考虑温度应力动态变化的继电保护装置可靠性研究

继电保护装置内部包含大量的电子器件,环境的温湿度、振动等对继电保护装置的可靠性都有影响。针对安装在开关柜中的保护装置在运行期间受到的温度应力的复杂动态变化,将环境温度视为一个服从正态分布的随机变量,结合Arrhenius模型与Weibull模型,由条件概率密度函数以及温度应力分布的概率密度函数推导出保护装置失效的全概率密度函数、可靠度函数和失效率函数。通过数值计算方法,得到温度的均值参数和方差参数变化对保护装置可靠性的影响,为继电保护装置在现场运行的可靠性研究提供理论依据。

模块化多电平换流器测量失准的感知及定位

由于子模块众多,直流电网模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的测量系统复杂度较高,易出现个别传感器测量失准的问题。首先,基于MMC的控制模型,对电压、电流传感器测量失准造成的影响进行了定量分析,研究了MMC中电压及电流间存在的冗余关系,并利用离散积分首次推导了计及测量不确定度的子模块电容电压迭代估计值,该算法的收敛性可由不动点原理加以证明。然后,基于残差范数提出针对各种测量失准工况的感知判据,并给出其灵敏度。最后,通过PSCAD/EMTDC时域仿真进行验证,仿真结果表明:测量失准对MMC各层控制的效果均有不同程度的影响;该文提出的失准判据可在1s内精准感知及定位若干个失准的电压及电流传感器,有效降低其对系统安全稳定运行的影响。

直流配电网低电压穿越能力研究

随着装置限流和开断能力的不断提升,直流配电网实现低电压穿越的硬件条件日益完备。而对于直流配电网在低电压穿越时电压恢复稳定的条件,目前尚无较完善的暂态分析方法。为了克服传统能量函数法只能给出当前暂态稳定性的限制,该文首先分析了直流配电网各节点注入电流与端电压间的关系,据此推导了低电压穿越的稳定判据,并指出最大净注入功率可作为暂态稳定裕度。再者,进一步提出了计及多种站间控制方式的变系数解析–迭代预测算法,将整个低电压穿越的暂态过程作为一个整体考虑,且具有参数自适应能力。基于该算法设计了直流配电网低电压恢复控制策略,在保证系统低电压穿越能力的同时尽可能地少切负荷。最后为验证算法的有效性,进行了动态模型对比仿真,得到了预期的结果。

一种切换采样原理转子接地保护算法的研究

切换采样转子一点接地保护,通过两个静态开关一开一合建立两组方程来求解接地电阻与位置。本文针对一种实施方案,提出了可以将两开关同时断开建立起第三组方程。通过数值计算,分析了在不同接地点,不同接地电阻情况下,接地电阻对各测量电流的偏导数大小,得出在接地点位置不同情况下,选用不同方程计算接地电阻,可以减小电流测量误差对接地电阻计算的影响,在励磁电压低,接地电阻小的情况下,效果更加明显。静模试验也证实了上述结果。

变压器差动保护中 CT 饱和后间断角的测量

分析了在ＣＴ饱和后传变到ＣＴ二次侧的励磁涌流的特点，提出采用分段函数方法计算间断角。该方法通过比较差动电流及其一、二阶导数波形，鉴别反向电流，在不提高测量门槛的情况下，完全恢复间断角，消除了ＣＴ饱和引起的反向电流的影响，提高了间断角原理变压器差动保护的可靠性。

基于波形识别的变压器自适应制动比率差动保护原理

带多段折线或非线性特性的比率差动保护引起了广泛的关注 ,其中三折线比率制动特性的差动保护已在变压器保护中得到了应用 ,但是 ,如何整定各段折线拐点及非线性特性依然是一难题。文中分析了差动不平衡电流、电流互感器 ( TA)饱和、TA传变误差及波形相关系数之间的关系 ,并通过大量的仿真计算 ,得到了 TA传变误差与相关系数的比率关系 ,在此基础上 ,提出了一种根据波形相关系数自动调整制动比率特性的变压器差动保护原理。

变压器差动保护的隐患

随着电力系统容量的增大,接地故障导致的零序电流也逐渐增加,而目前的变压器差动保护在消除零序电流时,均未计及电流互感器误差的影响,存在误动的可能。分析了当变压器电源侧发生区外接地故障时,各序电流的分布及大小,以及此时变压器差动保护中的穿越电流及差动电流,指出了目前差动保护的隐患,提出了采用零序制动来消除该隐患。

同走廊线路零序互感对线路等值零序阻抗的影响

以同走廊平行架设的双回线路为模型,研究线路避雷线和邻近平行线路对故障线路等值零序阻抗的影响。研究分析了线路间距、避雷线材料及运行状态等因素对线路等值零序阻抗计算的影响,并推导出基于Carson线路模型的等值零序阻抗计算方法;通过一个实例直观地比较分析各种因素的作用。理论分析与仿真计算表明,平行线路间的互感影响随间距增大而减弱,采用良导体避雷线会在一定程度上降低等值零序阻抗,同走廊线路接地检修时对故障线路参数的影响最为显著。

一种改进的RCM方法——精简型RCM(SRCM)

以可靠性为中心的维修(RCM)因其先进性和实用性正得到广泛的应用,但其复杂冗长的分析过程又妨碍了它的推广和取得更好的经济效益。为此,精简型RCM(SRCM)对RCM作了简化和改进,使之更适宜于电力系统。现介绍SRCM产生的背景和特点,描述SRCM的主要流程,并比较SRCM与经典RCM的联系与区别,从中可以看出SRCM的独特之处和价值所在。

基于最小二乘法的间断角测量

在间断角原理变压器差动保护中,需要测量差动电流导数波形的间断角。在数字式保护中,如用差分代替求导将导致噪声的百分比误差随着采样频率的提高而剧增,该文对此进行了分析并提出了用分段样条函数最小二乘法来计算电流波形的导数值,以便在提高采样率的同时降低噪声误差的影响。数字仿真及动模实验数据均表明,采用该方法后,极大地抑制了噪声对间断角计算的影响,提高了间断角计算的准确度。

基于RT-LAB的柔性直流配电网建模与仿真分析

基于实时数字仿真系统RT-LAB建立典型"手拉手"拓扑,含分布式能源光伏、锂电池以及交直流负载的直流配电网实时仿真数学模型。利用该模型对柔性直流配电系统的启停控制、指令控制等运行方式进行暂态响应特性仿真分析。RT-LAB实时仿真技术显著增强柔性直流配电网系统仿真的时效性和实用性。配网启动逻辑设计及软开关技术、逐级功率提升法的应用,有效减小了直流配电系统启动电流冲击及接入操作过电压。系统建模满足直流配电系统运行要求,对其启动控制及运行工况的仿真分析,为柔性直流配电工程建设进一步研究提供参考。

电力变压器铁心的非线性磁化特性

电磁暂态仿真是电气设备设计、绝缘等级研究和继电保护的基础。在计算机上进行这些研究,需要提供各种元件的仿真数字模型。变压器及其相关模型的建立对励磁涌流、磁滞、谐波和分次谐波的研究尤其重要,且变压器铁心的非线性特性又是变压器建模的关键。为此,从考虑铁心损耗的空载单相变压器模型出发,根据变压器励磁磁链与磁化电流的关系将基本磁化曲线分段线性化,运用迭代的方法求得每个分段下磁链的最大值。利用分段电压峰值与对应分段的等效电阻的关系,求得了该分段磁链与磁化电流曲线的斜率。根据求得的每个分段磁链的最大值及该线性化分段的斜率,从而较为精确地求得了磁链与磁化电流的关系曲线。分段数N可根据精度的需要选取。该方法充分利用了已知的变压器励磁电压电流关系和空载实验的各种数据,直观简洁,并可以根据需要调节计算精度。仿真验证了该方法的正确性和有效性。

变压器涌流对零序电流保护的影响分析

采用ATP仿真计算与实际分析相结合的方法,分析了单台变压器励磁涌流最大零序分量,以及多台变压器涌流零序分量与主变中性点接地方式的关系,得出:剩磁越大,通过调整合闸角所能取得的涌流零序分量越大,当实际最大剩磁为0.7Bm时,涌流零序分量最大可到0.95IN;多台变压器涌流零序分量与中性点接地变压器台数成正比。结合220kV零序电流保护整定原则,分析了涌流零序分量对220kV零序电流保护的影响,得出它对主变零序电流保护和线路零序电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ段没有影响,对线路零序电流Ⅲ段和母联保护有不利影响,并提出了运行和整定时需采取的相应措施。

交流侧接地故障对直流配电网电压平衡影响

针对直流配网中换流器交流出口处的单相接地故障,对故障下直流侧正负极电容电压的响应进行了推导,并给出了故障下单个换流站的零序等效电路。对故障消除后直流正负极电压的恢复过程进行了分析。分别从在故障下消除直流正负极电容电压的工频共模波动和在故障消除后直流正负极电压的快速恢复2个角度对电容中点接地电阻的取值进行了讨论。提出了电容中点接地电阻的取值依据。最后通过PSCAD/EMTDC仿真软件进行了直流配网系统故障仿真,对结论进行了验证。

高可用性无缝环网在数字化变电站通信网络的应用

数字化变电站对通信网络可靠性要求极高,IEC62439-3标准提出了高可用性无缝环网结构。介绍了双连接的交换节点以及处理重复报文的机制,通过删除环网内循环复制的广播报文,能够抵抗广播风暴形成。对几种冗余协议进行了故障恢复时间、可靠性、经济性等性能比较,并设计了应用高可用性无缝环网的变电站三层通信网络结构。高可用性无缝环网技术能够抵抗单点故障,具有高可靠性且能实现无缝恢复,相比并行冗余造价更低,而且协议本身不依赖于上层通信协议,智能电子设备(IED)具有单一物理地址,网络不需要特殊配置。

电力电子设备对直流配电网可靠性影响

与传统交流配电网不同,直流配电网主要由大量电力电子设备构成,为评估其可靠性,建立了电压源型换流器、直流变压器和直流断路器的可靠性模型,分析了器件级冗余和设备级冗余对直流配电网可靠性指标的影响,对比分析了是否区分功能故障和绝缘故障对直流配电网可靠性指标的影响。并以双端电源直流配电系统为例,对这些影响因素进行了定量分析。研究结果表明,设备级冗余比器件级冗余更能有效地提高系统的可靠性,是否区分功能故障和绝缘故障主要对配备较少直流断路器的直流配电网的可靠性评估有影响。

波形比较法变压器差动保护原理

本文提出一种变压器差动保护的新原理。该原理的思路是：通过面积比较的方法，将测量到的一周波变压器差流分成两段等长度的波形，由这两段波形的相关系数和方差构成鉴别励磁涌流的判据。该原理在本质上是涌流波形的形状、大小和变化率等多种特征量的综合鉴别。仿真计算和模拟试验的结果表明，本文的原理可以采用分相制动，能够快速切除合闸时的内部故障，并且受ＣＴ饱和的影响小，因而兼有二次谐波制动原理和间断角原理的优点。保护的动作速度一般在１５ｍｓ以内。

基于并行冗余网络的数字化变电站通信网络构架

为适应采用交换机网络进行通信对传输网本身可靠性提出的要求,介绍了IEC62439标准描述的高实用性自动网络通信协议。采用并行冗余协议进行网络构架。在站控层和间隔层之间采用环形双网,在间隔层和过程层之间采用星形双网。互备的双网同时运行,并在链路层实现冗余数据帧的处理。与传统互备组网方式所用规约进行了对比,指出了并行冗余方式的优越性。

基于行波差动原理的线路保护实用判据

纵联电流差动保护用于长距离输电线路时,会受到分布电容电流的影响。基于输电线路的分布参数模型,分析了分布电容电流与方向电流行波传输延时的等价性,研究了传统行波差动保护的实现方式,提出一种基于行波差动原理的实用保护方案。该方案利用同侧电流的实测值和计算值构成差动判据,在获取电流计算值时,无需进行插值计算,也不需要对侧电压信息,从而减小了计算量,降低了对采样率和通信速率的要求。ATP仿真表明,该方案能够有效地消除分布电容电流的影响。

全面优化本科教学平台,培养电气工程创新人才——浙江大学电气工程及其自动化特色专业建设

浙江大学电气工程及其自动化专业有电机系统及其控制与电力系统自动化2个专业方向。如何在同一本科教学大平台下,以"宽、专、交"的模式培养专业方向不同高素质的电气工程创新人才?我们提出"1个平台、2个强化、2个关系、1个目标"的思路,即优化电气工程本科教学大平台、强化学科基础和实践环节、解决好"点与面"和"宽与专"的关系、实现培养电气工程创新人才的目标。经过多年努力,在课程体系、课程建设、教材建设、实践教学、实验室建设、师资队伍建设等方面都取得了丰硕的成果,教学改革成效显著,提高了电气工程创新人才的培养质量。