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。

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。

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。

基于混合式直流断路器的柔性直流电网快速重合闸策略

基于混合式直流断路器(hybrid direct current circuit breaker,HDCCB)保护的柔性直流电网在故障清除之后,需要对故障线路进行快速重合闸操作。在直流系统被孤立的换流站重合闸于故障清除状态的故障恢复期间,会有较大的功率波动导致重合闸过程中功率恢复缓慢,不能满足直流电网快速重合闸的要求。该文首先基于HDCCB的拓扑结构提出重合闸操作时间最短的快速重合闸操作流程。然后基于直流电网的控制系统,从直流电网的故障开断过程出发,揭示了在直流电网重合闸过程中功率波动的原因,并且提出了优化之后的快速重合闸策略,以实现直流系统重合闸于故障清除状态时功率的快速恢复。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建5端柔直系统进行仿真,结果表明所提出的快速重合闸策略能够有效地抑制孤立换流站在重合闸于故障清除状态时故障恢复过程中的功率波动,缩短重合闸恢复时间50%以上,提高直流系统的输电可靠性。

基于缺相耦合电压特性的同杆双回线路非跨线故障综合重合闸策略

常规同杆双回线路重合闸策略由于三相抵消原理,其故障相存在的互感电气量非常小,容易受到线路干扰造成误判,重合于永久性故障。提出了一种适用于接地故障的基于缺相耦合电压特性的故障性质判据及综合重合闸策略,对健全线进行了缺相处理,增大了故障线耦合电气量幅值,并增加了非跨线接地故障性质的识别准确度。为使该策略适用于同杆双回线路相间故障和三相故障性质判别,提出在线路装设接地开关的方案,实现了对非跨线非接地故障的快速准确识别。在PSCAD/EMTDC平台上构建仿真模型,验证了该重合闸策略的可行性。

混合式直流断路器重合闸策略

架空线的使用将造成未来柔性直流电网瞬时性故障发生的概率增大,必须配备有效的重合闸策略进行系统恢复。为了减少混合式直流断路器转移支路同步重合可能带来的保护误动、绝缘破坏甚至电力电子器件损坏等不利影响,提出了一种利用转移支路分级投入的新型重合闸策略。结果表明,转移支路分级重合能够有效降低重合闸过程中产生的电压突变及由此带来的不利影响。最后在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了4端柔性直流电网电磁暂态模型,验证了所提出的新型重合闸策略的有效性和可行性,并对两种重合闸策略进行了适用性分析。

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。

多端柔性直流电网保护关键技术

多端柔性直流电网直流故障后故障电流快速上升、无自然过零点等特点使得直流线路保护和故障处理技术成为柔性直流电网发展的关键技术难点。理论分析了多端柔性直流电网线路保护的特殊性,借鉴传统直流输电线路保护原理和点对点式柔性直流输电线路保护原理的研究现状,对多端柔性直流电网线路保护的发展方向进行了探讨。同时,全面分析了各类直流故障隔离方法的基本原理,从故障隔离能力、经济性、控制保护耦合影响等多个方面阐述了其进一步的发展趋势。最后,考虑到架空线路输电的应用前景,设计提出了一种适用于点对点式柔性直流输电系统、具有低电流危害的新型故障重合闸判断方法,较现有重合闸策略而言,该方法重合于永久性故障时能够彻底避免对系统的二次过电流冲击。在此基础上,讨论了多端柔性直流电网对重合闸策略的性能要求。

基于电容换流的高压直流断路器研究

柔性直流电网技术面临快速隔离直流侧故障的巨大挑战,直流断路器被认为是直流故障隔离的有效解决方案。针对高压直流断路器普遍存在的直流故障隔离速度慢、换流站侧提供短路电流的水平高等问题,提出了一种新型高压直流断路器拓扑,利用基于电容的换流支路为断路器的可靠、快速分断创造条件,能够快速隔离直流故障,有效限制短路电流水平,降低直流故障对换流阀的冲击。描述了拓扑的结构及工作原理,对故障分断过程进行了理论分析;分析了两种分断策略与拓扑参数的影响关系。通过仿真平台搭建高压直流断路器仿真模型,仿真结果验证了所提直流断路器拓扑隔离直流故障的有效性。

混合多端直流输电系统线路保护方案研究

混合多端直流输电具有较好的工程应用前景,目前对于混合多端直流线路保护的研究主要集中在原理与算法方面,缺乏对保护配置方案进行系统的研究。该文在PSCAD上搭建了混合多端直流输电典型拓扑结构仿真模型,分析了混合多端直流输电线路保护技术难点,研究了混合多端直流线路故障特征,在此基础上提出了直流线路保护的配置方案及直流断路器重合闸策略,具有一定的工程应用价值。