逆变型电源场站故障稳态电流实用化计算方法

单机倍乘法常用于逆变型电源场站的故障稳态建模,可简单估算场站短路电流水平,但计算精度有待提升。文中首先分析了低电压穿越控制策略约束下,有功出力、电压跌落程度对发电单元输出的稳态电流的决定性作用,得出故障稳态电流输出特性曲线,基于此分析了场站电气距离及有功出力差异对单机倍乘法计算误差的影响。在误差分析的基础上,提出了计及发电单元分布特性的改进单机倍乘法。该方法在发电单元接入点电压计算中,利用等值阻抗来等效发电单元与并网点的电气距离;将场站分群等值为两台机组,减小发电单元间有功出力差异对短路特性的影响。不同场景下的仿真分析表明,改进方法计算精度较单机倍乘法有着较大的提升。所提方法仅需通过简单计算即可实现场站分群和短路电流聚合,有较好的工程实用性。

基于故障序电流幅相特性的含分布式电源配电网纵联保护方案

【目的】随着分布式电源(distributed generator,DG)在传统配电网的不断接入,给配电网保护配置带来了严峻的挑战。为应对这一问题,对配电网线路故障时,不同类型DG的故障电流幅相特性进行了分析,在此基础上提出了一种基于故障序电流幅相特性的配电网纵联保护方案。【方法】该方案利用线路两端的各序故障电流幅值和相位差特征,分别构造保护动作量及制动量。通过合理设置保护参数来应对不同类型DG接入下,新型配电网继电保护选择性、灵敏性所面临的问题。【结果】通过RTDS搭建仿真算例进行了方案验证,结果表明,该方案整定简单,无需在运行阶段对保护阈值实时调整,对设备算力要求较低的同时具有良好的动作性能。

含主动限流控制的MMC-HVDC电网直流短路故障电流解析计算

传统的MMC-HVDC电网直流短路故障电流计算一般采用等效RLC电路方法。但是该方法没有考虑主动限流控制(ACLC)对等效电路RLC参数的影响,因此无法直接用于含ACLC的MMC-HVDC电网的直流短路故障电流的解析计算问题。该文通过将ACLC的控制效果等效为虚拟阻抗产生的压降,建立了体现ACLC的控制影响的等效RLC电路,以包含电流变化率限流环节的典型ACLC算法为例,推导了直流双极短路故障条件下ACLC的控制参数与虚拟阻抗的映射关系以及相应的直流故障电流解析表达式。最后,以基于含ACLC的半桥型四端MMC-HVDC电网为例,建立PSCAD/EMTDC仿真模型,对采用ACLC的直流双极短路故障电流解析计算结果进行了验证。结果表明:故障后10ms内直流短路故障电流的PSCAD仿真结果与所提出的含ACLC的等效RLC电路解析计算结果的平均误差在8.29%以内,最大误差在10.99%。因此,使用所提出的方法具有工程实用性。

抑制不同运行方式下故障电流的直流电网网架结构优化方法

直流电网故障电流水平决定了限流装置成本以及换流元件寿命,而通过网架结构优化可有效降低故障电流水平。然而,现有的网架结构故障电流水平评价指标存在一定误差,且不能反映不同运行方式下的综合故障电流水平。因此,提出一种抑制不同运行方式下故障电流的直流电网网架结构优化方法。首先给出直流电网短路故障电流的计算方法;然后提出基于图论的网架结构通用表示方法,在此基础上提出正常运行方式及N–1运行方式下的故障电流水平综合评价指标;最后提出一种以抑制不同运行方式下故障电流的直流电网网架结构优化方法,并通过PSCAD/EMTDC软件在六端直流电网中验证了所提方法的有效性。

基于长短时记忆神经网络的励磁涌流与故障电流识别方法

变压器空载合闸时产生励磁涌流导致差动保护误动作的问题至今仍未能被完全解决.针对该问题,提出一种利用长短时记忆(LSTM)神经网络识别励磁涌流与故障电流的方法.首先,在PSCAD软件平台上搭建变压器空载合闸及内部故障仿真模型,通过仿真产生大量三相电流瞬时采样数据作为训练神经网络的样本集;然后,利用Keras平台搭建LSTM神经网络模型并完成训练;最后,利用新的仿真数据和现场故障录波数据对训练好的LSTM神经网络进行测试.结果表明LSTM神经网络可以快速准确地区分各种情况下的励磁涌流和故障电流,从而证实该方法的有效性.

MMC-HVDC系统直流侧非金属性短路故障电流计算方法

为研究基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)系统直流侧短路电流的工程实用计算方法,基于金属性短路故障电流通用解析式,分析了MMC-HVDC系统发生非金属性短路故障时换流站放电电流的相互抑制作用以及放电回路的耦合机理,并基于所推导的解析表达式提出了故障电流的解耦计算方法。基于PSCAD/EMTDC对MMC-HVDC系统发生非金属性短路故障工况进行仿真分析,将仿真结果与解析计算值进行对比验证。搭建数字-物理混合仿真实验模型,在数字端和物理端分别设置短路故障,对比实验值与解析计算值。验证结果表明,所提故障电流计算方法能准确地表征MMC-HVDC系统直流侧非金属性短路故障电流的演变趋势。

基于自适应滑模观测器的中点钳位型三电平并网逆变器开关管和电流传感器故障诊断

为提高中点钳位型三电平(3L-NPC)并网逆变器故障诊断的准确性和可靠性,针对其开关管开路故障和电流传感器故障,提出一种基于自适应滑模观测器的开关管开路故障和电流传感器故障同时诊断方法。该方法首先针对3L-NPC并网逆变器,设计一种收敛速度快且能显著抑制抖振的自适应滑模观测器来精确估计正常状态下的三相电流值;其次,利用实际电流和估计电流设计了故障检测变量;同时,利用实际三相电流之和以及估计三相电流之和来区分开关管故障和电流传感器故障;在此基础上,构造开关管故障定位变量和电流传感器故障识别变量,实现开关管开路故障的准确定位以及电流传感器故障类型的快速识别。实验结果验证了该文所提诊断算法的有效性和鲁棒性。

基于故障信息同步的有源配电网电流纵联差动保护方法

在有源配电网中,分布式电源和负载点众多且分布广泛,故障的发生会受到各个节点的影响。不同的保护设备通常通过监测和分析电流、电压等参数判断是否发生故障,并通过采取相应的保护动作隔离故障区域。然而,由于有源配电网的复杂性和分散性,不同保护设备之间获取到的故障信息可能存在时钟偏差,导致保护设备对故障的判断存在误差,进而引发保护动作的延迟或错误。因此,文章设计并提出了一种基于故障信息同步的有源配电网电流纵联差动保护方法。该方法先对有源配电网故障电流特性进行分析,判断是否需要进行差动保护。在判断需要进行差动保护的基础上,为了确保保护设备之间获得同步的故障信息,使用时钟校正法同步各个设备的时钟,实现故障信息同步。同时,计算同步误差允许裕度,确定保护设备对于时钟偏差的容忍度范围;最后,基于故障信息同步方法,构建电流差动保护复合判据,实现有源配电网电流纵联差动保护。实验结果表明,所提方法的有源配电网电流纵联差动保护准确性较佳,整体应用效果好。

计及锁相环和电流内环暂态过程的逆变型电源故障电流解析方法

为应对新型电力系统中高比例新能源接入对保护原理的挑战,亟需对新能源故障特性进行分析。新能源常以逆变型电源的形式并入电网,而锁相环(phase-locked loop,PLL)作为逆变型电源并网的关键控制环节,其暂态过程直接影响逆变型电源故障特性。该文提出一种计及锁相环和电流内环暂态过程的逆变型电源故障电流解析方法,从锁相环对Park变换的影响入手,明确锁相环对逆变型电源故障电流的影响路径,同时简化锁相环对电流内环暂态过程的影响,通过理论推导得到与锁相环和电流内环参数相关的故障电流解析式,定量分析了故障电流的影响因素,根据电流内环和锁相环暂态特性将故障电流划分了3个阶段并明确各阶段过渡时间,并与仿真波形进行对比验证了有效性。

基于故障串电流反向突变判据的光伏阵列线间故障保护方案

光伏阵列发生线间故障时故障电流较小,过电流保护无法有效清除故障。提出一种基于光伏串输出电流反向突变特性的光伏阵列线间故障保护方案。基于光伏串输出电流-电压曲线定性分析了光伏阵列发生线间故障时输出电压、电流的变化特性,得到光伏阵列线间故障下光伏串输出电流反向减小特征。通过光伏串等效电路模型,建立了光伏串输出电流与光伏串故障电池数量之间的量化关系。以最小故障电池数量的电流突变为阈值,提出了基于故障电流反向突变的保护判据。该保护判据可快速准确地定位光伏阵列中的故障串,且只需要测量光伏串的输出电流信号以及光伏阵列输出的电压信号,保护配合只需要跳闸信号。最后,通过时域仿真以及现场测试有效验证了所建立判据的准确性以及所提出的保护方案的正确性。

基于反电动势的地铁牵引电机电流传感器故障检测与容错控制

针对地铁列车牵引系统电流传感器发生故障时给列车运行带来重大安全风险这一问题,提出了一种新型的故障监测与容错控制算法。首先,利用三相异步电机的静态数学模型结合转子磁链与反电动势的特定关系设计了电流滑模观测器。然后,将电流传感器的测量值与滑模观测器中的估计值进行比对并生成电流残差,通过修正的Bayes分类算法对电流传感器工作状态进行实时监测与定位。当故障发生时用观测器中的电流重构值代替故障值参与系统的控制。最后,利用仿真平台MATLAB/Simulink对其有效性进行验证并与另外3种典型的控制算法进行对比分析。研究结果表明,方案具有较高的精度和较强的鲁棒性,在对三相电流重构方面优于对比方案,其系统综合误差减小了24.2%,具有更好的控制效果。

基于相模变换的柔性直流电网短路故障电流计算

精确的短路故障电流计算对柔性直流电网的器件选型、参数设计以及继电保护研究十分重要。针对现有短路故障电流计算方法未充分考虑直流线路极间耦合的问题,文中提出一种基于相模变换的柔性直流电网短路故障电流计算方法。首先,建立换流站与直流线路的故障等值模型;然后,利用相模变换实现柔性直流电网正极与负极的电气解耦,并获取柔性直流电网在模域内的节点阻抗矩阵;接着,结合柔性直流电网的故障边界条件,计算出柔性直流电网短路故障电流的复频域值,并利用矢量拟合得到故障电流的时域值;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证所提故障电流计算方法的有效性。仿真分析结果表明,在直流电网发生故障且换流站尚未过流闭锁期间,所提故障电流计算方法能够精准描述直流故障电流的变化规律。

分布式电源型电力系统对称故障电流特性研究

本研究分析了电网发生对称故障时,故障电流的解析方法,为继电保护系统提供故障电流计算依据。仿真结果表明:所提出的方法准确性较高,且控制器参数不同时,其性能不受影响,通用性强。

基于混合式高压直流断路器的故障电流限制与开断机制

高压直流输电技术凭借其远距离传输、低损耗等优点,在电力系统快速发展中占据重要地位,逐渐成为电网建设的重要方向。然而,高压直流系统中故障电流限制和开断处理一直面临着技术方面的挑战。混合式高压直流断路器以其快速响应与高效能量吸收能力,在保证系统安全稳定运行方面展现出独特的优势。文章深入研究混合式高压直流断路器的基本组成、工作原理及其在故障电流限制和开断中的应用,具有重要的理论和实践意义。

柔直配电网故障电流主动控制技术研究

在柔直配电网中,故障电流的控制策略选择是确保电网稳定运行的关键环节。因此,文章提出了基于故障类型和位置的控制策略选择过程,包括故障类型识别、故障位置定位、控制策略选择及实施。通过实时监测电网状态和故障特征,结合电力电子设备的控制参数调整,以及电网拓扑结构的动态变化,可以实现对故障电流的有效控制。结果表明,文章方法可以确保电网在面对不同故障时快速响应并采取适当的控制措施,从而保障电网的安全和稳定运行。

剩余电流保护器类型及故障分析

剩余电流保护器(RCD)能够在设备漏电、绝缘破坏或者对人存在危险性时,自动切断设备的电源,防止设备及其线路因漏电而导致人触电,让电器的使用更具安全性,是生产、生活中重要的保护电器。本文搜集并分析了RCD类型的适用场景,同时为改进和提升RCD的保护功能,对生产、安装、测试过程的故障现象进行了分析,以期为剩余电流保护器生产企业与用户提供参考。

高压线路断路器开断故障电流零点漂移问题分析

高压交流输电线路需要准确预测电流零点时刻,从而有效确定断路器开断动作时刻,使断路器在接近于过零点时刻开断故障电流。导致开断相故障电流零点相对于预期的稳态短路电流发生漂移有以下两个因素:一是当发生短路故障时,首次开断故障电流相后,后开断相的故障电流的衰减直流分量在瞬态过程中将叠加在交流分量上从而导致其零点漂移;另一个是三相电流具有不同的零点时刻,当断路器中的一相断开电弧熄灭时,整个三相电路的拓扑结构将发生变化,从而导致其他两相的零点漂移。研究结果表明,针对中性点接地系统及非接地系统,在各种短路故障条件下,首开断相断开后,次开断相的电流零点会向前移动,而末开断相的电流过零点会向后移动。

电网电压骤升故障时DFIG暂态电流特性研究

为研究双馈感应风力发电机(DFIG)在电网电压对称骤升和不对称骤升故障下的暂态电流特性,提高故障承受能力,详细分析了电网电压对称骤升和不对称骤升故障下DFIG的定子、转子磁链暂态过渡过程。在此基础上,推导出双馈风力发电机定子、转子暂态电流表达式,研究其故障电流特性。利用MATLAB/Simulink仿真平台对所得解析表达式与时域仿真结果进行比较,仿真波形与理论波形可以很好的吻合,验证了DFIG故障电流特性的正确性,为准确分析DFIG故障承受能力提供直接依据。

接触网检修接地装置电流故障检测方法

在传统的接地装置的检修中,对于电流故障的检测没有现代化的手段,缺少对于电流故障时暂态特征的分析,导致对于检测结果的精度不高,检测不准确,因此提出接触网检修接地装置电流故障检测方法。首先确定接地装置地网平面布置情况为不等间距排列方式,即可确定其电流排布形式,进而在接地线暂态电流特征中分析故障电路,融合电阻参数检测故障问题,最后对故障区域进行定位,完成对于接地装置电流故障的检测。实验中实验组的平均检测精度为98.55%,而对照组Ⅰ的检测精度为86.92%。对照组Ⅱ的检测精度为85.75%。可以得出检修接地装置电流故障检测方法对于检测精度的提升,可将其推广运用,以提高对故障电流检测结果的准确性。

基于先进电流故障监测技术的变电站电弧火灾预防系统设计

随着电力系统自动化和智能化水平的不断提高,对变电站的安全运行提出了更高要求。作为影响变电站安全的重要因素之一,电弧火灾的发生存在隐蔽性和突发性。为此,提出了一种整合了随机森林算法的先进电流故障检测技术的电弧火灾预防系统。该系统利用实时数据处理和智能算法,能快速准确地识别故障电流的微小变化,实现对潜在电弧故障的早期预警。通过与变电站现有的监控系统集成,该方案不仅提高了故障检测的实时性和准确性,还增强了系统的自动化处理能力,从而有效预防了由电弧引发的火灾事故,保障了变电站的安全稳定运行。