风光电源故障暂态解析及实用化短路电流峰值计算

研究风光电源的故障暂态过程及短路电流峰值能为设备选型及保护整定提供重要依据。然而,现有的风光电源暂态短路电流计算模型过于依赖参数,计算模型难以满足工程应用需求。因此,该文首先分别对光伏电源、永磁同步风机及双馈感应风机进行故障暂态解析,继而构建形式简洁实用的短路电流峰值表达式。对于光伏电源及永磁同步风机,在恒功率控制阶段建立了基于故障期间电源出力变化的暂态短路电流计算模型;在限幅控制阶段通过分析阻尼比系数,得到短路电流峰值的实用化表达式。对于双馈感应风机,通过分析其故障后定转子磁链的耦合关系,得到Crowbar电阻投入阶段短路电流的简化条件,进而求解出短路电流峰值表达式。最后通过录波数据与仿真数据验证了理论的可行性和正确性。

计及换流站控制特性的多端混合直流输电系统故障暂态计算方法

精确的故障暂态计算是多端混合直流输电系统参数设计及其控制保护策略研究的基础。为此,该文计及不同换流站的控制特性,提出一种适用于多端混合直流输电系统的故障暂态解析计算方法。首先,分别构造考虑LCC整流站和MMC逆变站控制系统的复频域等值模型,建立计及直流架空线路频变特性的分布参数模型,推导多端混合直流系统的节点阻抗矩阵。在此基础上,计算故障节点电压和故障支路电流的复频域值,再利用拉氏反变换获得电压和电流的时域值。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建三端混合直流输电系统模型,对所提故障计算方法的准确性和快速性进行仿真验证。

边界保护的理论基础 第一部分 故障暂态分析

近年来 ,基于单端暂态量的输电线路保护新原理不断涌现出来 ,这种利用故障产生的暂态分量是否透过线路边界的特征构成的具有全线速动的保护称为边界保护 ,边界保护成立的条件有两个 ,其一是区内外故障时 ,暂态分量存在差异 ;其二是该差异有规律性 ,可以被提取并且很明显 ,足以构成保护判据。基于这个目的 ,对输电线路区内外故障时的暂态分量的频谱进行了分析 ,发现并提取该差异 ,为边界保护的研究提供理论基础。全文共分为三个部分 ,第一部分是故障暂态分析 ;第二部分是线路边界折反射系数的频谱分析 ;第三部分是区内外故障暂态分量频谱差异的提取和EMTP仿真。本文是第一部分 ,利用网格法对输电线路在区内、正方向区外和反方向三个典型位置故障时的暂态分量进行分析和比较 ,并发现了不同故障方向时暂态分量的差异和正方向区内外故障的差异 ,前者的差异主要体现在线路边界的反射系数的频谱特征中 。

田湾核电站外电网短时故障暂态分析

2022年12月田湾核电站5号机组遇到短电网故障,机组大幅度甩负荷后恢复。本次田湾核电站5号机组短电网故障的甩负荷幅度比较罕见,本文着重分析核电机组短电网故障的机理和机组现象,并结合实际经验总结了短时电网故障的建议。

基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案研究

根据发电机发生定子单相接地故障后机端和中性点零序电压故障暂态分量近似相同的特点,提出了两种形式的基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案;第一种形式将基波零序电压与三次谐波电压分开处理;第二种形式无需将两者分开,直接把机端和中性点两侧零序电压故障暂态分量的和与差做为保护动作信号与制动信号,通过比较相应信号的谱能量大小检测定子单相接地故障。文中给出了第二种判据形式的详细仿真和试验结果,分析表明:新的暂态保护判据具有很高的灵敏度和可靠性。

中性点非直接接地电网单相接地故障暂态特征分析

针对已有暂态分析方法存在的不足,建立了基于线路分布参数模型的小电流接地故障模量结构图;根据线路相频特性将频率分为不同区段,再分析不同频段内故障暂态特征.重点论证了零序网络在一选定频段(SFB)下阻抗呈容性的特性及其临界频率应满足的条件,分析了在该选定频段内暂态零序电流及无功功率的分布规律,得出以下结论:在SFB内,故障线路暂态零序电流和无功功率大于或等于任何一条健全线路,且在故障线路中从线路流向母线,与健全线路中的流向相反;在SFB外,故障线路和健全线路电气量分布差异不明显或临界频率不易确定.用电磁暂态仿真程序(ATP)对故障暂态特征进行了验证.

微电网故障暂态分析及抑制方法研究

建立了含电感型故障限流器的微电网等效分析模型,通过仿真算例分析了微电网的故障暂态现象,并验证了应用故障限流器抑制微电网故障暂态的方法。针对不同运行模式下发生不同类型、不同地点的故障情况,详细分析了含故障限流器的微电网系统的电压、电流、频率以及功率的故障暂态恢复特性。研究结果表明,安装了电感型故障限流器的微电网系统在发生故障时无论处于何种工况,都能很快地恢复到稳定运行状态,为发展微电网的故障暂态抑制策略提供了一种实际可行的有效方法。

基于故障暂态和数学形态学的超高速线路方向保护

引入数学形态学以提高基于故障暂态的超高速线路方向保护的动作性能。在获取连接在同一母线上的各条输电线路暂态电流信号的基础上,采用数学形态学分析其极性和能量以确定故障方向。仿真结果证明,该方法适用于识别发生在输电线路不同位置的各种故障。该方案对处理器的采样率、处理能力和速度几乎没有额外的要求,具有很好的实用性。与传统保护算法相比,基于 MG 的 TBDP 具有更高的可靠性和较少的计算量,同时具有更快的故障响应能力和更高的灵敏性。

半波长输电线路故障暂态过电压特性研究

阐述了半波长输电线路故障暂态过程的沿线电压分布特性,构建了典型特高压半波长输电线路的仿真模型,采用电磁暂态计算程序对线路单相接地故障、自动重合闸过程的过电压进行了分析,研究了线路传输功率、人工调谐网络、线路长度等因素对线路故障暂态过电压的影响。分析了沿线装设多组避雷器对半波长输电线路故障暂态过电压的抑制效果,研究了避雷器的安装位置与安装数量对故障暂态过电压水平的影响。仿真结果表明,沿线装设5组避雷器时,半波长输电线路故障暂态过电压水平可限制在1.60 pu以下,但对避雷器的通流容量要求较高。研究结果为发展半波长交流输电技术提供了参考依据。

逆变型电源控制策略对其故障暂态的影响分析

当电力系统发生扰动时,并网逆变型分布式电源受控于自身控制器经历故障暂态过程重新达到稳定输出。为了研究控制策略对并网逆变型分布式电源故障暂态特征的影响,首先建立了并网逆变电源的详细模型;在此基础上,详细分析了控制器控制参数对逆变电源暂态响应的影响;针对对称性故障和非对称性故障情况,对逆变电源的故障暂态特征进行深入的分析,并通过仿真研究,验证了上述理论分析的正确性,研究成果对分布式电源接入电网后保护控制系统的分析研究提供了理论基础。

多预想故障暂态稳定约束最优潮流

基于传统最优潮流模型,利用隐式梯形积分规则,将电力系统中所有发电机转子摇摆方程差分化为等式约束、将发电机转子相对摇摆角稳定极限作为不等式约束。并将二者作为暂态稳定条件加入最优潮流的等式及不等式方程组中,建立了暂态稳定安全的最优潮流模型,并结合现代内点理论对其求解。在此基础上,提出以大积分步长计算结果作故障预选和同调识别的新方法。利用 Matlab 进行的仿真计算显示:以该模型和内点理论结合所得的新算法收敛性良好,故障预选和同调识别结果准确可靠,能迅速地得到满足多个电力系统预想故障暂态稳定条件和目标值最优的系统稳定运行状态。

电力系统故障暂态信号的小波奇异性检测

小波变换理论在时域和频域的局部化性质 ,使之能有效地检测信号的奇异性。文章分析了电力系统故障暂态信号的奇异性 ,得出其奇异的特殊性 ,即具有不确定的奇异度 ,从而提出用小波变换进行奇异检测时对所用小波函数的要求 ,确保奇异性的准确检出 。

电力系统故障暂态信号中提取基波分量的短窗积分法

提出了短窗积分提取基波分量法 ,即首先选定采样短窗及其上的一族基函数 ,由此建立积分线性方程组 ,通过解方程组得出基波分量的值 ,并给出了理论推证。经仿真并与半波傅氏、半波差分方法进行比较 ,证明了短窗积分法的优越性。与全波傅氏算法进行仿真比较 ,结果说明两者的误差相差很小 ,但短窗积分法的采样计算时间优势决定了其具有良好的实用价值。

边界保护的理论基础 第三部分:故障暂态频谱差异EMTP仿真

全文的第一部分 ,研究了线路在三个典型位置故障暂态分量的特征 ,发现区内外故障暂态分量差异取决于线路边界的反射和折射系数 ;第二部分研究了反射系数和折射系数的频谱特征 ,发现区内外故障暂态分量的差异的确存在 ,而且比较明显 ,特别是具有阻波器线路在阻波频带内的差异非常明显。本文是全文的第三部分 ,对具有阻波器线路 ,利用三阶Cui样条小波变换提取故障暂态分量中的 [0 ,2T]× [阻波频带 ]时频区域内的信息 ,并进行频谱分析。EMTP仿真结果表明 ,区内外故障差异不仅存在而且十分明显 ,足够构成边界保护判据 ,在单端实现全线的速动。

基于小波变换的电力系统故障暂态信号分析

介绍了连续小波变换定义。小波变换具有良好的时频局部化特性,并可根据信号频率的变化自动调节时频窗口,因此小波变换十分适合电力系统故障产生的暂态信号的分析。电力系统故障暂态信号的小波变换模极大值标志着电力系统最重要的故障特征。

数控车床主轴拖动电机故障暂态仿真

为了能够准确地实现车床主轴拖动电机的故障诊断,从车床主轴拖动电机的状态方程出发,利用SIMULINK构造了车床主轴拖动电机仿真模型,并对电机在电源短路、励磁电压突然变化等情况下的转速、转子电流进行了仿真,并对仿真结果进行了分析。该仿真结果为车床主轴拖动电机的早期故障诊断提供重要依据。

基于C++的配电网故障暂态计算程序开发

针对现有电力系统仿真计算软件如PSCAD等不能满足用户自主开发的需求,文章通过分析电磁暂态计算理论的离散化方法,建立了配电网电源、断路器、变压器、输电线路、接地开关等主要元件的离散数学模型,开发了配电网故障暂态计算程序。通过典型配电网络故障的仿真验证,结果表明所开发的暂态计算程序具有较高的精度,能很好地满足配电网故障多样化测试数据的需求。

谐振接地配电网电弧接地故障暂态分析方法与辨识

谐振接地中压配电网常发生电弧接地故障,传统的故障暂态分析方法多将电弧电阻简化为线性过渡电阻后代入故障暂态等值电路求解,电弧非线性特征难以体现。针对该问题,适当简化电弧黑盒模型,提出一种适用于谐振接地配电网电弧接地故障的暂态分析方法,定量计算不同过渡电阻下电弧接地故障暂态电流的解析表达式,并根据电弧电压的奇频次谐波衰减特性,给出一种综合电弧电流与线路电压信息的稳定电弧接地故障辨识原理。通过仿真计算与现场实验数据验证了所提分析方法的有效性,为后续谐振接地配电网电弧接地故障保护的研究提供了理论依据。

瞬时对称分量法及其在故障暂态测距中的应用

传统基于频域范围的对称分量法不适于电力系统故障暂态变化过程的实时分析。针对该问题,提出一种基于时域分析的瞬时对称分量法,即根据三角函数变换的理论,构造旋转相量并对其进行简单的移相处理,从而获得序分量的瞬时值。以此为基础,结合故障边界条件,提出了利用瞬时故障电压和电流求取故障距离的方法。即联立各序网的时域微分方程得到故障测距方程,通过瞬时对称分量法将检测点的三相电压、电流转换为瞬时序分量,运用最小二乘法在故障一个周波后辨识出故障距离。动模试验及MATLAB分析表明,所提方法能较好的提取瞬时序分量,暂态测距效果较好,具有实用价值。随着设备采样频率的提高,测距精度将得到改善。

计及锁相环动态特性的逆变电源故障暂态电流解析

现有的逆变电源交流送出侧短路故障分析研究针对暂态期间控制系统非线性控制环节的影响缺乏定量考虑,因此难以保证暂态电流的解析精度。为精确刻画逆变器故障暂态特征,提出了一种计及锁相环(phase-locked loop,PLL)输出动态特性的逆变电源故障暂态电流解析方法。首先详细分析了锁相环故障暂态特征及其对电流环动态特性的影响,其次针对PLL输出角频率与工频补偿角频率存在静态误差的情况,提出基于复数域形式解耦的数理方法,分析该场景导致dq耦合下的暂态电流。进一步基于时间断面分段描点实现了考虑PLL非线性动态输出影响下的暂态电流解析。相较于现有未考虑PLL动态特性的逆变电源故障暂态解析方法,所提方法详细揭示了逆变电源故障暂态期间PLL非线性动态输出对暂态电流的影响机理,刻画了逆变器故障暂态电流的欠阻尼特征及振荡衰减特性。仿真结果与现场录波数据均验证了所提方法的有效性及准确性。