大型风电场对工频故障分量距离保护影响的研究

随着风力发电技术日趋成熟,越来越多的大型风电场开始投入运行。由于风电场运行方式的变化及其弱电源特性,会对输电线路的保护造成一定的影响。研究了工频故障量距离保护的基本原理及风电场运行方式的多变性,并在此基础上进一步分析了风电场的运行方式的变化和弱电源特性对保护的影响,通过利用电压相量图分析保护判据的比相表达式提出了对传统距离保护的改进。通过分析可知,在发生金属性故障时,工频变化量距离继电器几乎不受风电场运行方式的影响,但由于风电场正、负序等值阻抗较系统阻抗大,使得相间保护耐受过渡电阻的能力很小,而受风电场零序阻抗较大的影响,接地保护耐受过渡电阻的能力较强。以Matlab/Simulink为平台建立了风电场并网的仿真模型,研究了风电场对保护的影响及对比保护改进前后在故障时的动作行为,仿真结果与理论分析相吻合。

HVDC附近继电保护装置中工频故障分量元件的适用性分析

针对实际高压直流输电(HVDC)工程中含突变量方向元件的纵联方向保护可能误动的情况,分析了工频故障分量保护原理。工频故障分量是基于叠加原理派生出来的,叠加原理的适用范围决定了工频故障分量元件的适用范围。通过分析HVDC的特性与传统交流系统的不同,证明叠加原理不能应用在含有HVDC的系统中,从而得出结论:在HVDC附近不应该采用工频故障分量元件,实际工程中的纵联方向保护误动作与使用工频故障分量元件有一定关系。

基于MATLAB工频故障分量距离保护的研究

电力系统的故障是通过故障信息来表征的。电力系统的故障状态可视为故障前状态与故障附加状态的叠加,其中故障前状态可以是各种非故障状态,也可以是前一次故障状态的继续,而故障附加状态则是由当前故障所激发的。故障分量是仅在系统发生故障时出现,而在系统正常运行及不正常运行时不存在的电气分量,即它随着故障的出现而出现,随着故障的消失而消失。所以,故障分量的存在,是电力系统处于故障状态的表征。本文以工频故障分量距离保护为例,使用MATLAB中的simulink功能建立仿真,验证工频故障分量距离保护的原理。

基于工频故障行波的半波长交流输电纵联保护

半波长线路电压电流特征受分布电容影响很大,基于集中参数的保护原理不再适用。为此从行波角度出发,首先分析了半波长线路的区内外故障特征,得到其正反向行波的幅值和相位关系。然后为解决现有行波保护易受噪声干扰和小故障初始角时灵敏度不足的缺陷,提出了一种基于工频故障行波的幅值比较式方向纵联保护原理,并对积分时间和门槛值整定进行了理论分析。最后在MATLAB/Simulink中搭建了半波长输电线路模型,针对影响保护可靠性的各种因素进行了仿真分析。仿真结果表明,在各种故障场景下,该保护方案均能够快速准确的识别故障方向。保护可靠性基本不受故障初始角、故障点位置和噪声干扰等影响,抗过渡电阻能力较强。

基于工频故障分量的自适应接地距离保护

用工频故障分量推导单相接地模型线路经过渡电阻接地时的附加阻抗,用来修正距离保护的测量阻抗,并根据送电侧和受电侧的不同情况决定是否补偿.该方法能准确计算出线路故障阻抗的电阻分量和电抗分量,使四边形特性距离保护的电阻线和电抗线易于整定,避免下倾的电抗线缩小保护的范围和电阻线的躲负荷性能的复杂分析,从而解决保护的拒动和超越问题.算例验证这种距离保护有令人满意的性能,提高了保护的可靠性和灵敏度.

基于工频故障分量的方向纵联保护

介绍了工频故障分量的基本概念,提出了利用工频故障分量来判断故障方向的原理,进而形成了一种新的方向纵联保护.应用PSCAD仿真软件对保护的可靠性进行了验证.结果证明,此种保护具有良好的动作特性,且不受系统电势和短路点过渡电阻的影响.

不需要双端数据同步的工频故障测距新方法

在分析双端信息采样的同步误差对双端测距同步法的影响基础上,提出了一种不要求两端采样数据同步的故障测距新方法,将两端数据采样的不同步因素以不同步角δ的形式引入,建立x=f(δ)的测距方程,在算法中采用两端电气量的故障分量,并利用Im(x)=0这一条件用搜索法求解不同步角δ,进而求得故障距离x的精确解,算法不受过渡电阻和系统运行方式的影响,测距精度高,有助于及时修复线路和保障系统安全经济运行。计算机数字仿真结果表明,该方法有很好的测距精度,完全满足现场实际要求。

用于新能源送出的M3C工频电网故障穿越方法研究

模块化多电平矩阵式变换器(M3C)是一种可实现不同频率电能直接交-交变换的新型拓扑,适用于高压大容量场合。在分频输电系统中,为实现M3C工频故障可靠穿越,提出完整的故障穿越流程。首先对工频侧和分频侧电压不对称时M3C在双α-β坐标系下的桥臂功率状态方程进行推导,然后提出根据各子模块电压平均值在分频侧投入卸荷电阻的策略来消耗低频侧的过剩功率,并根据电网电压正序分量的跌落程度和负序分量输出对应的正序和负序无功电流。此外,当电网电压正序分量过低时,将对角均压从工频侧切换至分频侧,在故障穿越过程中保证各桥臂子模块电压之间的均衡。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上,对3.3 kV/3.3 kV/3 MV·A M3C工程样机工频故障穿越方法的有效性进行了验证。

DFIG接入配电网的工频故障分量距离保护应用研究

DFIG接入配电网后,由于有了助增电流的影响,使得原有电流保护和距离保护都不再实用。本文分析了考虑低电压穿越时,DFIG接入配电网的工频故障分量距离保护,结果表明,DFIG接入对工频故障分量距离保护没有影响。同时分析了实际应用过程中存在的问题,提出应用保护安装处电压突变量进行比较的判据,并通过仿真验证该理论的正确性。

高压液氨泵驱动侧振动异常原因分析与处理

通过对高压液氨泵驱动侧工频故障原因的分析,得出高压液氨泵存在转子动不平衡问题,并通过改进转子动平衡驱动方法,合理选择动平衡校验转速,成功将转子动不平衡量降低到设计允许最大动平衡量以下,解决了高压液氨泵驱动侧振动异常的问题。

中压交流系统低电阻接地方式特点简析

根据中压交流系统低电阻接地方式的特点,结合继电保护和系统安全要求,介绍两种低电阻阻值计算方法,给出阻值选择的建议。此外,中压交流系统不同接地方式对设备选型有重要影响,结合标准规范要求,对设备选型差异进行梳理,以供设计人员参考。

云数据中心与高压变电站共站时的工频磁场环境特征

云数据中心(IDC)与高压变电站共站建设时,变电站正常工作时的稳态持续工频磁场和短路时的短时工频磁场可能会威胁共站建设云数据中心的信息存储设备的安全运行。为此,通过分析测量结果及国内外数据,系统总结了高压变电站产生的工频磁场环境的特征,提出了不同电压等级变电站母线、地下变电站、地下电缆、电抗器及电容器产生的稳态持续工频磁场强度最大值分别为64 A/m、45 A/m、49 A/m、4 000 A/m、800 A/m,通过计算分析了变电站工频短路时50 k A短路电流在附近产生的短时工频磁场强度最大值可达2 490 A/m。研究结果表明:在云数据中心建设时,需要控制云数据中心信息设备与电抗器的距离>10 m,与电容器的距离>5 m,以确保云数据中心信息设备承受的稳态持续工频磁场强度<100 A/m;控制云数据中心信息设备与高压母线的距离>10 m,可将与变电站共站建设的云数据中心可能出现的短时工频磁场强度降低到<1 000 A/m。该研究结果为制定云数据中心与高压变电站共站建设时的工频磁场防护策略奠定了基础。

高压接地故障时低压系统的过电压分析

针对GB/T 16895.10-2010《低压电气装置第4-44部分:安全防护电压骚扰和电磁骚扰防护》中表44.A1中各种情况下的工频应力电压和工频故障电压,依据故障电流的流向及各处的电压值进行了推导,得到表中的各项数值,提出表44.A1中未列出的其他情况都可据相关分析得出。

适用于半波长输电线路的快速方向纵联保护方法

基于工频故障分量和序分量的功率方向元件利用背侧阻抗特征可以准确识别线路正、反向故障,但由于半波长输电线路波过程的折反射时间很长,因此常规方向元件在保护启动后无法快速、准确判别反向故障。为此,提出了一种适用于半波长输电线路的新型故障分量方向保护方法。该方法利用半波长输电线路反向故障初期电压相间差故障分量和电流相间差故障分量的幅值相位关系,在线路两端分别计算反向识别系数;通过反向识别系数的大小来实现反向故障的识别。同时,采用工频故障分量方向元件和负序方向元件作为判定正向故障的辅助判据,与新方法一起构成了半波长输电线路快速方向纵联保护方案。该方案采用基于反向识别系数的快速动作逻辑,利用保护对反向故障的快速识别实现区内故障的快速动作。PSCAD/EMTDC仿真表明,所提方法可以准确识别线路正向故障和反向故障,实现半波长输电线路全线速动。

SPD后备保护的可靠性及实验验证

综述低压配电系统选用电涌保护器(SPD)的后备保护的基本要求、后备保护元件的作用;介绍保护断路装置熔断器和断路器的特性以及分类配合试验验证。

风电接入配电网后的继电保护方案研究

现有的继电保护系统中一般将风力发电系统作为同步发电机处理,不考虑故障下风电场提供的短路电流对继电保护的影响,但是随着大规模风电接入配电网,风力发电系统对配电网故障点提供的短路电流将会降低继电保护装置的选择性,进而导致继电保护装置的误动。为了保证继电保护满足“四性”的要求,本文通过研究分析风电接入配电网下的故障机理,提出将具有动作速度快、方向性明确、不受过渡阻抗影响的工频故障分量距离保护应用于配网的保护方案中。