基于正序电流故障分量的有源配电网线路差动保护

传统配电网在大量分布式电源接入后变为有源配电网,拓扑结构与故障特征发生改变,现有电流差动保护无法同时满足可靠性与灵敏性要求。为此分析了逆变型分布式电源故障输出特性,建立有源配电网正序电流故障分量网络,在此基础上提出一种基于正序电流故障分量的电流差动保护方案。该方案以线路两侧正序电流故障分量为特征量对常规电流差动保护进行改造,解决了在分布式电源接入后线路发生区内高过渡电阻故障引起的电流差动保护无法准确识别故障的问题。最后使用PSCAD/EMTDC对该方案在不同工况下的动作情况进行仿真,仿真结果表明该方案能够适应有源配电网保护需求。

基于正序电流有功分量的有源配电网多端差动保护方法研究

分布式电源的接入,使得潮流双向流动、短路电流变化复杂,传统三段式电流保护难以适用。针对分布式电源负荷多端接入场景下难以解决数据同步的问题,提出一种基于正序电流有功分量的多端差动保护方法,利用正序电流有功分量为直流量、基本不受对时误差影响的特点,构造差动保护判据,实现多端差动保护。仿真结果表明,该方法能够有效判别区内故障,且具有一定的抗过渡电阻能力。

基于自适应制动补偿系数的有源配电网电流纵联差动保护

为了解决传统的三段式电流保护难以适用于有源配电网的问题,通过分析含不同类型分布式电源的配电网正序电流故障分量在区内外故障时的幅相特征差异,提出一种基于自适应制动补偿系数的电流纵联差动保护新方法。该方法采用改造后的e指数函数构建制动补偿系数,根据线路两侧正序电流故障分量的相位差和幅值比自适应决定补偿制动电流的程度。为有效应对不可测负荷分支给保护可靠性带来的消极影响,利用比幅式方向阻抗继电器的动作方程构造辅助判据。仿真结果表明,与传统电流纵联差动保护相比,该方法能够满足各种故障场景下有源配电网的保护需求,且灵敏度高,可靠性、耐受过渡电阻能力和抗时间同步误差能力强。

永磁同步电机低速域下改进旋转高频注入控制

旋转高频注入法常用于永磁同步电机零低速无位置传感器控制系统,但该方法在提取和处理位置信号的过程中用到较多的滤波器,这将会导致获取的位置信息产生误差。窄带宽带通滤波器既可减少滤波器的数量,同时也具有很好的通频特性,可有效地提取到准确的高频位置信息;然后基于正序分量去补偿同步轴系高通滤波器(SFF)对负序分量(含有位置信息)造成的误差;最后结合速度环一阶线性自抗扰控制,去提高该系统的抗扰能力。通过对比改进前后的仿真实验结果,验证了改进后的方法对于转子位置误差补偿有较好的效果,其观测的电机位置精度可达0.015 rad,控制系统在突加负载和转速突变时的抗扰能力也有明显提高。

基于分级聚类的有源配电网故障区段定位系统设计

针对有源配电网各个故障区段参数相似导致振荡不收敛的问题,设计了基于分级聚类的有源配电网故障区段定位系统。使用ARM7嵌入式CPU板,通过扩展不同外围接口实现不同通道数据采样。利用模数转换模块,将连续变量的模拟信号转换为离散数字信号形式。通过FPGA数据存储器存储离散信号数据。利用分级聚类和相似性测度方法,完成不同配电网故障区段样本集的分级聚类。引入分级聚类结果的silhouette指标,选取最优聚类结果,避免由于参数设置不合理导致振荡不收敛的问题。根据最优聚类结果,设计有源配电网故障区段定位流程。由实验结果可知,以节点编号1为例,该系统区内故障电源正序分量从故障前68.8°变化到故障后的58.6°、区外故障电源正序分量从故障前68.5°变化到故障后的57.4°,在实际正序分量变化范围内,说明设计系统故障区段定位结果精准。

统一电能质量调节器的实验研究

统一电能质量调节器 ( UPQC)是结合串联有源滤波器和并联有源滤波器的一种新型谐波和无功补偿装置。文中分析了它的系统结构和工作原理 ,并根据提出的检测控制方法研制了一台实验样机 ,进行了实验研究。实验结果表明 ,样机不仅可以补偿非线性负载产生的无功电流和谐波电流 。

有源配电网电流差动保护应用技术探讨

有源配电网具有多电源、多分段、多分支、功率双向流动、弱馈等特征,传统三段式电流保护难以保证选择性和灵敏性,需要提供新的更有效的保护方法。基于该背景,将正序故障分量电流差动保护引入到有源配电网,探讨其应用原理与实现技术。针对不同的馈线结构,给出了适应性差动保护动作判据及门槛整定原则。针对配电网线路特点,提出并实现了基于故障信息的电流数据自同步方法。根据配电自动化通信体系最新进展,探讨了基于点对点对等通信实现差动保护数据交换的通信规约。基于智能配电终端平台,开发出正序故障分量电流差动保护样机并对其进行了综合测试,测试结果验证了所提保护方案的可行性。

计及分布式光伏发电低电压穿越能力的主动配电网保护方法

针对高渗透率分布式光伏发电并网造成主动配电网原有保护无法适应的问题,提出计及分布式光伏发电低电压穿越能力的主动配电网保护方法。根据分布式光伏发电低电压穿越控制策略对其故障特性的影响,定性分析了光伏发电故障电流与并网点电压的相位关系,推导主动配电网各馈线电流正序故障分量特征,结合电压信息,提出基于母线故障前电压正序分量与各馈线正序电流故障分量相位比较的保护方法。最后利用PSCAD建立主动配电网系统模型,对所提方法进行仿真算例分析,结果表明该方法正确、有效。

适用于主动配电网的电流方向元件

分布式电源接入配电网以后,其结构单源辐射型网络转变为多源多方向网络,于是主动配电网在消纳分布式电源容量时方向信息采集成为必要,由于配电网广大节点没有安装电压互感器,传统功率方向元件不再适用。文中提出一种基于正序故障分量的电流方向元件,在无电压信息的情况下,利用电流正序故障分量和正序故障分量定义的基准量之间的相位差来判别故障方向,不仅适用于任何分支节点,而且不受负荷电流的影响。在PSCAD/EMTDC中仿真验证了方向元件动作的正确性。

基于正弦幅值积分器的全电流谐波检测方法

基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q谐波检测法,环节繁多且结构复杂,同时低通滤波器(low pass filter,LPF)的存在又影响了谐波检测的快速性。为了准确且快速检测出电网谐波电流,实现对电网的补偿,该文提出一种基于正弦幅值积分器(sinusoidal amplitude integrator,SAI)的全电流谐波检测法,该方法在i_p-i_q谐波检测法的基础上省去负载电流有功分量和无功分量的计算环节,利用SAI的正序基波提取结构替换原来检测法中的LPF,提取出正序基波电流经过运算得到谐波指令电流,从而对电网进行补偿。在平衡电网下对所提方法进行仿真与实验,验证了该方法的可行性和有效性。

有源电力滤波器降低容量控制策略研究

对有源电力滤波器(APF)能量流进行分析,得出决定APF容量的基本要素。针对复杂电源环境下APF的补偿目标,提出一种基于电源电流基波正弦化的降低容量控制策略,获取负载电流中的基波有功功率及基波无功功率,并获得补偿参考电流。为实现控制策略,提出适用于电源电压畸变情况下的三相电压基波正序检测的改进方法,减小APF变流电路总电流和自身损耗,提高了APF的效率。仿真和实验结果验证了该控制策略的正确性和有效性,对并联型APF的小型化及电力系统滤波改造具有实用的参考价值。

三相无锁相环单次谐波检测法

传统的单次谐波检测法存在计算精度过分依赖锁相环锁相性能的问题,当电网电压出现畸变时,锁相环就会得到错误的相位,为此提出了一种三相无锁相环单次谐波检测法.该方法通过数学分析得到电源电压的正序分量,进而得到正确的电压相位信息,代替并优化了锁相环的功能,并在原理分析的基础上验证了改进的单次谐波检测法在三相电压畸变情况下的可行性.利用PSCAD/EMTDC仿真平台,对三相无锁相环单次谐波检测法的检测精度进行了验证.在理论分析和仿真研究的基础上搭建了实验平台,实验结果进一步证明了该检测方法的可靠性.

不对称负载下正序基波有功电流的提取算法

研究正序基波有功电流的正确提取问题,为对电网谐波电流进行快速检测,保证电力系统的安全性,首先利用对称分量方法提取负载电流的正序分量;然后定义两个虚拟电压,利用两个虚拟电压提取正序负载电流的辅助有功分量;将得到的负载电流正序辅助有功分量经过一个低通滤波器,获得负载电流的正序基波辅助有功分量;最后经过一些公式变换提取出负载电流的正序基波有功分量。进行仿真的结果表明,改进算法在系统负载不平衡状态下仍可以准确检测出负载电流中的正序基波有功电流。

基于正序电流故障分量的有源配电网纵联保护

分布式电源就地接入配电网改变了传统辐射状配电网的拓扑与故障特性,对常规的馈线电流保护带来了影响。对此,基于分析不同类型分布式电源在区内外故障时正序电流故障分量的特征差异,提出一种基于正序电流故障分量的有源配电网保护新方法。该方法利用馈线两端正序电流故障分量的幅值比作为动作量,利用正序电流故障分量的相位差构造具有自适应性的制动阈值,能够适应有源配电网在不同场景下的保护需求,且具有灵敏性高、不受负荷影响、耐受过渡电阻能力强等优点。最后,基于所提方法开发了具有保护功能的智能终端样机,动模实验与RTDS测试验证该方法的有效性。

适配高渗透率DG接入配电网的幅值比较式保护

对于高渗透率分布式电源(DG)接入的配电网,提出了新型综合电流幅值比较的保护原理,通过线路两端分相全电流幅值以及正序故障电流幅值的比较进行故障定位,实现了低成本与高可靠性的兼容。并通过PSCAD搭建10 kV含分布式电源配电网模型,全面仿真了不同DG渗透率、故障位置、故障类型、过渡电阻、非同步数据等多种因素对保护原理的影响。经过理论分析和仿真,证明方案能够准确实现故障定位,利用的数据简单,耐过渡电阻能力优秀,保护配置要求低,抗同步误差强。

一种新型微电网谐波与正负序检测方法

电流谐波与电压不平衡是影响微电网电能质量的两个重要因素。针对目前谐波检测与电压正负序分离方法存在的问题,提出一种基于动态相量的谐波与正负序分量检测方法;该方法既可以用于电流谐波检测,也可用于电压畸变或不平衡条件下的正负序分量分离。采用动态相量法下的Park变换矩阵,简化控制;并且省去了传统检测方法的滤波器与陷波器装置。最后对该方法进行了对比分析,并在有源滤波器仿真中进行了验证分析,仿真结果显示了所提方法的正确性、可行性。

基于双dq变换正负序提取及锁相环的FPGA实现

对于并网型电能质量治理设备,如有源电力滤波器(APF),为了实现对电能质量的检测与治理功能,需要对三相电压基波的正负序进行快速准确提取。当电网电压发生不对称、畸变等情况时,能否快速准确获得基波电压的频率和相位信息将会大大影响电能质量治理设备运行性能。文中依据同步旋转坐标变换理论,采用双dq变换方法,通过低通滤波器(LPF)处理,实现对基波电压的正负序提取,在此基础上引入负反馈控制理论实现锁相环功能。依据此理论使用FPGA实现基波电压正负序提取及锁相环功能,经测试表明文中所设计的系统能够在三相电压出现不对称、畸变等情况时,快速准确实现基波电压正负序提取、以及基波频率和相位的锁定,能够满足有源电力滤波器对于电压频率、相位实时检测与设备控制保护的使用需求。

基于DSOGI-FLL的MMC-HVDC故障控制策略研究

在MMC-HVDC输电系统的交流侧发生不对称短路故障时,系统的电流和有功功率出现二倍频振荡。采用基于锁频环的双二阶广义积分器(DSOGI-FLL)对换流站的正、负序虚拟磁链进行估算。利用虚拟磁链来计算内环控制器的电流给定值,不仅能够抑制故障时流向换流器的有功功率二倍频振荡,而且能够有效抑制故障过电流。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型并进行了必要的实验验证,结果表明此策略能有效抑制故障过电流及有功功率的二倍频振荡,提高了系统的运行稳定性。