柔性低频输电系统的主变稳态负序差动保护

为了解决常规纵差保护难以适用于低频系统的问题,通过分析低频系统的序分量抑制策略,并根据低频系统故障进入稳态后单侧有负序注入的特征,提出一种基于稳态负序分量的主变差动保护方法。为防止该差动保护在区外故障时因电流互感器饱和出现误动,通过对比分析三类制动电流计算方式的制动性能,得到了差动保护的制动方程和制动系数。为解决励磁涌流、电流互感器断线可能导致误动的问题,提出了相电压突变量的差动保护开放条件。仿真分析表明,该方法能够灵敏反映区内金属性故障及轻微故障,在区外故障伴随电流互感器饱和时有可靠的制动裕度。

不平衡电网下模块化多电平换流器的直流环流均衡策略

不平衡电网下模块化多电平换流器(MMC)存在三相直流环流不均衡问题,易导致相间电流应力和热应力差异,降低其在不平衡工况下安全运行能力。该文从桥臂功率角度分析不平衡电网下三相MMC直流环流不均衡现象和基于零序电压注入的直流环流均衡机理。提出一种零序电压注入的直流环流均衡方法,通过网侧电流与直流环流偏差量计算得到零序电压相位,经过比例谐振控制器生成零序电压注入量,进而实现直流环流的快速、有效均衡。在所提出的控制策略的基础上,研究该方法对MMC桥臂电流峰值、有效值及子模块电容电压纹波的影响规律。仿真与实验结果验证了该文理论分析与控制策略的有效性。

基于零序无功电流柔性调控的配电网覆冰线路不停电在线融冰方法

提出采用两台级联H桥变流器(cascadedH-bridge converter,CHBC)柔性调控配电网零序无功电流,实现覆冰线路不停电在线融冰。两台CHBC分别串接在覆冰线路首端和末端的接地变压器。通过末端CHBC在绝缘允许范围内调控配电网零序电压,产生的零序对地电容电流作为融冰电流流过三相覆冰导线,实现较单相接地短路电流融冰更佳的效果。通过首端CHBC调控配电网对地电容电流,实现融冰电流大小的任意调节。所提方法无需做单相接地短路,能够精准调控融冰电流,实现三相线路同时融冰。CHBC与配电网仅存在无功交互,节省了直流稳压电源容量,且功率交互之和为零,不影响配电网正常供电电压,全网负荷无需停电。仿真和实验结果验证了所提方法及控制方案的可行性和有效性。

零序电流互感器接线对接地故障保护动作的影响

接地故障是新能源电厂常见故障,零序电流保护能有效切除故障,零序电流通过零序电流互感器采集。若因零序电流互感器接线错误,则会导致零序电流采集偏差,影响保护动作。通过接地保护跳闸切入,分析零序电流互感器接线对保护动作的影响,为新能源电厂零序电流互感器安装调试、保护故障分析提供经验。

基于相序电流一致性的小电流接地故障方向算法

为解决小电流接地系统故障方向保护问题,提出一种基于三相稳态电流突变量与零序电流一致性关系的小电流接地系统故障方向算法。根据小电流接地系统中单相接地故障后三相电流突变量变化特征得出,在接地故障发生后,健全路径三相电流突变量与零序电流一致性关系相同;不接地系统中故障点上游故障路径三相电流突变量与零序电流的一致性关系存在明显差异;而谐振接地系统中故障点上游故障路径三相电流突变量与零序电流的一致性关系主要取决于消弧线圈失谐度。利用三相稳态电流突变量与零序电流的一致性关系可实现故障方向判断,仿真和现场实验验证了方法的正确性。

基于多暂态特征量聚类的配电网接地故障区段定位方法

谐振接地系统发生单相接地故障时,线路健全区段与故障区段的零序电压电流的伏安特性和零序功率方向存在差异。单相接地故障的影响因素多,且呈现随机性,采用单一接地故障特征量的区段定位方法准确率不高。为此,本文提出一种基于多暂态特征量聚类的接地故障区段免阈值定位方法。首先求取发生故障后线路各区段首半波暂态零序电压导数与暂态零序电流之间的伏安特性特征向量和零序功率特征向量,再对两特征量做归一化处理并融合得到综合特征向量,最后由免阈值设定的模糊C均值聚类算法判别健全区段与故障区段。通过仿真案例验证了所提方法的有效性。

海上风电经VSC-HVDC系统受端电网不对称故障抑制策略

海上风电经柔性直流输电技术(即基于电压源换流器的高压直流输电系统,VSC-HVDC)送出系统中受端电网故障不仅影响受端换流站交直流侧系统的运行状态,严重情况下也会阻碍送端换流站和海上风电机组的正常运行。针对这一实际问题,分析了海上风电经VSC-HVDC送出系统中受端电网发生不对称故障的传播机理,提出了一种基于Lyapunov函数方法的负序分量抑制策略。首先,建立了海上风电机组经VSC-HVDC送出系统的拓扑结构,并分析了受端电网发生不对称故障的传播机理。其次,根据受端换流站的数学模型推导出满足Lyapunov函数全局稳定性的负序开关函数,并求解出开关函数的系数,进一步设计出相应的Lyapunov函数控制器。最后,基于MATLAB/Simulink软件仿真将所提策略与传统PI控制进行对比,验证了所提策略的正确性和有效性。

集中式新能源电站联络线零序阻性电流差动继电保护方法

基于一起集中式新能源电站联络线单相接地典型故障,分析故障零序电流特性,提出小电阻接地电站联络线零序阻性电流差动继电保护方法。联络线两侧电站均为小电阻接地的方式,联络线单相接地时零序差动阻性电流分量是一个恒定量,与联络线及两侧电站对地电容量无关。该方法提升了对电站联络线单相接地故障判别的准确性、灵敏性。

一种500 kV变压器单相置换静态运行分析方法

500 kV变压器通常为单相式,当其中一相故障时,可考虑用备用相替换恢复运行。但备用相通常与原设备参数不一致,导致主变压器三相参数不对称,需分析其运行时对可靠性的影响,并研究提高可靠性的方法。为此,提出一种适用于研究三相参数不对称系统静态运行的方法,通过附加电源解耦三相电路,从相电路求不平衡电压初值,从序电路求不平衡电流初值,再用迭代原理修正附加电源逐步逼近实际值,同时研究附加电源法的收敛特性、电路特征等内容。通过仿真计算验证该方案的正确性,分析主变压器单相置换在独立运行情况下的一般性规律及负载能力。针对主变压器单相置换并列运行,研究了并列运行时零序回路的差异以及其对主变压器负载能力的影响,以及主变压器中性点加装小电抗的原理和作用,结合电网当前实践基础,计算不同电抗值抑制零序电流的效果,找出优选值。

新能源电站非直接接地系统电缆端部单相接地保护方法探讨

新能源电站6~35kV电压等级非直接接地系统中,电缆终端或中间接头受现场制作、安装工艺影响故障多发,其中单相接地故障较为常见。为及时有效地切除电缆端部单相接地故障,本文提出电缆端部单相接地故障零序电流差动保护方法,分析不同接地方式差动特性,并对保护的配置、定值进行描述。该保护方法实现简单,具有一定的实用价值。

电缆屏蔽线安装方式对集中式配网自动化应用的影响分析及对策研究

近年来,我国经济迅速发展,电力作为支撑经济社会不断发展的重要组成部分,对供电可靠性的要求也随之提高。在与用户直接交互的配网领域,配网自动化作为提高供电可靠性的有效技术手段而备受重视,且在全国各大城市已广泛应用。论述在集中式配网自动化技术应用落地过程中,电缆屏蔽线的安装方式对于该技术实施应用的影响,并提出对策。

城市轨道交通中性点不接地供电系统单相接地保护新方案

通过对城市轨道交通中性点不接地供电系统中不同位置发生单相接地故障时的对地电容电流进行分析,提出了对应的保护新方案。文中明确了该保护方案的系统配置、保护定值设置及相应的控制逻辑,并对控制逻辑进行了验证。

110 kV电力线路单相断线故障分析及保护方法研究

当前处理电力线路单相断线故障时,主要依靠电流信号进行故障识别,而电流信号中包含的故障特征不明显,最终导致保护动作时间较长。为此,以110 kV电力线路为研究对象,展开单相断线故障分析,并提出对应的保护方法。运用对称相量法,针对电力线路故障后的电压、电流等多方面数据分别进行分析,获取线路故障特征,再基于此识别单相断线故障。深入分析三相电压的相序关系,并确定故障后的电压相序突变信息,从而判断故障方向。最后,在电力线路中安装自动重合闸,并结合零序电流保护原理快速切除单相断线故障,实现电力线路保护。实验结果表明将所提方法应用在110 kV电力线路中,面对单相断线故障时保护动作时间为0.4 s,满足了故障处理实时性要求。

一种基于序功率方向的变压器保护方案

传统的变压器保护一直采用的是差动保护 ,始终存在需要附加励磁涌流判据的问题。而目前区分内部故障和励磁涌流的方法都是基于涌流波形特征提出的 ,均不可能做到完全正确。文中提出了一种与差动保护原理无关的变压器保护方案 :对故障状态下系统正负序网络模型进行分析 ,由变压器两端电流电压计算出两侧正负序功率 ,根据序功率方向的不同 ,能快速、准确地区分变压器的内部故障、外部故障和励磁涌流。对于双端或单端电源网络 ,当以变压器两侧系统的综合阻抗角为动作灵敏角并且变压器保护区内发生不对称故障时 ,原边侧和副边侧的正、负序功率均为负值 ;当变压器保护区外发生不对称故障时 ,发生区外故障一侧的正、负序功率为正 ,另一侧的正、负序功率为负。如果负序功率与正序功率相比非常小 ,可以判断为三相对称故障 ,此时仅根据正序功率方向进行判断。如果副边侧正、负序功率均为 0 ,则判为变压器空载合闸而引起的励磁涌流。此方法对不对称故障有很高的灵敏度。大量的

交直流混联系统突变量方向元件适用性研究

交直流混联电网在我国应用越来越广泛,传统继电保护方向元件出现过多次误动现象。针对各种突变量方向元件进行全面分析及仿真验证,并提出一种基于0模的快速方向元件判别方法。交直流混联电网中,由于逆变侧等值交流系统正、负序阻抗不相等且其阻抗角与线路阻抗角相差较大,基于正、负序原理的突变量方向元件将会出现误判,性能无法保证;而对于零序原理的方向元件,由于逆变侧零序网络较为稳定,其性能可靠,能够正确动作。基于0模的快速方向元件判别方法与传统基于傅氏算法的零序方向元件相比,动作速度快,性能更稳定。PSCAD仿真数据验证了分析的正确性。

小电流接地系统单相故障的Matlab仿真

小电流接地系统发生单相接地故障导致非故障相电压升高,为防止进一步扩大成两点或多点接地甚至相间短路,应及时采取措施消除该故障。文中利用Matlab对中性点不接地系统单相接地故障进行仿真,重点探讨了仿真模型的搭建过程;通过对各线路零序电流波形的分析,判断出故障线路;通过对故障线路三相电压、电流波形的分析,判断出接地相。该方法简单、准确、可靠,较好解决了中性点不接地系统单相接地问题。

西北330kV线路弱电强磁问题的分析及采取的措施

分析了一起发生在西北330kV线路中由线间零序互感影响而导致的纵联零序方向保护误动事件。分别从理论和定量的不同角度,深入分析了网络结构和纵联零序方向保护误动之间的联系,总结了双回线不同运行情况下纵联零序方向保护的动作行为,指出弱电强磁的网络联系是保护误动的原因,两侧零序电压反相是保护误动的必要条件。针对这种弱电强磁问题,提出采用基于故障类型的零序方向元件替代零序方向元件的解决措施,录波数据的分析结果证明了这种方法的有效性和准确性。

直驱型变速恒频风力发电系统中零序环流的研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行研究,介绍了适合于大功率直驱型风力发电系统的结构。系统采用了多重化的AC-DC-AC变换器,以减少每只绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)上的电流和流入电网的谐波电流,但并联多重化变换器中存在的零序环流会增加功率半导体器件损耗。推导了零序环流的数学模型,分析零序环流的产生原因,提出一种基于零轴电流反馈控制的零序环流控制策略。该控制策略不需要改变电路拓扑,算法实现简单,易于模块化的设计,且适用于基于传统正弦脉宽调制的多重化变换器的控制。仿真和实验结果表明,该方法能够很好地控制零序环流,减少对系统的损害。

220kV主变压器中性点加装隔直电容对零序电量的影响

变压器中性点加装隔直电容是抑制直流偏磁的有效措施,但加装隔直电容后系统零序参数将发生改变,且大规模加装隔直电容后对零序电量的影响是否存在叠加效应未有明确定论。文中建立了220kV复杂系统环形等值模型,考虑不同运行工况进行计算仿真,采用继电保护智能整定计算软件进行全网故障计算,验证大规模加装隔直电容时系统所受的影响情况。研究结果表明,加装隔直电容后对线路保护安装处零序电流及电压保护影响很小,对加装站点变压器中性点零序电流的影响最大,大规模加装隔直电容时存在叠加效应,但叠加后对相关零序保护的影响基本可以忽略。

基于暂态零序电流时频特征量的配网故障选线方法

中性点经消弧线圈接地的配电网系统不同故障条件下发生单相接地故障时,健全馈线和故障馈线的暂态零序电流在短窗时域和频域分布特性不同。利用各馈线故障后1/4工频周期时窗的故障暂态零序电流数据,经小波包分解并将其重构至不同频段,进而求得的时频特征量能在一时频窗内充分反映信号的时频特性,利用相关系数表征暂态零序电流的时频分布特性及其变化规律,并结合综合相关系数形成选线判据,实现配电网单相接地故障选线。大量电磁暂态仿真表明,该方法准确、可靠。