配电网间歇性重燃电弧模型的建立与断续弧光接地故障特征分析研究

电弧间歇性重燃是配电网单相接地故障最显著的特征。现有的电弧模型甚少考虑电弧间歇性重燃特性,导致无法精确描述断续弧光接地特征,进而影响继电保护动作。为此,论文提出一种间歇性重燃电弧模型的建立方法,并在此基础上对断续弧光接地故障特征进行了分析。弧道阻抗的随机变化是电弧间歇性重燃的重要标志,故论文重点围绕弧道阻抗变化的随机性和重燃时间间隔的随机性开展间歇性重燃电弧模型的研究。黑盒电弧模型中,Cassie-Mayr联合模型能完整的描述电弧电流从大电流到小电流的变化过程,但存在从大电流变化为小电流的判据模糊,转换过程突变的问题。为此,论文通过引入连续过渡函数解决上述问题。同时,为描述弧道电阻的变化特性,利用Fermi函数对联合模型中Mayr模型和Cassie模型进行权重分配。以改进的Cassie-Mayr单次燃弧模型为基础,根据工频熄弧理论,通过设置燃弧时间长短表征间歇性重燃的随机性,从而建立了间歇性重燃电弧模型。利用该模型,对典型10kV配电网单辐射型网架结构的接地故障进行模拟仿真,采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)和小波包分析提取了不同条件下故障电压、电流、高次谐波、零序分量以及频率分布等故障特征。研究结果表明:改进后Cassie-Mayr联合模型不但解决了电弧电流从大电流到小电流的转换突变问题,且不同模型权重占比的分配更能准确地表征实际燃弧弧道阻抗变化的随机性;通过设置电弧燃弧时间长短,准确地描述间歇性重燃的随机性;电弧断续时刻为非整数周期下的过电压、过电流幅值高于整数周期;电缆线路增大了故障线路电流,过电流可达3.81~7.20pu,不利于熄弧;大电流系统故障相零序电流主频在0~400Hz,小电流系统故障相零序电流主频在1200~1600Hz。

220kV变压器中压侧中性点经小电抗接地的运行分析

北京电网分区运行,其中枢纽站的接地方式关系整个电网运行,K分区中的A变电站采用220 kV变压器中压侧中性点经小电抗接地的运行方式。分析了该分区的主变中性点接地情况、A变电站的等值网络,同时计算了A变电站的短路容量、不同主变并列运行时的单相短路电流,计算表明,中性点经小电抗接地后可降低其单相短路电流,满足设备热稳定性要求。同时提出中性点小电抗投运后对现场运行、倒闸操作的要求。

计及分布式光伏的三相不平衡低压配电网快速潮流计算

随着国家“碳达峰碳中和”战略的持续推进,分布式光伏接入配电网项目的渗透率逐步提高,为保证分布式光伏大量并网安全可靠运行的要求,提出计及分布式光伏的三相不平衡低压配电网快速潮流计算算法,在建立配电网的含分布式光伏的元件模型的前提下,提出含潮流方向和拓扑参数的上三角阻抗矩阵,充分利用该稀疏矩阵,提高潮流计算速度;同时,为分析三相拓扑或负荷(分布式光伏作为负的负荷)不平衡引起的低压配电网中性点位移,设计了计算中性线远端节点电压的方法,使该节点等效为三相相电流集中回路节点;最后,详细给出该低压配电网快速潮流计算算法流程,通过改进的IEEE 33节点验证了该算法的超实时特性和准确性,为大规模分布式光伏接入提供强有力的支撑。

油田配电网中性点接地方式的优化及认识

配电网系统是油田生产的动力系统,配电网的经济、安全运行,直接关系到油田的产量及生产成本。配电网中性点接地方式的选择决定了配电网的经济性和可行性。目前油田配电网主要采用中性点不接地的方式,随着油田电网规模逐渐扩大,该方式已逐渐暴露出易断电、检修速度慢的缺点。通过分析原有中性点接地方式在生产运行中存在的问题,探讨现场试运行配电网中性点经消弧线圈并联电阻接地的优势及在油田应用的可行性。试验表明,该接地方式可为油田提供更加安全、可靠的配电系统,可实现提高油田生产时率、降低运行成本、减轻劳动强度的目的,具有良好的推广应用前景。

面向高电缆化率配电网的中性点接地技术探讨

随着城镇化的飞速发展,配电网系统的电缆比例不断提高,电缆开始逐渐替代传统的架空线路。然而,现有许多变电站的中性点接地方式仍基于纯架空线路设计,难以适应高电缆化率配电网系统的需求。文章针对配电网中性点接地方式进行了系统研究,详细阐述其类型、特性以及对电力系统的作用。针对高电缆化率配电网,提出中性点接地方式的选择建议,为保障配电网的安全稳定运行提供参考。

配电网相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧新原理

针对配电网接地故障转移技术无法灵活调控系统零序电压,及基于电力电子器件的有源消弧技术精确控制实现复杂、实施条件较严苛的问题,提出配电网相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧方法。基于中压电网单相电压调控不影响线电压的特性,由接地变压器二次侧提取系统固有线电压相量,对电源电势进行相序重组,通过注入变压器升压反馈输入至配电网中性点,并调节注入变压器变比调控故障相电压,降低故障相电压至接地故障点燃弧电压以下,实现接地故障主动降压消弧;进一步对比分析了接地变压器二次侧非全相反馈输入与配电网接地故障持续期间,系统内各序分量的变化规律,分析了电源电势反馈机制对配电网运行的影响,并研发了相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧成套装置。在PSCAD/EMTDC仿真环境与真实的10kV配电网实验场中模拟各种运行和故障工况,对所提主动降压消弧方法的效果及序分量特性进行了验证与测试。仿真与实验测试结果表明,相电源馈入型消弧装置能够主动抑制故障点电压,消除接地故障残流,实现接地故障的快速、可靠消弧。

基于过电压衰减比的柔性接地控制参数设计方法

为实现柔性接地装置对中性点电压的准确控制,提出过电压衰减比的概念,并以配电网不接地系统为例提出了控制系统设计方法。首先,分析了不接地系统的中性点过电压产生机理,建立了柔性接地装置接入配电网的等效模型。其次,给出了双闭环控制系统的框图并推导出双闭环控制下的零序输出电压表达式,在此基础上提出了过电压衰减比的概念。文中以双比例控制器为例,提出了基于过电压衰减比指标的控制系统参数设计方法,通过内、外环参数解耦设计,实现了衰减比和系统稳定性的独立控制。最后,搭建了10k V配电网不接地系统仿真模型和低压实验回路,验证了所提设计方法有效性。

直流系统大地运行时交流系统直流分布的计算

为分析直流输电系统采用单极大地回路方式运行时,换流站接地极附近的中性点接地交流变压器因流入较大直流电流而导致直流偏磁等一系列不良后果,分别采用场路耦合法和电阻网络分析方法计算和比较了流入变压器中性点直流电流。结果表明,两者的计算结果相差较小,因而工程上可以采用较为简单的电阻网络分析方法计算分析直流大地电流对交流电网的影响。

补偿电网中性点位移电压异常的原因及对策

分析和探讨了补偿电网中性点位移电压异常的原因及危害,讨论了电网的网络结构、运行方式对中性点位移电压与自动跟踪消弧装置结构及调谐和运行方式对电网中性点位移电压(如电网不对称度、电网阻尼率等)的影响。基于电网运行、消弧装置结构和调谐运行方式诸方面的研究分别对补偿电网中性点位移电压采取了控制措施(如调整电网结构,加大消弧线圈补偿回路的阻尼率等)。

模糊推理在中性点接地方式选择中的应用研究

中性点接地方式选择是一个综合性的技术问题,在对接地方式特性及其与电网的相互关系分析的基础上,应用模糊推理原理,通过合理选择接地方式决策模糊输入参数、建立模糊输入参数隶属度函数、构建输入和输出关系矩阵等过程,采用定义的模糊逻辑运算规则将输入映射到输出,实现了中性点接地方式定量优化抉择。实际算例验证了该方法的有效性和合理性。

模糊神经网络在小电流接地系统选线中的应用

用模糊神经网络理论重点改进了小电流接地选线原理中传统的“零序电流比幅”、“零序有功分量比幅”、“能量法”等方法 ,用仿真结果代入算法公式计算出样本 ,将其送入模糊极大—极小神经网络进行训练。训练结果表明 ,提出的方法对中性点非直接接地系统发生的单相直接接地和经过渡电阻接地故障都可正确选线 ,且判别依据不受系统结构和运行方式变化的影响 ,选线的正确度和可靠性均有明显的提高。

消弧线圈并串电阻接地式与接地保护原理研究

通过分析比较中性点经消弧线圈并、串电阻接地系统的工作特点,指出宜采用消弧线圈并电阻的接地方式,并提出了基于故障分量有功功率与谐波功率融合的接地保护原理,给出了相应的动作判据模型,该判据有效地拉大了故障支路与非故障支路接地故障判断量的差距,可较好地解决补偿电网的单相接地故障选线问题.

矿井低压配电网中性点接地方式的研究

简述了我国井下低压电网中性点接地方式的发展过程。从接地电流的危害程度 ,人身触电的安全性及中性点接地方式对选择性漏电保护动作的准确性和可靠性影响等方面 ,并借助于EMTP仿真程序提供的仿真数据分析比较论述了各种中性点接地方式的优劣 ,提出了不管从以上哪一角度看 ,中性点经高阻接地最适合于现在井下低压配电网。并提出了相应的中性点接地电阻值。

特/超高压直流输电系统单极运行下变压器中性点直流电流分布规律仿真分析

为揭示直流系统运行方式与变压器直流偏磁现象之间的内在联系,基于宜昌电网的实际参数和PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台,采用交流系统网络化建模的方法,建立了包含宜昌电网两条500 k V直流输电线路以及接地极临近区域220 k V交流变压器的直流偏磁电流分布仿真模型。对给定工况下变压器中性点直流电流的分布情况进行了仿真,并与现场实测的数据进行了对比验证,还分别对单接地极场景以及双接地极场景时各个特征变电站主变中性点直流电流分布情况进行仿真,揭示了变压器中性点电位差是决定其直流电流分布特征的根本原因。结果表明:所建立模型的误差在10%以下,具备复现系统实际运行情况的能力。分析结果能够为从系统运行角度抑制直流偏磁提供理论依据。

风电场35kV电缆网络中性点接地方式研究

为研究风电场35 k V电缆网络中性点接地方式的适用性和可行性,针对电缆网络较大的对地电容电流水平,利用Matlab/Simulink软件建模仿真。给出了以贵州龙里风电场为工程背景、不同中性点接地方式下的运行特性,并提出了一种改进的、适合风电场35 k V电缆网络的中性点复合运行方式。复合方式以消弧线圈为基础,当接地电容电流水平小于100 A而发生单相接地故障时,先并中值电阻抑制系统暂态过电压,若为瞬时性故障,消弧线圈补偿后故障自动消除,若为非瞬时性故障则利用短时并入小电阻启动零序电流保护。而当接地电容电流水平大于100 A,发生单相非瞬时性接地故障时,直接利用小电阻的短时投入,启动零序电流保护装置快速切除故障。仿真结果表明,复合方式适应性强,且相关设备可按照相关绝缘水平进行选取,具有较高的可操作性。

配电网柔性接地暂态过程分析与优化方法研究

针对传统配电网谐振接地方式无法实现暂态过程补偿的问题,通过对新型柔性接地暂态过程进行分析,提出了一种基于柔性接地方式的暂态响应优化方法。当发生单相接地故障后,通过有源逆变器向配电网中性点注入有功分量及无功分量的补偿电流,从而优化单相接地故障的暂态响应。理论分析与仿真结果表明,补偿电流有功分量可加快暂态过程的衰减并抑制瞬态过电压的幅值;无功分量则用于补偿消弧线圈的暂态电流,由此降低建弧率或使得电弧快速熄灭,减小由瞬时性故障发展成为永久性故障的概率。该暂态响应优化方法能够实现单相接地故障暂态期间柔性消弧与可靠自愈,进一步提升了配电网的运行可靠性。

分布式光伏接入对110kV主变中性点电压的影响分析

110 kV主变在非直接接地运行方式下,当变压器低压侧存在分布式光伏接入时,发生单相接地短路故障等情况可能会引起变压器中性点过电压问题,对中性点的绝缘造成威胁。分析了发生故障后网络的故障特性、线路保护的动作情况以及中性点电压偏移问题;在此基础上,分析了线路保护动作后分布式光伏接入对中性点电压偏移问题可能造成的恶化,并讨论了光伏容量和本地负荷的影响;给出了含分布式光伏配电网110 kV主变加装间隙保护的相关建议。

不同接地方式电缆型配电网单相接地故障下的可靠性评估

为了对不同接地方式下电缆型配电网的可靠性进行评估,对消弧线圈接地方式和小电阻接地方式下线路发生单相接地故障时线路的跳闸率模型进行了分析,结合两种接地方式的特点分析了故障隔离和负荷转移对负荷点可靠性的影响。利用基于故障模式影响分析的最小路法分别建立了两种接地方式下负荷点的长时和短时可靠性指标计算模型。最后,对广东某市电缆型配电网的供电可靠性进行了评估。结果表明:消弧线圈接地方式比小电阻接地方式有更高的可靠性,但随着各馈线之间的联络越来越紧密消弧线圈接地方式的优势越不明显。所得结论能够为电缆型配电网中性点接地方式的选择提供理论参考。

相电源馈入中性点的配电网接地故障相主动降压消弧装置及其应用

针对传统消弧线圈不能完全抑制间隙性弧光过电压及故障相转移装置在发展性故障情况下存在引发严重相间接地短路过电流的风险,提出一种相电源馈入中性点的配电网接地故障相主动降压消弧方法。发生单相接地故障时,从接地变压器二次侧提取与故障相相电势相反的线电压向量,通过注入变压器升压馈入至配电网中性点,强迫故障点电压至电弧重燃电压以下,实现熄弧并阻止电弧重燃,有效抑制间隙性弧光接地过电压和不停电处理可恢复性绝缘故障,并研制出由接地变压器、单相注入变压器等相关设备组成的主动降压消弧装置。在10kV真型配电网试验场通过大量实验测试和挂网运行验证了所建议方法和装置的可行性和可靠性。通过与现有同类技术比较,该装置具有性能好、兼容性强、造价低、短路电流风险小等优势。

基于参数闭环控制的配电网柔性接地消弧方法

针对配电网小电流接地系统在发生单相接地故障之后故障点残余电流无法实现全补偿从而影响消弧性能的问题,在中性点柔性接地的技术基础上提出了基于零序导纳参数闭环控制的有源消弧方法。分析了开环电流补偿指令将受到参数测量误差的影响,理论推导了柔性接地系统故障前后零序导纳参数的变化规律,并以此作为参数闭环控制的依据,通过参数闭环控制策略提高了故障点电流补偿的准确性。在考虑高斯白噪声(50 dB)干扰的仿真算例中,采用参数闭环控制的结果(接地电流为0.25 A)优于参数开环控制的结果(接地电流为1.35 A);在金属性接地的仿真算例中,采用参数闭环控制的结果(接地电流为0.38 A)优于电压闭环控制的结果(接地电流为4.51 A)。仿真与实验结果表明了所提方法能够准确补偿故障点接地电流的有功分量和无功分量,降低了系统对零序互感器测量精度的要求,且适用于不同接地过渡电阻的故障情况,实现了接地故障的快速处理与可靠消弧。