一种抑制后续换相失败的电流偏差控制参数整定方法

电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter-based high voltage direct current,LCC-HVDC)系统若发生后续换相失败,将严重影响交直流混联电网的安全稳定运行。文中首先针对LCC-HVDC系统故障恢复过程中电流偏差控制作用阶段易再次发生换相失败的问题,对电流偏差控制参数与换相失败之间的关系进行理论分析,发现此阶段系统若不发生换相失败,逆变侧LCC直流电压和交流换相电压须满足一定的约束关系,且该约束关系受电流偏差控制参数的直接影响。然后,基于理论分析结果,提出一种电流偏差控制参数整定方法,可改善系统故障恢复过程中对直流电压恢复速度和程度的控制要求,使系统更易满足直流电压与交流换相电压稳定运行约束关系,以降低后续换相失败概率。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真平台CIGRE标准测试模型验证了理论分析的正确性以及参数整定方法的有效性。

基于钳位型断路器的柔直系统控保协同技术

柔性直流系统以其在输电领域的巨大优势而获得广泛应用.但在直流系统中,短路故障的强冲击性与电力电子器件的脆弱性之间的矛盾异常尖锐,现有保护策略难以同时满足高速动性与高可靠性的要求.本文从控保协同思想出发,基于一种电压钳位原理的直流断路器,提出一种新的故障处理模式,初步探究在柔直系统中控制与保护深度融合的可能性.当发生短路故障时,投入断路器和换流器相配合的限流功能,一方面限制电力电子器件的过流,解决其脆弱性问题;另一方面为保护提供边界,辅助实现故障的快速定位.在甄别出故障线路后,利用断路器的故障切除功能将故障隔离.此方案同时实现了故障限流、保护边界和故障切除3项功能,可有效缓减由于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)器件脆弱性所带来的一系列保护问题.在PSCAD/EMTDC中搭建四端双极柔性直流电网模型,仿真结果表明,本控保协同方案能在5 ms内准确识别并隔离故障线路,而且具有较强的耐受过渡电阻能力.

基于CNN-BiGRU的高压直流输电线路故障识别

针对高压直流(high voltage direct current,HVDC)输电线路故障暂态行波具有时序性和强非线性的特点,导致高过渡电阻情况下故障识别率低的问题,提出基于卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)和双向循环门单元(bidirectional gate recurrent unit,BiGRU)的HVDC输电线路故障识别方法。首先,采用故障后整流侧的双极暂态电流行波作为特征向量,利用CNN提取全局特征,并从中剔除噪声和不稳定成分,完成对数据的降维处理。然后,采用BiGRU来捕获CNN提取到特征的前后时间信息,进一步提取数据中的时序特征,以实现HVDC输电线路故障识别。仿真结果表明:该方法可在不同故障地点以及不同过渡电阻下对单极接地、双极短路、雷击故障、雷击干扰共四种故障实现准确识别,可靠性高,具有较强的耐受过渡电阻能力,同时具备一定的抗噪性能。

计及柔性限流装置与直流断路器协同动作的电弧抑制暂态特性研究

直流系统的故障隔离是保证直流系统稳定运行的重要技术。针对传统故障隔离策略对直流断路器(direct current circuit breaker, DCCB)的性能要求较高的问题,提出了一种利用柔性限流装置(flexible current limiting device,FCLD)与DCCB协同动作的故障隔离策略。首先,研究了直流系统永久性故障和瞬时性故障情况下FCLD与DCCB的协同作用机理。其次,分析考虑FCLD电流抑制作用下DCCB开断过程的电弧暂态特性。最后,在Matlab/Simulink平台中进行仿真,验证所提协同策略的可行性。结果表明:FCLD可有效抑制DCCB的开断电弧;基于所提故障隔离策略,直流系统可在瞬时故障情况下实现平稳穿越,永久故障情况下实现DCCB的无弧开断。该策略降低了直流系统故障隔离过程中对DCCB的开断要求,提升了直流系统的故障穿越能力。

基于阀电流实时计算的故障录波分析方法

针对当前缺乏通过录波数据实时分析换流阀运行状况的问题,提出了一种基于阀电流实时计算的故障录波分析方法。首先,分析了录波数据中的触发脉冲编码方法,并根据触发脉冲编码和换流阀外部交直流电流实时计算阀状态;其次,提出了利用故障录波实时计算得到的阀状态检测换相失败及其恢复的方法;最后,基于某实际直流工程录波数据得到的阀状态实时计算结果和换相失败检测结果,验证了所提方法的有效性。计算结果表明,所提方法可为直流系统的故障诊断和今后控制保护的优化提供基础。

智能变电站直流系统接地故障预测分析

在智能变电站系统中,直流系统是核心结构,也是继电保护、照明等工作的重要支撑。在实践中,直流系统一旦出现接地故障,就很容易诱发设备保护误动作,导致电网出现多种故障。文章通过查阅相关文献,简要阐述了智能变电站直流系统接地故障的相关内容,综合分析并研究智能变电站直流系统接地故障的预测策略,得出并验证预测方法具有一定的可行性与应用价值。

具有直流故障清除能力的双端口半桥MMC子模块

半桥型模块化多电平换流器无法通过自身来清除直流侧故障,通过改进子模块拓扑,可以实现故障电流的自清除功能。在半桥的基础上,提出了一种具有直流故障阻断能力的双端口半桥子模块,具有负电平输出能力,使用相同规模开关器件的情况下,可以输出全桥两倍的电平数。基于MATLAB/Simulink搭建仿真模型进行验证。结果表明,所提出的子模块具有良好的故障电流阻断能力,输出电平多,能够显著改善电压输出质量。

基于对称分量法的调相机定子故障特征分析

传统同步调相机定子绕组匝间短路故障机理分析方法通常认为电机定子电流接近三相对称,并以此为基础建立同步调相机故障电流的数学表征。但是,一旦发生定子绕组匝间短路故障,同步调相机三相定子电流的对称性将遭到破坏,使得传统故障机理分析方法所建立的数学表征无法准确反映电机内部电气量的变化。文中通过引入对称分量法,建立故障后同步调相机瞬时有功/无功功率的数学模型,提出利用瞬时有功/无功功率中的2次谐波进行定子绕组匝间短路故障诊断。仿真和实验的结果表明:相较于利用定子电流3次谐波与基波幅值之比诊断故障的传统方法,文中方法在轻微故障状态下能提高至少7倍的诊断灵敏度,更易完成早期故障诊断。同时,所提方法中的故障特征量不受同步调相机工况和故障位置的影响,具有强鲁棒性。

变电站直流系统绝缘接地故障检测及处理方法研究

概述直流系统及其故障类型,重点分析脉冲电流法和直流电压法等在故障检测中的应用,阐述隔离、定位等处理措施。通过构建实验平台开展典型故障的模拟试验,验证了所提方法的有效性。研究表明,结合多种检测手段优化处理流程,可显著提高直流系统故障防护能力和运行可靠性。

电脉冲红外成像技术在变电站直流电源系统故障预测中的应用

随着变电站自动化技术的不断进步,直流电源系统作为保障变电站正常运行的关键组成部分,其可靠性和安全性受到极大关注。电脉冲红外成像技术作为一种非接触式的高精度诊断技术,近年来在电力系统中的应用越来越广泛。文章通过深入分析电脉冲红外成像技术的基本原理和特性,结合变电站直流电源系统的运行机制和故障特性,提出一种新的故障预测模型。

基于Morlet小波的变电站直流电源接地故障检测方法

为提高变电站直流电源接地故障检测查准率,提出基于Morlet小波的变电站直流电源接地故障检测方法。根据检测需求,提取接地故障信号,采用动态化采集的方式采集故障数据。基于Morlet小波设计直流电源接地故障检测模型,采用暂态处理实现故障检测。测试结果表明,文章所提方法的查准率较高,能够明确检测目标,有效提升了接地故障检测模式的综合性能。

变电站直流系统绝缘接地故障研究

变电站直流系统是保障电网安全稳定运行的重要组成部分,其绝缘性对电力系统的可靠性具有重要作用。但是,在实际运行过程中,变电站直流系统绝缘接地故障时有发生,严重威胁着电力系统的安全。文章简要阐述变电站直流系统的构成,分析绝缘接地故障的类型与危害,探讨常见的几种检测方法的应用,并结合实际案例分析绝缘接地故障的处理。

地铁供电系统直流侧短路故障及处理研究

文章旨在研究地铁供电系统直流侧短路故障的特征、监测定位技术以及处理策略。通过分析不同类型短路故障的成因和危害,揭示故障的复杂性和严重性。同时,探讨故障电流暂态特征分析、分布式光纤测温等先进的监测与定位技术,以及快速跳闸、能量吸收、优化隔离等故障处理措施。研究表明,综合运用先进监测定位技术和快速有效的故障处理措施,并建立完善的预防性维护体系,可显著提高地铁供电系统直流侧的安全性和可靠性。

变电站直流系统异极环网故障处理技术研究

在现代电力系统中,变电站的直流系统是保证电力传输和分配稳定性的关键组成部分。异极环网是一种特定的网络布局,通常应用于直流系统以增强其可靠性。在这种配置中,系统设计允许在一条路径出现故障时,通过另一条路径继续传输电力。然而,即使有这种高度的冗余设计,故障的发生仍可能导致严重的运行中断和服务质量下降。因此,开发高效的故障处理与修复技术对于维持系统的高效运行和可靠性至关重要。文章介绍直流系统异极环网的基本概念及其在变电站中的应用,研究异极环网的故障处理与修复技术,旨在提出一套完整的故障响应和系统恢复框架,以提升变电站直流系统的可靠性和效率。

直流电源智能监控系统的设计与实现路径研究

直流电源设备作为变电站二次供电设备,其运行状态对电网安全稳定运行具有较大影响,一旦发生直流失电故障,可能导致大面积停电事故。为解决这一问题,设计直流电源智能监控系统,明确其硬件结构与主要功能,并阐述实现监控系统功能所需要的技术。远程充放电监控技术、开关电源监控技术、蓄电池电压均衡技术的应用,可充分发挥电源智能监控系统的优势,为实现电源设备信息的在线监测、诊断与分析提供技术支持。

一种新能源经柔直并网的故障穿越策略研究

大规模风电、光伏等新能源经柔直并网是实现双碳的关键途径。为实现新能源柔直送出系统安全可靠运行,在交流电网故障时应具备故障穿越能力。文章针对新能源经柔直并网系统提出了一种基于故障电流限幅的故障穿越控制方法。首先,介绍新能源经柔直并网示范工程概况,并设计了定电压控制、VF下垂控制、直流变压器电流控制算法的控制策略。其次,详细设计了包含无功-电压下垂控制器、有功-频率下垂控制器、限流控制器等环节的完整故障穿越控制策略。然后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建示范工程模型并开展新能源端换流站VSC2的故障穿越策略仿真验证。最后,在示范工程现场开展验证试验。仿真和现场试验结果表明单相接地故障发生后,站控及阀控保护均未动作,故障对VSC1站影响较小。虽然故障期间VSC2站的传输功率急剧下降,但在故障清除后功率、直流电压、交流电压都逐渐恢复到正常运行状态。

混合三端直流输电系统受端交流故障穿越协调控制策略

以乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程为研究对象,考虑混合三端柔性直流输电系统因受端不同位置交流故障所致的直流过电压,提出相应的故障穿越协调控制策略。在受端主站发生网侧交流瞬时故障的情形下,通过设计混合型模块化多电平电压源换流器全桥子模块自适应负投入策略,实现了利用子模块电容短时过电压储能的能力来快速补偿站间直流电压的上升;短暂时延后,送端电网换相换流器通过定量调整电流指令值策略来减小子模块的不平衡充电功率。在受端主站发生阀侧交流故障的情形下,优先利用输电健全极的功率转代裕度来消纳故障极的部分不平衡功率;同时,故障极从站跟随主站半压运行,相应的高低压阀组切换至定电流及定电压模式,最终实现抑制站间过电流及减小盈余功率。仿真结果表明,2种故障条件下,所提的协调控制策略均可较快实现故障期间的功率平衡,有效抑制仅配备稳态基本协调控制策略下系统所出现的直流过电压现象,同时也基本维持了送端的总体有功传输容量。

特高压直流换流站智能运维系统研究

文章针对特高压直流换流站智能运维系统展开研究,重点关注数据分析、故障诊断以及系统设计等关键技术。通过数据采集与监测技术实现对换流站运行状态的实时监测,结合数据分析与故障诊断技术进行智能预测和故障诊断,利用智能预测与优化调度技术进行运行优化。在系统设计与实现方面,提出相应的系统架构设计、数据处理与算法优化以及系统集成方法,为特高压直流换流站的智能化运维提供可靠的技术支持和理论参考。

输电线路相间故障引发直流双极换相失败分析

对一起220 kV交流线路相间故障引发直流双极换相失败的原因开展了分析,分析结果表明,220 kV线路AB相故障后,直流换流站500 kV交流母线电压遭受扰动,主要表现为故障相电压幅值跌落、换相电压过零点偏移,二者叠加引发了直流换相失败。并且,作为实际工程中预防换相失败的主要手段,换相失败预测控制在所提事件中未能及时识别故障,对于第一次换相失败并未起到预防作用。此外,换相失败受故障时刻等偶然因素与控制响应的复杂交互影响,所提事件中,正常的换相过程后紧跟换相失败,无过渡换相过程可供控制参考调节,情况较为不利。最后,结合所提事故案例,针对换相失败分析与抑制提出了相关建议。

混合直流系统中直流侧故障暂态电流的解析表达与故障特性的研究

由基于线性换流器高压直流输电系统(LCC-HVDC)和基于电压源换流器高压直流输电系统(VSC-HVDC)共同构成的混合直流输电系统,其故障特性与传统直流输电系统不同。针对此问题,对混合直流输电系统中直流侧故障暂态电流特性进行了研究。首先建立了送端电网采用LCC型换流站、受端电网采用VSC型换流站的两端混合直流输电系统,利用拉普拉斯变换定理推导了直流侧故障时的等效电路,解析了LCC侧和VSC侧直流故障电流简易表达式。其次,在简易表达式的基础上,充分考虑送端LCC侧换流站的触发角动态变化过程和受端VSC侧换流站交流电流的馈入,进一步解析了两侧精确的故障电流表达式。然后,从故障电流幅值、谐波等方面对比分析了三种高压直流系统中直流侧故障电流的变化特征。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提故障电流解析表达式的正确性。