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。

基于故障分量瞬时功率相空间轨迹识别的线路纵联保护新原理

纵联差动保护具有高选择性、全线速动的优点,广泛应用于220kV及以上高压输电线路,其动作性能显著优于其他纵联主保护,在现场应用中逐渐居主导地位。但是,采样数据同步对时误差、可控高抗补偿度不确定等因素将对该保护的性能产生较大的不利影响。针对上述问题,基于相空间轨迹识别的思路,提出一种具备抗同步对时误差能力的线路纵联保护新原理:首先从理论上验证了相空间重构法应用于线路保护的可行性,选取故障分量瞬时功率作为重构相空间的一维时间序列,分析了系统不同工况下相空间轨迹的变化规律,进而设计了一种基于相空间轨迹识别的线路纵联保护新判据。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提新判据具有免整定、超快速动作,不受并联电抗器补偿度不确定影响,基本不受两侧数据失步影响,以及耐受高过渡电阻等优点。

电网不对称故障下永磁同步风电机组低电压过渡的研究

电网导则要求并网风电机组在电网电压一定的跌落范围内不脱网运行。为了满足这一要求,建立了永磁同步发电机组网侧变流器的数学模型,分析了电网不对称故障时风电机组直流侧电压的波动机理,采用瞬时对称分量法求得网侧三相电压的正序和负序分量,在解耦控制中分别控制正序和负序分量。仿真结果表明,改进后的控制策略保持了逆变器三相电流对称,消除了直流侧二倍工频纹波,实现了电网不对称故障下风电机组的低电压过渡。

基于相空间轨迹识别和多判据融合的变压器保护新策略

该文提出一种基于相空间轨迹识别和多判据融合的变压器保护新策略。首先,给出相空间的基本概念及相空间参数的选取方法,然后,分析由故障分量瞬时功率重构形成的相空间轨迹在区内、区外故障及变压器空载合闸等不同工况下的变化规律,据此提出基于相空间轨迹识别的变压器保护新判据,进一步结合电流互感器(current transformer,CT)饱和、变压器合闸于高阻故障及短时转换性故障等特殊场景下电压、电流的变化规律,设计2种保护新判据,并将各判据有机融合,设计一种变压器保护新策略。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果验证新策略的有效性和优越性。

基于高频分量相关度分析的故障选线方法

为解决单纯利用零序电流选线效果不佳的问题,提出了一种利用高频分量相关度分析的故障选线新方法。首先,利用各线路首端安装的录波装置采集各线路零序电流,经消噪处理后得到纯故障分量,然后借助EMD分解及瞬时频率分析剔除工频分量,提取出相应的高频分量。由于单相接地故障后非故障线路高频分量波形相似,而故障线路与非故障线路之间存在明显的区别,从而利用波形相关系数的大小来确定故障线路。仿真结果表明,该方法运算简单,无需整定,不受过渡电阻、故障距离等因素影响,能够有效克服系统噪音、不对称分量的干扰,进一步提高了保护的裕度。

瞬时功率计算方法的深度研究与应用

为系统地探究并精确计算出瞬时功率各分量的组成成分,在不对称工况下,基于旋转坐标系分别给出了不计及与计及零序分量条件下的瞬时功率计算方法。对比分析了三相瞬时功率计算方法与单相功率计算方法原理的不同,提出了一种具有动态适应性的高压直流输电系统无功交换量期望值的求解方案。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真验证了所推导解析计算公式的准确性,所提方法能够很好地控制系统的无功交换量,达到改善系统故障恢复性能的目的。

基于瞬时值的电力系统不对称故障分析方法研究

电力系统所发生的各类故障中,以不对称故障最为常见。不对称故障的分析主要采用相量对称分量法,而该方法在诸多方面存在局限性。文章首先介绍传统对称分量法,并引入动态分析的基本方法,阐述dq0坐标系和120坐标系的特点,建立动态分析模型,列写120坐标系下的网络方程,解出单相短路和两相短路两种典型不对称故障的电流基频分量初始值。最后通过具体算例的演示,比较两种解法的结果,结论是采用瞬时值法同步电机模型的精确性较高。

基于瞬时频率的电压源变流器开路故障检测方法研究

针对电压源变流器中功率器件的开路故障问题,通过分析变流器三相电流的固有模态分量特征,提出了一种基于瞬时频率的变流器开路故障检测方法。首先采用经验模态分解理论获取三相交流电流中的开关模态分量。然后通过希尔伯特变换得到开关模态分量的瞬时频率,利用开路故障前后开关模态分量瞬时频率特征变化对功率器件的开路故障进行检测。最后在PSCAD/EMTDC中搭建柔性直流互联系统仿真模型进行了验证。仿真结果表明,利用开关模态分量瞬时频率特征能够在几个开关周期内快速地检测出单个或多个故障功率管,而且在功率调整和潮流反转时具有较好的动态检测性能。

基于瞬时功率的输电线路高阻接地故障选相

基于瞬时功率提出了一种高压输电线路的高阻接地故障选相算法。该算法先构建一种瞬时功率,然后将瞬时功率中100 Hz分量的突变量及其模值作为故障识别的指标值,与相应的阈值进行比较完成故障选相。通过仿真验证,该算法在输电线路高阻接地故障时能正确识别故障相。

基于PCA与PSO-SVM的谐振接地系统故障选线方法

为解决谐振接地系统单相接地故障对故障初始角为零以及接地电阻为高阻的故障线路识别效果差的问题,提出一种基于主成分分析与粒子群算法优化支持向量机(PCA-PSO-SVM)的选线方法。该方法通过Matlab/Simulink对小电流接地系统进行仿真,采集瞬时零序功率数据,将数据输入PCA-PSO-SVM模型中进行训练与测试,并将测试结果与单一的支持向量机模型以及经粒子群优化后的支持向量机模型进行对比,结果表明PCA-PSO-SVM模型有着更好的选线准确度与选线效率。

基于瞬时幅值的光伏系统电流传感器微小故障检测及估计

电流传感器是光伏系统中用于系统控制和状态监测的重要元件,然而受运行环境影响,电流传感器易出现性能退化,影响系统运行安全.为了准确检测和估计出电流传感器微小故障,提出基于瞬时幅值的传感器微小故障检测和估计方法.首先,建立基于瞬时幅值的电流传感器微小故障模型,利用Hilbert变换(HT)估计相电流瞬时幅值将测量的三相正弦电流转换为相互独立的三维直流信号分量;其次,利用快速移动窗主成分分析(FWMPCA)对三维直流信号组成的数据矩阵进行特征提取,获得主元和残差子空间向量的概率密度分布函数;然后,利用Kullback-Leibler(KL)距离定量度量实际运行数据相对于无故障运行数据的微小变化,在此基础上,设置故障检测阈值,构建故障幅值估计模型,实现电流传感器微小故障检测和估计;最后,利用RT-LAB实验平台验证所提方法的有效性.