基于Bergeron模型的500 kV变电站雷击过电压计算

针对高压变电站可能遭受雷电侵入波而导致站内电气设备绝缘受损的问题,利用Bergeron等值模型能够简化波在有限长线路上的多次折、反射问题,方便网络方程和计算程序编写的优点,提出了一种基于Bergeron等值模型分析计算雷击过电压的简易方法,介绍了无损均匀导线和集中参数元件的Bergeron等值模型,建立了500 kV变电站雷击过电压时各电气设备的数学模型。对某500 kV变电站进线段遭受雷电侵入波进行过电压计算,得出设备上的过电压分布,验证了所提方法的有效性。

Bergeron法在电力系统过电压计算中的应用

本文介绍 Bergeron法在电力系统过电压计算中的应用技术 ,Bergeron法的原理简单 ,但初学者一般不能自如地将它应用于实际的过电压计算中。这里从 Bergeron法原理入手 ,结合实际电路计算 ,使大家很快掌握并能实际应用。

基于状态估计的大规模新能源送出线路纵联保护

“双碳”背景下,加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,已成为国家重大需求。但是,新能源电源等值内电势不稳定,与传统同步机电源特性存在本质差异,换流器控制导致故障电流幅值受限、相位受控,现有工频量保护性能下降,威胁电网安全稳定。该文提出基于状态估计的大规模新能源送出线路纵联保护原理,在考虑线路分布电容的基础上建立精确的线路模型,利用瞬时值的状态估计冗余特性提升了保护的速动性和可靠性,通过比较所建模型与实际模型匹配程度判别故障。仿真表明,所提保护方法能快速可靠判别各种类型的区内、外故障,保护判别时间不超过2ms,并具有较好的耐过渡电阻和抗干扰能力。

考虑参数频变特性的电力电缆改进贝杰龙模型

新型电力系统中电力电子设备、可再生能源机组和交直流电网间的相互作用会导致宽频谐振问题,而电力电缆作为新能源并网的关键环节,其不可忽略的分布电容会增加系统发生宽频谐振的风险。目前,对该问题的研究多使用时域仿真法、阻抗分析法等方法,但对电力电缆的建模多未考虑其分布参数特性及参数频变特性,由此会导致稳定性评估结果不准确及时域仿真效率降低、虚值振荡等问题。传统贝杰龙模型具有分布参数特性,但由于其未考虑参数频变特性,会造成高次谐波放大等问题。为确定适用于谐波频段内的电力电缆建模方法,该文根据电缆结构总结出简化的电力电缆谐波频段电气参数计算方法;在此基础上,深入挖掘贝杰龙模型优势,根据相关谐波频率修正电缆电气参数来改进传统贝杰龙模型;最后对比电力电缆电气参数简化计算方法得出的结果与PSCAD/EMTDC中计算得出的结果,同时对提出的改进模型进行时域仿真测试,验证其正确性和有效性。

基于Bergeron等值线路的机电电磁混合仿真接口模型

在进行机电电磁混合仿真时常选用戴维南/诺顿等值接口模型,但由于等值受控源在数据交互时接收到的受控量是对侧系统上一个仿真步长的解算结果,导致接口中存在不应有的交互延时,从而造成混合仿真精度低、收敛性差等问题。针对上述问题,基于Bergeron等值方法将较短的输电线路转变成由波阻抗、线路阻抗和历史电流源组成的"Bergeron等值线路"接口模型。其中,历史电流源与波过程的传输延时相关,对当前解算时刻是已知量,可以利用其"历史受控量"的特性抵消掉接口交互延时对混合仿真解算精度和收敛性的影响。同时,针对机电和电磁侧步长存在较大差异导致的解算误差,通过在电磁仿真中对机电侧数据进行插值,以提高混合仿真的精度。最后,通过相关算例仿真验证了所提算法的精度及其优势。

基于Bergeron模型的纵联电流保护新判据

随着电网电压等级的大幅提高和线路远距离输电的发展,线路分布电容电流对继电保护装置的影响更加突出。提出了一种基于Bergeron模型的快速分相纵联电流保护方案。大量EMTP仿真结果验证对于不同故障点处发生的各种类型故障均有效:能准确区分区内、区外故障,具有较高的可靠性;由于补偿效果好,具有较高的灵敏度;且由于保护方案是基于瞬时采样值的,具有更好的速动性。

补偿线路分布电容电流的柔性直流配电网电流差动保护方法

针对系统接线方式和线路分布电容影响导致柔性直流配电网故障辨识困难的问题,在对传统电流差动保护在柔性直流配电网中的适用性分析基础上,利用线路贝瑞隆模型推得故障点电流与直流线路两端差电流之间的关系.进一步地,提出具有线路分布电容电流补偿的新型电流差动保护方案,解决对称单极接线方式下故障特征微弱、分布电容电流影响大带来的故障辨识难题.最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,建立柔性直流配电网模型,通过仿真分析验证所提出的电流差动保护方案的可行性和适用性.

双导体有损频变均匀传输线的电磁暂态时域仿真模型研究

特征阻抗和传输函数是多导体传输线电磁暂态时域仿真模型中的2个重要参数。该文以有损频变均匀双导体传输线为研究对象,采用相模变换实现传输线耦合量的解耦,在模态域利用Pade近似和Foster电路模型获得特征阻抗的时域等效电路。同时利用拉普拉斯反变换和Prony近似得到传输函数的近似函数。该文基于等效电路和近似函数通过MATLAB编程建立了双导体传输线的电磁暂态时域仿真模型。最后,用该时域仿真模型获得了阶跃激励下传输线首末端的电压响应,并与PSCAD/EMTDC软件仿真结果进行对比分析,验证了所提时域模型的有效性。

基于贝瑞隆模型的线路差动保护实用判据

推导出了基于贝瑞隆模型的差动判据在三相耦合线路区内故障时的故障相差流和非故障相差流表达式,并在此基础上,提出一种新的基于贝瑞隆模型的实用判据,新判据在区外故障时能完全补偿暂态和稳态电容电流,区内故障时灵敏度高、允许过渡电阻能力强。仿真结果表明分析正确、新判据可靠。

具备高灵敏性与速动性的柔性直流输电系统纵联保护方案

多端柔性直流输电线路故障的快速识别对电网的安全稳定运行具有重大意义。目前,直流线路纵联差动保护未考虑电容电流的影响,其速动性的欠缺导致其仅用作后备保护。为解决该问题,提出了一种足够灵敏、且能够在超短时间窗内实现故障识别的纵联保护原理。首先,基于贝瑞隆模型,对电容电流进行有效补偿。其次,计及模型法对参数较为敏感这一不利因素,设计了保护浮动门槛。最后,基于区内/外故障情况下电流推演值与原始值间的Hausdorff距离存在差异性的特征,提出了一种多端柔性直流输电线路纵联保护原理。理论分析及仿真结果表明,所提的保护原理能灵敏、可靠地实现区内故障的识别,并且在速动性指标上能够满足柔性直流输电系统的要求。

线路中间带并联电抗器的线路差动保护

特高压长线路可能在线路中间接入并联电抗器,从而有效补偿线路电容电流,抑制空载线路过电压。提出了在特高压长线路中间带并联电抗器时的线路分相电流差动保护原理。该原理基于输电线路的贝瑞隆模型,分析推导了区内外故障时各相动作量的表达式。理论分析与仿真验证都证明新原理不受长线路分布电容电流的影响,具有很高的灵敏性和可靠性。

适用于半波长线路的贝瑞隆差动改进算法

介绍了一种适用于半波长线路的贝瑞隆差动改进算法。该算法使用线路1/6,1/2和5/6这3个点作为贝瑞隆差动保护的参考点,分别计算3个参考点的贝瑞隆差流幅值,然后累加3个差流幅值除以2,可以近似得到故障点的实际短路电流。该算法解决了传统贝瑞隆差动保护应用于半波长线路时计算值受参考点影响的问题。EMTP仿真表明,该方法可以很好地计算出故障点的故障电流,适用于半波长输电线路。

基于贝瑞隆模型的长线路距离保护

特高压长距离输电线路的分布参数特性明显,将线路以集中阻抗等效的传统距离保护在长线路上存在超越误动的可能。文中提出了基于贝瑞隆模型的长距离输电线路距离保护原理。新原理在区内外故障时客观反映了故障距离,具有不受负荷电流、系统振荡影响,以及在经过渡电阻故障情况下不存在超越误动等优点。为保证新原理的可实施性,研究了贝瑞隆方程的插值计算方法等,为新原理的应用提供了必要的技术基础。

输电线纵联差动保护的新原理

提出了基于贝瑞隆模型的输电线路纵联保护的新原理,与传统的分相电流差动保护比较,该原理不受电容电流的影响,特别适用于超高压和特高压长线路。从原理上详细分析了它能更准确地区分线路内、外故障的原因。仿真结果表明分析是正确的,原理是可靠的。

特高压长线路单相自适应重合闸的新原理

实现自适应重合闸的方法已经很多,但是将输电线贝瑞隆模型应用其中的,国内外还没有见到,因此提出了基于贝瑞隆模型的特高压长线路单相自适应重合闸的新原理。具体方法是在单相重合前,保护使用贝瑞隆模型计算线路故障点两侧的电流,进而求出故障点处的潜供电流,然后根据其有无,来区分线路是永久性故障还是瞬时性故障,从而达到避免重合于永久性故障的目的。通过仿真表明,该原理区分度大,耐受过渡电阻能力强,并且对测距精度不敏感。因为线路越长,电压越高,输电线故障后潜供电流越大,所以该原理在特高压长线路上具有较强的实用价值。

特高压同塔双回线路分段融冰装置感应电压、电流的抑制措施

为抑制感应电压、电流对输电线路分段融冰装置的影响,以Bergeron模型为基础搭建了1 000 kV同塔双回线路直流融冰仿真模型。分析了感应电压和感应电流对设备的应力、融冰装置电源以及三相桥换相的影响,并将4种抑制感应电流措施的效果进行了比较。研究结果表明,当采用上下相融冰接线方式时,融冰装置端口处的感应电压和感应电流约为上中相、中下相接线的2倍;并联电容、并联工频谐振滤波器对感应电流的抑制效果有限;串联电感能有效削减回路中的工频电流,当串联电感为1 H时,回路中的工频电流为不串电感时的20%,电网侧二次谐波电流为不串电感时的14%。因此,可采用上中相、中下相的接线方式,以及在出口处串联电感来抑制融冰装置的感应电压、电流。

特高压输电线分相电流相位差动保护的研究

针对传统相位差动纵联保护反应各种故障的灵敏度不同的缺点以及特高压输电线路的分布电容较大等特点,提出了基于贝瑞隆模型实现特高压输电线路分相相位差动纵联保护的新原理。介绍了利用贝瑞隆模型计算输电线路故障的方法,推导了实现分相相位差动纵联保护的判据及闭锁角的整定原则,综合分析了各种故障状态下保护的动作情况,解决了各种故障下的故障判别以及特高压线路上的大电容电流影响等问题。提出了用于故障后1～2个周波的基于电流故障分量的分相相位差动保护新原理,大大提高了保护承受过渡电阻的能力和动作速度。用ATP和Matlab仿真证明了该原理的正确性和用于特高压输电线的优越性。

特高压输电线基于贝瑞隆模型的距离保护

提出了应用贝瑞隆模型实现特高压输电线距离保护的新原理。介绍了应用贝瑞隆模型计算输电线故障的方法,提出了实现距离保护的原理和保护动作判据,推导了在各种故障状态下保护的动作情况,用ATP和Matlab仿真证明该原理的正确性。

高温超导电缆分相电流差动保护的电容电流补偿方案

分析了高温超导电缆的电气参数特点,讨论了将架空线路差动保护中的电流补偿方案直接应用于高温超导电缆线路的可行性,对无电容电流补偿、电容电流半补偿、基于贝瑞隆模型等不同差动保护方案的动作性能进行了仿真分析。结果表明,在高温超导电缆分相电流差动保护方案中必须考虑电容补偿;基于贝瑞隆模型的电流差动保护性能优越,耐过渡电阻能力强,能够满足高温超导电缆线路分相电流差动保护的应用要求。

一种适用于电磁暂态仿真的等值简约方法

提出了一种基于物理等效的适用于电力系统电磁暂态分析的电力系统动态等值方法,该方法根据等值后发电机对主干网架的支撑强度保持不变的原理对系统进行动态等值。利用该方法对江苏电网进行了动态等值简化,通过对原型系统和等值系统的动态仿真分析比较,表明简约等值系统很好地保持了原有系统的本质特性。另外,本文从理论上证明了只要已知用于潮流计算的输电线路参数,则不管线路的真实长度如何,就能直接导出用于电磁暂态仿真的Bergeron模型。