不带并联电抗器的风电场单回送出线自适应三相重合闸策略

常规三相重合闸策略应用于不带并联电抗器的风电场单回送出线时重合成功率低,重合失败将对风电系统造成二次冲击。提出了一种不带并联电抗器的风电场单回送出线自适应三相重合闸策略。该策略基于故障时线路实时工况,确定风电场侧投入的替代负荷和风电场切机容量,有效增加了风电场侧维持暂稳的时间,提高了线路的重合成功率;在风电场侧加装充电电容,提出了基于充电电容的电压特征判定线路故障性质及运行状态判据,避免重合于故障状态造成二次冲击,并据此确定重合策略。以PSCAD/EMTDC为平台构建了仿真模型,验证了所提自适应重合闸策略的正确性与可行性。

应用附加电容器的不带并联电抗器输电线路自适应三相重合闸策略

传统输电线路重合闸装置重合前不区分故障性质定时限重合,可能重合至故障状态线路,对系统造成二次冲击。由于不带并联电抗器的输电线路三相跳闸后电气量快速衰减,以往研究中基于电气量变化特征的故障性质判据难以适用于此。提出一种应用附加电容器的不带并联电抗器输电线路自适应三相重合闸策略。通过在线路跳闸后投入附加电容器,根据电容放(充)电电流的变化特征,判断线路是否处于故障状态。利用循环判定的方式,确定线路熄弧时间,判定线路故障性质。理论推导和基于PSCAD/EMTDC的仿真验证表明,所提重合闸策略能够在线路各种故障状态下准确判定线路故障性质,不受过渡电阻和故障位置影响,并在暂时性故障熄弧后可靠重合。

基于电容电压的并补输电线路自适应三相重合闸策略

并补的储能特性会增大三相跳闸后二次电弧持续时间的不确定性,尤其对于高阻故障而言,线路残余电气量衰减速度过快,将严重影响已有故障性质判据的可靠性,甚至导致线路重合失败。针对上述问题,摒弃以往以线路残余电气量为依据的思路,利用预充电电容对线路放电,根据电容放电电压变化特性判定线路故障类型。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,在不同故障类型、故障位置、过渡电阻下,所提自适应三相重合闸策略均能保证其判定准确性。

基于风电送出线路分相跳闸方式的自适应重合闸策略

为避免重合失败对风电场及接入系统造成二次冲击,针对风电送出线路受风电运行特征影响重合成功率低的问题,提出基于风电送出线路分相跳闸方式的自适应重合闸策略。采用保留单侧健全相的重合闸动作方式,有效避免风电运行特征的影响并保证了故障耦合效果。分析不同故障情况下故障相电压的变化特性,提出基于电压幅值-角频率变化量的自适应重合闸判据,并据此确定重合策略。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建仿真模型进行仿真验证,仿真分析表明所提策略能准确判定故障性质并确定熄弧时间,确保风电场与并网系统的安全可靠运行。

基于高频保护通道信号的三相自适应重合闸方法

提出了一种用于区分输电线路瞬时性故障和永久性故障的新方法:利用高频通道及其信号区分瞬时性故障和永久性故障,从而实现三相自适应重合闸。通过使用高频通道等传播常数模式理论,对高频电流信号在三相电力线载波通道上的传输特性进行了分析后得知:高频电流在多导线系统中传播时,虽然高频设备只加工于一相,但实际上高频信号是沿着多相导线的相间传播的。对于高频信号在多导线系统中的传播特性,可采用等传播常数模分量法分解为与导线数相等的n组模分量进行分析,且可利用网络关联矩阵的原理对各种故障情况下接收的高频信号进行较为准确的计算。由此提出了利用超高压线路高频保护通道的信号传输特性来判别故障类型的新方案,该方案为解决三相自动重合闸重合于永久性故障的问题开辟了新的思路。仿真与计算结果表明:各种故障情况下接收高频电流信号的特征与基于模传输理论的高频通道计算结果十分吻合;短路故障点位置对高频接收信号几乎没有任何影响。理论分析和大量的EMTP仿真结果显示了该方案的有效性和正确性。

带并联电抗器输电线路三相自适应重合闸永久性故障判别

提出了一种适用于带并联电抗器的输电线路的相间瞬时性和永久性故障判别的新方法,利用三相并联电抗器电感参数的识别结果实现三相自适应重合闸。相间瞬时性故障待故障点熄弧后,三相储能由各自的自振回路释放;而相间永久性故障时,故障相的储能由故障回路可靠释放,非故障相储能则由自振回路得以释放。因此,以瞬时性π模型为参考模型,利用三相并联电抗器电流量实现三相并联电抗器电感参数的识别,由电感参数识别值与真实值的差异来区分永久性故障和瞬时性故障。瞬时性故障情况下,三相自振回路与参考模型一致,三相并联电抗电感求解值与真实值十分吻合。永久性故障情况下,由于故障相故障回路存在,故障相的并联电抗电感求解值与实际值差异显著。大量ATP仿真结果验证了判别方法的正确性和有效性。

基于并联电抗器差模电流波形特征的三相自适应重合闸永久性故障识别

针对带并联电抗器的超高压输电线路,详细分析了发生两相或三相瞬时性及永久性故障时,故障相并联电抗器差模电流的特征:在线路两端三相跳闸以后,对于瞬时性故障,故障点熄弧以后,差模电流中只存在衰减周期分量,对于永久性故障,差模电流中只存在衰减直流分量。利用差模电流的这一特性可以提出适用于三相自适应重合闸中相间故障性质识别的新判据,该判据只需利用单端并联电抗器电流即可实现,并且可以判定熄弧时刻。大量ATP/EMTP电磁暂态仿真表明,该方法能够快速准确地识别故障性质,且基本不受故障位置、过渡电阻、采样频率、负荷电流、故障时刻、跳闸时刻、故障点熄弧时刻等因素的影响,且同时适用于单端和双端带并联电抗器的输电线路。

基于功率比的带并补电抗风电送出线自适应单相重合闸策略

工程应用中,带并补电抗的风电送出线单相重合闸套用常规输电线路单相重合策略,重合前不判定故障性质,易重合失败,对所联风电场和系统造成二次冲击;现有输电线路自适应单相重合闸策略应用于风电送出线时,易受其多变运行工况的干扰。文中通过对故障相有功、无功功率比故障前后变化特性的分析,提出了一种基于功率比的带并补电抗的风电送出线自适应单相重合闸策略。理论分析及仿真验证表明,该策略能够适应风电送出线多变的工况,对送出线的故障性质做出快速、准确的判定,并且不受过渡电阻和故障位置的影响。

基于模糊神经网络的三相自适应重合闸

为了避免重合闸重合于永久性故障,将模糊神经网络应用于三相自适应重合闸中,构造了一个多输入的模糊神经网络,设计了网络的算法,将三相端压有效值作为输入,经尺度变换、模糊化、归一化和清晰化,并利用梯度下降法修正误差,使得网络完成学习并最终收敛,在输入故障数据时能根据网络的输出结果准确地判别瞬时性故障与永久性故障。通过对模型的仿真获取神经网络的学习样本,并利用MATLAB进行了相应地仿真测试,验证了该算法的准确性,使得重合闸能够正确动作。

三相不对称输电线路单相自适应重合闸的研究

针对某些情况下故障性质判别灵敏度不足的问题,提出了三相不对称输电线路单相自适应重合闸故障性质判别方法。建立了三相不对称输电线路等效电路,推导了断开相恢复电压的计算公式,分析了不同故障性质情况下影响恢复电压幅值大小的因素。研究表明恢复电压幅值受故障性质、潮流方向和大小、故障相别及故障位置的影响。据此提出了新的故障性质判别方法,不同情况下采用相应的判别门槛值。EMTP仿真结果验证了该方法的正确性和有效性,能够提高重合闸成功率。

自适应三相重合闸的研究

采用拉氏变换对接地与不接地故障跳三相后线路的暂态过程进行了分析,并在此基础上构建模糊神经网络,实现模糊神经网络的自适应三相自动重合闸。通过理论分析和大量MATLAB仿真实验表明,该方法对于三相重合情况下判别故障类型具有较好的效果。

利用注入信号的配电网自适应三相重合闸研究

传统的三相重合闸经整定时间进行重合,不对故障性质进行判别,重合失败将导致对系统的二次冲击。为避免重合于永久性故障造成的二次冲击危害,提高重合闸成功率,提出了通过电压互感器二次侧注入电压信号的自适应三相重合闸策略。该策略根据电压互感器一次侧端口电压的特征,确定不带并联电抗器的配电网线路相间故障点绝缘是否恢复,最后根据故障性质决定是否执行重合闸操作。经过理论推导和基于PSCAD/EMTDC平台的仿真验证,证明了所提出的自适应重合闸策略能够判别瞬时性故障和永久性故障,并阻止因永久性故障跳闸的配电线路进行重合闸操作。

逆变侧交流线路单相自适应重合闸的适用性分析与改进策略

由于高压直流输电的换相失败问题以及直流控制系统的非线性响应,逆变侧交流架空输电线路发生单相接地故障后的电气量特征与纯交流系统不同。逆变侧交流架空输电线路单相跳闸后换流母线非故障相工频电压幅值、输电线路电流幅值和相位仍有短时波动,而纯交流系统中几乎无波动。分析了逆变侧交流系统电气量特征对单相跳闸后断开相恢复电压的影响。在此基础上,研究了传统单相自适应重合闸判据在逆变侧交流架空输电线路中的适用性。研究发现,由于断开相工频恢复电压在跳闸初期的波动,部分传统判据无法准确识别故障性质。针对这一问题,提出了适用于逆变侧交流架空输电线路的单相自适应重合闸判据改进策略。基于PSCAD/EMTDC的仿真数据验证了所分析的正确性及改进策略的有效性。

输电线路自适应重合闸研究综述

传统的自动重合闸性能不佳,因此能够提高重合闸成功率、避免重合于永久性故障的自适应重合闸的研究具有重要意义。对永久性故障和瞬时性故障的概念进行了讨论,以故障点电流是否为零来界定永久性故障和瞬时性故障。指出影响重合成功的因素主要是故障性质,但还受重合闸时序的影响,因而自适应重合闸应包括故障性质判别和重合闸时序的优化两个方面内容。分别总结评述了单相自适应重合闸、三相自适应重合闸以及同杆并架平行双回线路自适应重合闸的研究现状。展望了自适应重合闸的研究前景。

基于模型识别的三相重合闸永久性故障判别

提出一种基于模型识别的带并联电抗器输电线路三相重合闸永久性故障判别方法。该方法以选相结果为基础,以瞬时性故障π形模型为识别模型,将并联电抗器电流作为已知量,求取本端及对端线模电压和电容电流的线模分量,进而求解两端并联电抗器电流和电容电流线模分量之和。瞬时性故障时,故障模型与识别模型一致,求解值等于0;永久性故障时,故障模型与识别模型不一致,求解值不等于0。据此可以判别是否为永久性故障。电磁暂态分析程序(EMTP)仿真表明,该方法能够有效识别永久性故障,可靠实现带并联电抗器输电线路的三相自适应重合闸。

采用模量参数识别的三相重合闸永久性故障判别原理

提出一种适用于带并联电抗器输电线路的三相重合闸永久性故障判别方法。该方法在故障选相基础上,以瞬时性故障π型等效模型为参考模型建立参数识别方程。对于接地故障,建立零模分量的参数识别方程;对于相间故障,建立线模分量的参数识别方程。以并联电抗器电流作为已知量,并联电抗器电感参数作为待求解参数,利用求解值与实际值的差异来区分永久性故障和瞬时性故障。瞬时性故障时,故障模型与求解模型一致,求解值与实际值差异很小;永久性故障时,故障模型与求解模型不一致,求解值与实际值差异明显。EMTP仿真结果验证了判别方法的正确性和有效性。

利用自由振荡频率识别的三相重合闸永久性故障判别

针对三相重合闸永久性故障判别方法在单相接地故障时灵敏度不足的问题,提出识别并联电抗器零模电流自由振荡频率的永久性故障判别方法。线路故障且两侧断路器跳开后,由于线路电容和并联电抗器的储能,并联电抗器会出现自由振荡电流。利用最小二乘矩阵束算法获取并联电抗器电流的自由振荡频率。瞬时性故障时,线路零模网络与线模网络在电弧熄灭后停止能量交换,该自由振荡频率等于零模网络固有频率主频;永久性故障时,线路零模网络与线模网络通过故障端口进行能量交换,该自由振荡频率等于零模网络和线模网络固有频率主频的算术平均值。因此,通过计算自由振荡频率的数值即可实现永久性故障判别。EMTP仿真表明,该方法能有效识别永久性故障,且不受故障位置、过渡电阻的影响。

同杆双回线准三相运行与跳合闸策略

首先利用六序分量法对同杆双回线解耦,结合边界条件推导提出一种适用于各种非全相运行的正同序附加阻抗计算方法,以实际工程参数计算了准三相运行下的极限传输功率、输电线过载率和电压电流不平衡度等,验证了准三相运行的优势与可行性。然后根据故障同名相数对同杆双回线短路故障进行分类优化,在满足准三相运行前提下以尽可能减少切除相和减少线路重合需求为原则,形成改进跳合闸策略。将所提改进跳合闸策略与传统跳合闸策略分析对比,结果表明改进策略在维持系统两端电气联系和避免重合于永久性故障方面具有明显优势,可为准三相运行提供机制。

利用最小二乘拟合算法的三相重合闸永久性故障判别

为解决单相接地永久性故障判别灵敏度不足的问题,提出采用并联电抗器零模电流不同频率分量比值特征的三相自适应重合闸故障性质判别方法。通过分析单相接地故障时的并联电抗器零模电流,发现不同故障性质情况下其自由振荡频率不同,据此建立了包含衰减非周期分量及不同自由振荡频率分量的并联电抗器零模电流识别模型。当输电线路发生故障且两侧断路器跳开后,将并联电抗器零模电流作为已知量,利用最小二乘拟合算法求取其不同频率分量的幅值,根据各频率分量电流幅值对比关系实现永久性故障判别。EMTP仿真表明,该方法适用于单端及双端带并联电抗器线路,且不受过渡电阻、故障位置的影响,灵敏度高。

电力系统自适应重合闸技术

区分瞬时性和永久性故障为目的的自适应重合闸,能减少故障对电能的损失,增强电网的稳定性。虽然单相自适应重合闸研究已较成熟,但同杆双回线上自适应重合闸和三相自适应重合闸的研究仍存在很多未解决的问题。结合各种情况下自适应重合闸实现原理,对目前自适应重合闸研究现状作了阐述,介绍了自适应重合闸顺序。同时,针对目前的研究现状,提出各研究方法或理论的不足,并结合近年来的研究和最新进展,展望了自适应重合闸的发展前景。