110 kV低电阻接地变电站保护误动分析及预控措施

低电阻接地变系统广泛应用于10 kV配网系统,在运行中发现若零序电流互感器误接线以及装置内置参数调试不当,会产生导致保护误动作的隐患。文章通过分析变电站接地变低电阻接地系统所存在的隐患,梳理了低电阻接地变系统隐患排查与整改思路,分别从回路、装置参数与保护功能方面制定了隐患排查方案,为验收、检查变电站低电阻接地系统积累了技术经验。

基于贝叶斯压缩感知理论的配网故障定位研究

配电网结构复杂、分支众多、架空线与电缆共存,故障后巡线困难。目前已有很多方法很够实现故障区域定位,但该类方法得到的最小故障区域只能确定在两个测点之间,测点较少时,定位的区域大,仍需较长时间来排查故障。为此,该文提出一种利用稀疏测点来进行故障定位的方法。首先,证明了可将故障点的负序注入电流等效为故障区域两端节点的虚拟负序注入电流。然后,利用支路追加法推导了节点阻抗矩阵所含特性,以此说明负序电压方程元素取幅值的可行性,以及测点分布需要满足的条件。之后利用贝叶斯压缩感知理论求解节点负序电压方程,利用重构负序电流向量来进行故障定位。所提算法对测量数据无严格同步要求,所需采样频率不高,仿真中为4kHz,所需数据时间窗长较短。基于69节点多电源配电系统的仿真数据表明,所提方法仅利用9个测点的电压信息,可以有效定位故障线路,且不受故障类型、过渡电阻、线路参数少量误差等因素影响,抗噪声能力强。

柔性直流配电系统高频突变量距离保护

柔性直流配电系统可以高效、灵活地接入新能源电源与直流负荷,成为配电网研究热点之一。然而受电力电子装置控制影响,直流故障时换流器提供的短路电流非线性强,其故障等值阻抗时变,保护难以基于变化的阻抗识别故障区域。针对该问题,通过分析故障高频信号在换流器开关过程中的回路,建立不受控制策略影响的换流器高频恒定阻抗等效模型,为保护研究奠定基础。进而提出一种基于高频突变量的距离保护,该方法利用系统故障前后几ms内的电气量信息,通过提取电压高频分量映射故障区段,结合保护整定配合实现故障区域识别。在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台上搭建了六端柔性直流配电系统精细化模型,仿真结果表明,所提方法具有良好的速动性和选择性,能够可靠识别故障区域,并且有较好的耐受过渡电阻和抗噪声能力。

基于直流断路器转移支路动态电阻特性的柔性直流输电系统保护动作分析与改进

当直流断路器通过其各支路间的换流清除故障电流时,会导致系统的故障暂态电气量发生变化。现有直流保护在进行原理设计时大多未考虑直流断路器动作特性的影响,因而有可能不正确动作。因此对于柔性直流输电系统,分析了直流短路故障过程中直流断路器的动作特性,给出了考虑直流断路器各换流支路故障电流熄灭特性的短路电流解析表达式,验证了现有的电流微分保护、低压过流保护以及差动保护的动作适应性,进而提出一种基于电流积分值的保护算法,解决了电流微分保护会出现误动的问题并且具有较强的抗过渡电阻和噪声的能力。最后利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建±320 kV双端柔性直流输电系统模型,仿真结果验证了理论分析的正确性和保护算法的适用性。

基于断路器重合闸的柔性直流输电线路单端故障测距方法

高压柔性直流输电采用架空线路,运行环境复杂,难以避免故障。快速准确的故障定位可以缩短故障清除时间,对于快速恢复供电十分重要。现有测距算法依赖暂态波头辨识,受到干扰后测距精度会下降。针对上述问题,在线路分布参数模型基础上,在时域中通过电报方程计算线路沿线分布的电压和电流,进而根据故障点处电阻值相对稳定这一特性构成测距判据。由于输电线路两侧的直流断路器重合时间并不一致,此时先重合一侧的系统才会继续向故障点馈入短路电流,因此通过单端量便可实现测距。所提测距方法无需通信,适用于各种故障类型并且所需窗长较短,具有耐受过渡电阻和噪声的能力。最后利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建±500 kV多端柔性直流输电系统模型,仿真结果验证了所提测距算法的准确性和适用性。

基于限流电抗器电压积分凹凸性的柔性直流输电线路单端量保护方案

现有柔性直流输电线路保护无法同时耐受高阻和噪声干扰,会出现区内高阻故障拒动以及区外金属性故障误动。针对这些问题,提出了一种基于限流电抗器电压积分凹凸性的柔性直流输电单端量保护方案。该方法利用了与过渡电阻无关的波形特征提取差异,具有较强的耐受过渡电阻能力;采用积分法构成判据,具有较强的抗噪声干扰能力,可靠性高。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提方案能快速、可靠地完成故障判别,同时具有较强的耐受过渡电阻能力以及抗干扰能力。

光伏并网系统的谐振抑制策略及无源阻尼选取方法

针对多端口光伏直流升压汇集系统中DC/DC换流器存在的谐振问题,提出了基于无源阻尼的谐振抑制策略。通过对比不同运行工况下的等效阻抗,揭示了DC/DC换流器内部的谐振机理。综合考虑谐振抑制效果和阻尼电阻有功损耗,采用电容支路串联阻尼电阻的方式,通过对比谐振频率点的等效阻抗幅值与相邻正常频率点的阻抗幅值,给出了阻尼电阻的取值范围,有效抑制了换流器阻抗匹配引起的谐振。所提谐振抑制策略在保证换流器有较高传输效率的前提下,有效地提高了光伏并网系统的稳定性。

基于电网电压增量前馈补偿的光伏并网系统故障后恢复控制

光伏直流升压汇集系统经较大过渡电阻的故障清除后,存在直流变压器难以切换回原有控制策略的问题。针对此,在分析故障点过渡电阻和直流电压波动量之间关系的基础上,提出了一种基于电网电压增量前馈补偿的故障后恢复控制策略。在故障清除时,通过监测电网电压增量值,采用修正逆变器控制外环直流电压参考值的方式短时增大直流母线电压的波动量,从而使直流变压器实现控制策略的可靠切换。仿真结果表明,所提方法在交流电网经较大过渡电阻发生的故障被清除后,光伏侧控制策略能可靠且快速地进行切换,有效提高了光伏的利用率。

基于MMC二次谐波注入的光伏直流升压接入系统故障清除协调控制策略

光伏直流升压接入系统在交流电网发生故障时应该具备故障穿越(fault ride through,FRT)的能力,然而交流电网中较大过渡电阻故障被清除后,直流变压器(DC transformer,DCT)控制策略难以自动恢复至最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制。提出基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)二次谐波注入的故障清除协调控制策略。故障清除时,通过修正逆变器控制内环负序分量,主动向系统注入短窗长二次谐波。DCT根据直流母线二次谐波电压幅值切换控制策略,实现光伏发电单元在故障清除后快速切换回MPPT控制。PSCAD仿真结果表明,通过所提方法,在电网故障时,光伏侧均能可靠且快速的切换控制策略,有效提高光伏资源的利用率。

直流配电网潮流计算模型及算法

直流配电网以其传输容量大,适合分布式电源接入等优势引起国内外广泛关注,而目前其研究重点主要在结构、能效、控制、保护等方面。针对直流配电网潮流计算问题,建立考虑开关损耗及电感电容寄生参数的非理想变换器稳态模型,给出Buck,Boost等6种变换器在连续电流模式(continuous current mode,CCM)下的稳态模型参数。考虑直流配网中只有有功功率与电压幅值,直流变换器可采用不同控制策略的特点,建立了含变换器直流配网的牛顿拉夫逊法雅克比矩阵各元素等潮流计算模型。通过对典型14节点直流配电网的算例测试,运用本文建立的模型和方法进行了潮流计算并与PSCAD仿真结果对比分析,验证了所提模型和算法的正确性。