达到了预期目标．

大型三相限流电抗器磁场仿真研究

利用有限元分析的方法对大型三相限流电抗器进行了建模,通过三维漏磁场在额定工况和零序短路下的磁场仿真,得到了精确的电抗值,并获得了三相互感的数据。