有源配电网差动保护自同步原理及误差分析

分布式电源的接入使得电流差动保护被引入配电网,需要解决的关键技术之一即是两端故障数据的同步问题。基于保护启动时刻的故障数据自同步算法可以在不增加额外设备的情况下实现数据同步,在配电网中获得了一定的应用,但对该算法的同步精度尚缺乏必要的理论分析和验证。文中在分析计算相电流突变量保护启动算法的基础上,从直流分量的衰减速度着手,导出了不同衰减速度下保护启动延时的计算表达式;并进一步分析了最大保护启动延时随故障初始相角、衰减速度的变化规律,得出不同故障条件下可能出现的最大自同步误差。分析结果表明,该算法的同步精度受故障时刻、线路参数、故障启动门槛、电流互感器测量误差等因素的影响,某些情况下会出现两端数据同步误差大于保护允许同步误差裕度的情况。最后利用继电保护测试仪验证了上述理论分析的正确性。

基于相电流增量的故障区间定位新方法

为解决配电网单相接地故障时定位效果不佳的问题,根据故障发生后健全线路及故障线路故障点下游暂态三相电流增量波形相似,而故障线路故障点上游故障相与非故障相暂态相电流增量波形差异较大的特点,提出一种基于相电流增量的故障区间定位新方法。该方法利用各个检测点的三相电流增量求出各自的功率系数并发送到主机,通过对比相邻检测点的功率系数判断出故障区间。其优势在于仅利用电流作为故障区间定位特征量的同时减少了通信系统的压力。通过仿真和数据分析表明,该方法在各种初始电压相位下发生高、中、低阻接地时均能正确的判断出故障区间,具有原理简单、适用性好的特点。

基于同向量电流选相的电流平衡保护研究

针对传统平行双回线路电流平衡保护不能反应跨线故障的问题,提出了基于同向量电流选相的电流平衡保护方案。首先利用同向量电流突变量实现故障选相,并给出了两相短路与三相短路的判别方法。然后利用反向量与同向量的幅值比判别故障相是否为跨线故障。对于跨线故障相,利用单回线距离保护判别故障区域;对于单回线故障相,利用同名相电流的幅值大小进行选线跳闸。利用六序故障分量法分析了各种故障情况下的选相判据以及保护判据,并给出了保护流程。最后理论分析和ATP-EMTP仿真结果均验证了方案的正确性和有效性。该方案能够反应跨线故障,保护性能得到了改善。

基于残流增量法的谐振接地系统故障定位方法

根据谐振接地系统单相接地故障的特点,提出了基于残流增量法谐振接地系统故障定位的新方法。该方法通过改变消弧线圈的电抗值,从而引起线路上各点的零序电流模值发生变化,根据零序电流模值的变化特性来判断故障位置。通过将零序电流模值折算到同一电压水平下相减,克服了接地电阻的影响。采用移动式零序电流互感器法,有效地解决了零序电流测量难的问题。仿真试验充分验证了该方法的有效性。

配电网单相接地故障区段定位矩阵算法的研究

配电网由于分支多、接地电阻大,单相接地故障定位问题长期以来没有得到很好的解决。提出了一种基于矩阵算法的配电网单相接地故障区段带电定位方法。针对FTU(Feeder Terminal Unit)测量数据建立故障信息特征矩阵,对于中性点不接地系统,特征矩阵中的元素为FTU测量到的零序电流与零序电压的相位差;对于中性点经消弧线圈接地系统,利用残流增量原理,特征矩阵中的元素为FTU测量到的零序电流幅值变化量。应用统一判据对特征矩阵进行分析,确定故障点所在的区段,同时分析了当故障信息不完整时的解决方法。现场试验数据充分验证了该方法的正确性与可行性。

基于残流增量法的谐振接地系统单相接地故障选线

文章详细介绍了残流增量法的装置结构和基本原理。该方法通过控制与消弧线圈并联或串联的电抗器,在故障发生后改变消弧线圈的补偿度,利用调节前后的各条线路零序电流的变化量确定故障线路及故障区域。文中对残流增量法的选线策略进行了改进处理,对一、二级线路发生单相接地故障的情况分别进行了分析,并给出了合理的选线流程。该方法不仅能够确定一级变电站的故障线路,而且能够在一级变电站与二级变电站(或开闭站)之间的辐射状线路上确定故障区域。

基于电流突变量曲线拟合的故障时刻检测算法

传统基于相电流突变量的故障时刻检测方法虽然简单,但因受暂态分量的影响而存在较大的检测误差。利用现有保护装置采集的电流信息,对相电流突变量进行曲线拟合,并经逆向推导求出故障时刻。对电力系统的短路暂态过程进行分析,探究相电流突变量的变化规律并推导其广义表达式。利用Prony算法对离散的相电流突变量值进行函数拟合,得到表征其函数曲线的特征参数;通过改进现有的波形相似算法,进一步从拟合函数的过零点中筛选出故障时刻。结合PSCAD仿真测试,探究故障时刻的检测精度及其影响因素,仿真结果验证了所提算法的可行性和准确性。

三相电流型PWM整流器改进型模型预测控制

模型预测控制算法是以系统模型为基础,通过优化性能指标获得最优控制量的一种新型算法,具有很好的控制性能,已经获得广泛的应用。针对三相电流型PWM整流器,本文提出了一种改进型模型预测控制。根据电流型PWM整流器在dq0旋转坐标系下的数学方程,建立了增量式预测控制模型;根据系统控制要求设计了控制器的优化性能指标,性能指标综合考虑了系统误差和控制增量的影响,通过求解优化性能指标得到预测控制增量表达式。实验结果表明,该控制算法具有很好的控制性能。相比于传统的PI调节器,该控制方法参数易整定,且具有很好的阻尼特性。

多时态的三相相地增量电流矢量关系特征及选线应用

为提高配电网单相接地选线定位的正确率,通过对小电流接地在多时态三相增量电流的构成和矢量关系特征的分析研究发现:1)反映小电流接地本质特征的分量电流为双负序电流,并总结出其矢量关系特征;2)检验增量电流至少在一个时态内有无双负序电流矢量关系特征,能够确定是否疑似接地线路;3)检验增量电流至少在后暂态有无该特征,能够辨识真伪单相接地;4)可能出现的暂态谐振电流的首半波或非周期分量电流,与工频增量电流在接地相的首半波同极性。据此,设计了在多时态比较三相相地增量电流矢量关系特征的接地选线和防误辨识方法。该方法排除了零序谐振电流的影响,广泛适用于各类型配电网的高、中、低阻接地选线。经多方案仿真和模拟实验验证,该方法适用有效。

配网绝缘渐损接地增量电流波形及选线定位分析

为提高配网包括绝缘渐损接地在内的单相接地选线定位的可靠性,仿真观察绝缘渐损接地在不同阶段的电流波形。首先,根据这些电流波形及发展变化的共有规律,选择接地相的次暂态锯齿波增量电流和健全相与之对应时刻的增量电流作为配网绝缘渐损接地自举选线定位的判据信号源,分析锯齿波电流反映所有接地电流的通用性特点,并研究设计锯齿波标量和矢量相位差的计算方法;然后,仿真研究并比较包括锯齿波在内的单相接地电流与操作性、诱发性扰动电流的波形特征,为辨识真伪单相接地找寻判别基准,并以此为依据,研究设计包括绝缘渐损在内的配网单相接地防误辨识和选线定位方法;最后,采用所制作的接地定位器在低压配网模型的合环运行线路上验证所设计方法的正确性。

小接地电流系统单相接地微机保护中的两种选线方法

本文介绍某大型化肥厂６ｋＶ中性，是不接地供电网络单相接地微机保护中应用的基波零序电流方向、异相电流增量差值等两种选线方法的基本原理，选线判据，程序框图设计，应用特点，具有一定的实用价值与普遍意义。

基于增量观测器的MPCC一拍滞后补偿方法研究

模型预测控制具有概念简单、容易处理包含约束条件的多变量控制问题等优点,已经成为电力传动领域研究的热点。针对三相异步电机的连续控制集模型预测电流控制(CCS-MPCC),通过系统闭环模型研究了一拍滞后对模型预测控制的影响,并给出了基于增量观测器的滞后补偿方法。首先,介绍了三相异步电机CCS-MPCC的基本原理;其次,利用系统闭环模型分析了一拍滞后对CCS-MPCC的影响;然后,给出了增量观测器及其设计方法;最后,通过实验验证了一拍滞后及基于增量观测器的补偿方法对模型预测控制的影响。实验结果表明,增量观测器具有良好的一拍滞后补偿特性,可以明显的改善CCS-MPCC的控制性能。

配合快速开关的10 kV不接地系统单相接地选线方法

10 kV中性点不接地系统发生单相接地故障时,如何快速、准确地选出故障相和故障线路,是亟待解决的问题。针对此问题,提出一种基于快速开关的故障转移选线方法。发生单相接地故障后,故障相上的快速开关检测到故障相后迅速合闸,将故障相稳定接地,从而将故障电流由故障点转移到快速开关上来。发生故障后,在快速开关合闸前后,故障相上非故障线路的零序电流均为零,故零序电流增量为零,而故障线路的零序电流在快速开关合闸前为非故障相所有线路零序电流之和,合闸后由于故障电流转移到了快速开关,使得其值变为零或者很小的一个值,故零序电流增量非常大。配合快速开关制造短路、转移故障电流,利用故障线路和故障相上非故障线路各自零序电流增量的显著差异,不仅可以比较快速、准确地选出故障相上的故障线路,切除以恢复供电,而且还可以有效解决故障点电弧重燃问题。仿真结果表明,提出的故障选线方法,可以有效提高选线的速度和准确率,对10 kV中性点不接地系统的安全稳定运行和电缆等设备的绝缘保护具有重要的实际意义。

配电网消弧线圈优化控制策略

针对谐振电网消弧与选线难以兼顾的问题,提出了基于改进综合增量选线方法的消弧线圈优化控制策略。定义了一种新的零序电流综合增量,在脱谐度变化有限的情况下,增大故障线路与非故障线路间的差异性,从而提高选线的可靠性;根据交流熄弧条件,给出了基于改进零序电流综合增量选线方法、满足电弧不重燃条件下的消弧线圈控制策略。PSCAD仿真表明,改进后的零序电流综合增量法表征的故障特征更加显著,选线的正确性不受故障距离和过渡电阻影响,给出的优化控制策略能准确控制故障点的残流水平,兼顾消弧与选线2方面,具有极大的实用性。