海上风电柔性直流输电换流变差动保护的适应性分析

海上风电柔性直流输电系统的故障特性有别于常规电力系统,因此常规继电保护方案应用于海上风电柔性直流输电系统时可能存在适应性不足的风险。分析了海上风电柔性直流输电系统故障情形下,不对称的电气量引发的谐波分量以及故障穿越过程中的负序抑制、限流措施对差动保护的影响。推导了计及序分量的差动保护灵敏度计算式并进行适应性分析,指出故障情形下的奇次谐波容易对差动保护产生影响,负序抑制及限流措施也将导致差动保护灵敏度下降。结合实际示范工程的仿真系统进行了大量仿真计算,结果表明,常规差动保护方案的灵敏性、可靠性均存在下降的问题。

一起换流变绕组差动电流保护动作的分析及改进

换流变压器的差动保护动作是否正确对于直流系统安全稳定运行至关重要,由于部分换流站在换流变绕组差动保护设计时未考虑谐波制动功能,保护装置无法正确区分励磁涌流和内部故障电流,导致换流变充电时因励磁涌流造成保护误动作。对此,结合某换流站在换流变绕组差动保护动作案例进行建模与仿真,分析该换流站换流变压器网侧绕组差动保护动作原因,判断其动作逻辑是否正确。根据空载合闸时的绕组差动电流经滤除直流分量后与标准的正弦电流波形相似性很差的特点,通过仿真分析设定了Hausdorff距离的绕组差动电流保护闭锁判据的整定值,进而避免了换流变充电时因CT饱和特性不一致导致的绕组差动保护误动作。

混合型有载调压变压器拓扑结构及控制策略研究

针对传统有载调压变压器存在功能单一、动态特性差等问题,结合工频变压器高效可靠和电力电子变换器易于控制的优点,提出了一种混合型有载调压变压器拓扑结构。通过增加背靠背变换器,并设计相应控制策略,实现了有载调压变压器连续调压和无功补偿的功能;提出一种串联电压补偿方法,实现了对负载的故障保护。最后,分别基于MATLAB仿真软件和实验平台搭建了混合型有载调压变压器实验模型,仿真和实验结果验证了所提拓扑结构和控制策略的正确性和有效性。

无功优先控制对风电场集电线保护影响分析及改进措施研究

电网电压跌落时能够向系统提供无功支撑是对并网风电机组的基本要求。风电机组无功支撑对故障电流有着直接影响,可能使集电线电流速断保护灵敏度下降,同时可能使保护失去选择性。文章首先根据双馈异步电机(double feed induction generator,DFIG)数学模型及无功电流支撑原理,分析了浅、深度故障运行下DFIG分别通过转子侧变流器(rotor-side converter,RSC)与网侧变流器(grid-side converter,GSC)调节输出无功对故障电流的影响。针对DFIG无功优先控制可能造成集电线电流速断保护灵敏度降低以及其与箱变熔断器失去配合的问题,提出了在DFIG无功优先控制计算整定初值基础上根据集电线电压跌落程度附加自适性补偿量的定值调整方法。通过仿真验证,表明整定值改进后能够在保证全线速动的前提下大幅提升保护的选择能力。

基于故障全电流多阶突变的换流器并网线路纵联保护

电力电子换流器的引入改变了传统电网的故障特性,当交流线路发生故障后传统差动保护难以满足保护需求,易出现灵敏度降低甚至拒动风险。针对此问题,提出基于故障全电流多阶突变的交流线路保护原理。该保护以故障发生后线路两侧电流波形形变特征、突变特征的规律变化为基础,通过矩阵梯度算法对两侧全电流信号进行突变特征值的提取,即对两侧全电流信号的突变程度进行描述,进而构造纵联保护。相比于传统暂态量的快速保护无须提取固定频段特征,所提方法克服了在短路电流受控情况下利用周期分量算法无法精准提取固定暂态量的问题,相比于直接采用常规暂态信号的保护,具备较好的耐受过渡电阻以及噪声的能力。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了换流器并网系统的仿真模型并校验了保护的有效性,所提保护故障识别时间小于7.5ms,即使在经100Ω的过渡电阻故障情况下,仍然具有较高的灵敏度,能较好地满足换流器并网线路对保护速动性与选择性的需求。

超高压直流系统中的换流变压器保护

介绍了超高压直流输电系统中的换流变压器保护,分析了换流变压器的特点以及超高压直流输电的各种运行工况对换流变压器保护带来的影响,比较了换流变压器和传统变压器保护的差异,并结合其特点提出相应的保护方案。

采用S变换相位差及能量相对熵的换流变零序差动保护新判据

针对换流变压器零序差动保护误动现象,提出一种采用S变换相位差及能量相对熵算法的换流变零序差动保护新判据。通过分析换流变压器区内各类故障、区外故障及外部故障切除时零序电流的特点,利用零序差动保护两侧自产零序电流和中性线上零序电流的相位和能量概率分布差异进行识别。当发生区外故障时,零序差动保护两侧零序电流的波形极为相似,其相位差和能量相对熵值都基本为0。当发生区内故障时,零序差动保护两侧零序电流相位相反且波形相似度小,其相位差接近180°且能量相对熵值增大。仿真验证表明,该判据可准确迅速识别区内与区外故障,其性能不受故障类型和过渡电阻的影响,且具有一定的抗电流互感器饱和的能力。

灵宝背靠背直流换流站220kV换流变压器故障保护动作分析

介绍了灵宝背靠背直流换流站220kV换流变压器阀侧套管接地故障过程和保护动作情况。在简要介绍直流接地过流保护原理的基础上,分析了换流变阀侧接地故障的故障特征以及换流阀换相过程对故障电流的影响。通过对故障过程中保护动作情况的分析,总结了灵宝背靠背直流保护对换流变阀侧接地故障的响应情况,提出了在背靠背直流换流站中针对直流接地故障的保护功能设置应进一步完善的环节,对工程设计及现场运行具有一定的指导意义。

特高压换流变压器对称性涌流的生成及其对大差保护的影响

借鉴和应涌流分析方法,分析特高压一组换流变压器空投时对称性涌流的产生机理和变化特点。基于工程实际参数建立详尽的特高压直流输电的仿真模型,对特高压换流站内一组换流变压器空投产生对称性涌流现象进行了仿真分析。阐明二次谐波制动判据失去闭锁能力造成特高压换流变压器大差保护误动的机理,为提升特高压换流站大差保护的动作可靠性提供分析手段。

特殊工况下换流变零序差动保护误动机理分析及对策研究

针对高压直流输电工程中换流变压器零序差动保护误动的案例,分析了特高压换流变中性线上电流互感器在长时间单极-大地运行伴随交流系统高阻故障工况下饱和机理。采用基于工程实际参数的特高压直流输电模型进行仿真分析,揭示换流变零序差动保护误动原因。并根据区内、外故障时保护两侧自产零序电流和中性线零序电流极性差异,提出一种基于S变换相位差的换流变零序差动保护闭锁新判据,以解决特殊工况下换流变零序差动保护误动的问题。通过仿真验证该判据的有效性。

高压直流输电中谐波对换流变压器差动保护的影响

由于高压直流输电系统特有的优点,使高压直流输电系统得到越来越广泛的应用。但高压直流输电系统具有其本身的特点,使得换流变压器与普通电力变压器在构造上有一些不同,高压直流输电系统中换流器是非线性元件,产生大量谐波,谐波对换流变压器保护动作有影响,再加上直流控制系统对故障的控制和调节作用,导致换流变压器和传统电力变压器保护存在差异。基于PSCAD/EMTDC仿真程序研究了CIGRE直流输电标准测试系统在正常运行,换流变压器内部故障和整流侧换流阀短路典型故障情况下的特点。并用Matlab分析了各种情况下的数据,并得出换流变压器差流中谐波的特点及对换流变压器差动保护的影响。

新型换流变压器保护方案设计

要实现新型换流变压器的产业化,制定与新型换流变压器配套的保护方案是重要的前提。文中对基于变压器模型的变压器保护原理进行研究,并将该保护原理的思路运用于新型换流变压器保护方案设计中,而且对动作特性方程进行梯形积分来构成保护判据。仿真结果验证了该保护方案可快速可靠地识别新型换流变压器正常运行状态和内部故障状态,并能有效地减少差分代替微分的误差,可以用作新型换流变压器微机主保护。

HVDC换流站换流器桥差保护动作行为的仿真分析

对高压直流输电工程在运行中发生的换流站换流器桥差保护异常动作情况进行阐述与分析。基于PSCAD/EMTDC平台建模,在多种故障情况下对桥差保护动作情况进行仿真分析,在此基础上,剖析换流器桥差保护异常动作的原因。PSCAD仿真结果表明:△桥、Y桥阀侧电流互感器(TA)采样值存在故障电流差值,桥差保护才能正确动作;若故障电流同时流入或同时不流入△桥、Y桥TA,桥差保护将发生拒动。

基于欧氏距离法的换流变压器短路电流和励磁涌流的辨识

在高压直流(high-voltage direct current,HVDC)输电系统中,换流变压器受各种交直流滤波器影响,发生不对称故障时,差动电流中2次谐波含量比较大。通过仿真分析可知,采用2次谐波制动时,某些故障情况下保护会发生拒动。经分析,励磁涌流波形具有间断和偏向时间轴一侧的特征,而故障时的差动电流在不计直流分量影响的情况下,其波形分布时间轴两侧且无间断角。据此,提出利用变压器二次出口采样电流与标准正弦曲线之间的欧氏距离来鉴别励磁涌流和故障电流。通过EMTDC进行了大量的仿真实验,验证了该判据的稳定性和有效性。

涌流引起换流变压器零序过电流保护误动的机理分析及对策

针对高压直流输电工程中换流变压器空载合闸及外部故障切除引起零序过电流保护误动的案例,分析了换流变压器空投和外部故障切除时励磁涌流及恢复性涌流的变化特点及其对零序电流的影响机理。采用基于工程实际参数的高压直流输电的仿真模型,对高压换流站换流变压器空投及外部故障切除导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析,揭示了换流变压器零序过电流保护误动的原因。利用相空间重构技术提出了基于零序电流相空间分布重心幅值变化特征的换流变压器零序过电流保护闭锁新判据,并通过仿真验证了该方案的有效性。

新型换流变压器差动保护原理

要实现新型换流变压器的产业化,制定与新型换流变压器配套的保护方案是重要的前提之一。文中对新型换流变压器的差动保护原理进行了研究。在分析新型换流变压器绕组特殊接线方案和三绕组之间特定匝数比关系的基础上,得出了相应的新型换流变压器两侧电流的变换关系,并据此提出2种差动保护接线方案。针对新型换流变压器正常运行和内外部故障等各种状况,分析和比较了新型换流变压器2种差动保护接线方案的动作特性,从而得出了按一次侧相电流之差构成的差动保护接线方案优于按一次侧相电流构成的差动保护接线方案的结论。文中的研究成果为实际工程中新型换流变压器差动保护接线提供了理论依据。

燃气轮发电机静态变频启动若干问题分析

介绍郑常庄热电工程2×254MW燃气-蒸汽联合循环供热机组静态变频启动装置的组成、类型及工作原理,并围绕燃气轮机发电机组启动过程及其问题,阐述静态变频启动装置的隔离变压器高压侧断路器、发电机中性点接地隔离开关等一次设备的合分操作顺序和发电机变压器组保护的投切方式,以期为类似工程提供借鉴。

龙泉换流站直流控制保护系统运行分析

由于运行时间较长以及性能存在一些缺陷,龙泉换流站直流控制保护系统近年来多次发生故障,对电网的运行带来了不利影响。对龙泉换流站直流控制保护系统近几年来的故障情况进行统计,对故障原因进行分析,并指出当前龙泉换流站直流控制保护系统运行维护工作存在的难题。根据分析结果,提出相应的技术改造方案。该技术改造方案不仅可以有效解决龙泉换流站直流控制保护系统存在的缺陷及问题,而且对其他高压直流输电工程的建设和运行维护工作也有较好的参考作用。

广州换流站换流变压器差动保护附加闭锁功能浅析

换流变压器网侧绕组出现励磁涌流或过激磁电流时,如果换流变压器保护装置的差动保护逻辑没有被可靠闭锁,该装置可能误动作。文章介绍广州换流站换流变压器保护装置KBCH130和7UT513的差动保护动作特性,阐述它们针对励磁涌流和过激磁电流设置的附加闭锁功能;就广州换流站同期装置PSD(Point on Wave Switching Device)运行异常情况下,对一次极1换流变压器充电过程中发生的KBCH130差动保护动作情况进行分析,基于磁通的变化原理估算涌流最小间断时间,用西门子波形分析软件SIGRA4.21分析涌流波形间断情况,结果认为KBCH130设置的间断角定值过大,对应的间断角附加闭锁功能失效而引起此次差动保护误动作。

换流变压器阀侧接地故障分析及保护优化

换流变是高压直流输电系统的重要组成部分。换流变阀侧自身无接地点,但直流侧有接地点,当换流变阀侧区内发生单点接地故障时,随着换流阀的导通和关断,故障电流呈现不规则的变化,换流变自身现有保护可能灵敏度偏低。极端情况下,当Y/Y接线变压器阀侧中性点发生接地故障时,换流变自身主保护无法快速动作。文中从换流变的结构及运行工况出发,定性概括了阀侧接地故障后的电流特征;分析了现有保护系统的特性;提出了基于零序差动和快速零序过流原理的换流变阀侧保护优化方案;并结合现场故障录波及实时数字仿真系统仿真波形对其进行了验证。验证结果表明,优化后判据可以有效提高换流变保护在阀侧区内单点接地故障下的灵敏度、动作速度及故障定位准确度。