风电场集电线路单相接地故障柔性电压消弧与动态保护新原理

为解决风电场集电系统长期存在的线路单相接地故障处理难题,提出风电场中性点柔性接地方式,理论推导获得柔性接地风电场三序等效电路,与集电线路单相接地故障复合序网模型,建立风电场零序电压柔性调控理论,提出集电线路单相接地故障柔性电压消弧方法,可主动将故障点电压及故障残流迅速抑制到零,实现单相接地故障电弧的可靠消除。进一步提出基于零序电流动态增量的高阻故障辨识与保护方法,通过柔性调控零序补偿电流,逐渐放大故障残流,实现永久性单相接地故障的灵敏感知与保护。利用PSCAD/EMTDC搭建含双馈异步风电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)的规模化风电场模型,模拟多种运行与故障条件对所提方法进行验证,仿真结果表明,该方法能够在考虑系统不平衡电压的情况下精准调控集电线路故障点电压,实现瞬时性单相接地故障快速可靠消弧,动态感知并持续抑制永久性单相接地故障残流,实现集电线路高阻接地故障的灵敏保护。该技术有望提升风电场运行灵活性与故障防御能力,有力保障新能源电能外送的持续性、可靠性。

基于双频法和漏电流比较法的综合选线技术

针对双频法在实船运用中暴露出来的问题,论文提出了一种综合了双频法和漏电流比较法的选线策略,分析了各支路在不同频率的低频信号下的漏电流关系并应用于双频法无法解决的小电阻接地选线问题,分析了各支路漏电流大小排序与对地电容大小排序间的关系并应用于双频法无法解决的大电阻接地选线问题,当接地电阻处于双频法的可测范围内时仍然使用双频法测支路绝缘电阻的方法进行选线。通过Matlab/Simulink平台的仿真计算表明,该综合选线技术是可行的。

注入电流分布特性辨识的配电网故障选线方法

针对谐振接地系统单相接地故障特征微弱,基于故障特征的选线方法灵敏度和可靠性降低的问题,提出一种主动注入信号辨识的故障选线方法。首先,推导了注入电流受线路对地导纳影响下的分布特性,利用此分布特性构造选线判据。然后,从不同角度分析了注入信号对系统运行的影响,选择适宜参数的注入信号。考虑降低注入频率能够提高主动注入式选线方法的耐过渡电阻能力,故选择注入低频信号。测量注入信号后各条馈线的零序电流,选择稳态零序电流时间窗,利用Prony算法辨识各条线路零序电流中25 Hz电流幅值完成故障选线。最后,Pscad仿真和现场实测波形验证结果表明,该方法在不同故障场景下均能准确实现故障选线,且具有良好的耐过渡电阻能力。

超、特高压交流线路反时限零序过流后备保护的整定建议

针对国家电网“六统一”线路保护装置,提出了超、特高压交流线路反时限零序过流保护的整定原则。反时限零序过流保护在保证灵敏性方面并无困难,整定原则的核心问题是解决选择性和速动性的矛盾。根据该保护的原理和逻辑提出了转折电流的概念以及接地距离保护与反时限零序过流保护的配合原则;充分考虑配合时间定值和最小时间定值对保护动作特性的影响,综合超、特高压电网实际短路电流水平和接地距离保护的过渡电阻耐受能力,将反时限零序过流保护低电流区的选择性与接地距离保护高电流区的选择性进行结合,提升了对接地故障全域电流范围的选择性切除能力;提出了方向元件投退原则。通过对某省级电网进行算例分析,验证了整定原则的有效性,该整定原则已经在实际电网中进行了应用。

Measured Impedance and Threshold Value of Electrode Line Impedance Supervision Based Protection in HVDC Transmission System

At present,electrode line impedance supervision(ELIS)based protection is widely used to detect faults on grounding electrode lines,which are indispensable elements of high-voltage direct current(HVDC)systems.The existing theoretical analysis of measured impedance is based on lumped line model and the threshold value is generally set according to engineering experience,which have caused the dead zone problem and even accidents.Therefore,a study on measured impedance of ELIS-based protection and its threshold value selection method is carried out to solve this problem.In this study,the expressions of measured impedance under normal operation and fault conditions are deduced based on rigorous and accurate line model.Based on the expressions,the characteristics of the measured impedance are calculated and analyzed.With the characteristics of the measured impedance,the applicability of the protection with the traditional threshold value is further discussed and the distribution of the dead zone can be located.Then,the method to calculate the threshold value of ELIS-based protection is proposed.With a proper threshold value selected by the proposed method,the dead zone of ELIS-based protection is effectively eliminated,and the protection can identify all types of faults even with large transition resistances.Case studies on PSCAD/EMTDC have been conducted to verify the conclusion.

基于直觉模糊决策的配电网综合检测方法研究

配电网作为电力生产过程中的最终环节,直接面向电力用户,可靠性高低直接影响到消费者对整个电网运转管理的评价。配电网运行过程中的带电检验是保证配电网可靠运行的关键方式,实际运行中检测任务常遭遇多原因型设备异常情况,单一判断依据严重程度均无须即刻停电消缺。该种缺陷的严重水平不可依靠单一判据定性,应归纳所有检测方法结果进行判定。基于直觉模糊决策算法模型,提出了一种应用带电检测设备异常情况的综合检测方法。该方法使用红外检测技术对测得的设备异常点最高温度、通过最高温度和最低温度计算的温升和超声波检测技术测得的信号强度三个评价元素进行综合指标分析并对严重程度进行排序,为复检提供依据。

山区电网线路过载保护协调优化控制策略研究

山区电网小水电众多但负荷轻,若叠加新能源大量接入,将造成夏季丰水期输电断面过载,限制清洁能源外送和威胁电网设备安全。为此,提出将断面过载保护与可调节电源进行协调配合以获得最优控制效果的保护动作策略。首先,基于潮流追踪法确定电源至断面的功率传输路径,并基于功率灵敏度确定单个电源对过载线路的影响大小;然后,建立以系统电源损失出力最小和保护动作后系统安全裕度最大为目标的多目标优化模型,通过优化电源出力和保护动作量实现电源出力损失最小和系统安全裕度最大,减少因源荷波动造成保护频繁动作;最后,以某一山区电网为算例进行仿真验证,计算结果表明所建立的模型能够实现电源出力损失最小和系统安全裕度最大的目标。

35 kV架空输电线路雷击故障分析及防雷保护研究

为提高禹城市35 kV架空输电线路耐雷水平,并研究雷击后避雷器温升及电势变化,选取典型线路和避雷器模型进行研究。首先采用电磁暂态计算程序EMTP-ATP建立相应的35 kV输电线路模型计算雷击输电线路塔顶或避雷线时线路的反击耐雷水平,分析差异化防雷策略对线路耐雷水平的影响。分析了架设避雷线、杆塔冲击接地电阻和避雷器选型等因素对于线路耐雷水平的影响。然后采用有限元仿真软件计算了雷击后避雷器的温升及电势变化。仿真结果表明,采用全线架设避雷线、降低杆塔接地电阻和合理安装线路避雷器都可提升35 kV输电线路的耐雷水平,杆塔接地电阻越大,采用架设避雷线和降低接地电阻提高耐雷水平效果越显著;雷击后,避雷器温度出现明显的稳定上升趋势,电势和电场呈现先快速上升后下降的趋势;采用合理安装避雷器方案对耐雷水平提升效果更显著,更具经济性。

基于三维时空图像的高阻小电流接地选线研究

随着国家电网公司能源互联网建设的逐步推进,对配电网的供电可靠性要求日益增高。为解决配电网高阻小电流接地故障选线准确率低的问题,提出了一种基于三维时空图像的高阻小电流接地选线方法。首先,在小波变换的基础上,采用全卷积神经网络学习高阻小电流接地故障行波的时域特征,并进行故障行波提取;其次,构建小电流接地故障行波时、频域的三维时空图像,采用全卷积神经网络实现多个故障行波周波的关联比对,降低单个故障行波周波识别不准确的问题;最后,在某供电公司进行了5 kΩ高阻小电流接地故障选线验证,其选线准确率为95.7%。所提出的基于三维时空图像的高阻小电流接地选线方法可提高单相接地线路选线准确率,对于快速处置配电网故障具有积极的意义。

零序电流互感器配大电阻的配电网单相接地故障检测

为了简化配电网单相接地故障检测装置的构成和增强单相接地故障特征,探索了一种基于零序电流互感器配较大负载电阻的配电网单相接地故障检测方法。分析了零序电流互感器配大负载电阻时的特性,并通过仿真和实验手段验证了其正确性。在此基础上,研究了二次侧电阻的参数选取问题,探讨了所研究方法在中性点不接地配电网用户侧分界开关单相接地保护装置和变电站单相接地选线装置中的应用,结合典型例子采用数字仿真的方法验证了其可行性,并与传统方法对比分析,结果表明所论述方法在进行单相接地选线时具有故障特征更明显的特点,在实现用户侧单相接地保护时可使电路更简单。

含限流电抗器的环形直流微电网暂态对地高频电压保护方法

直流线路保护是直流微电网技术发展的关键,限流电抗器为直流故障保护算法的设计提供了便利。针对含限流电抗器的环形直流微电网,利用限流电抗器的故障暂态高频电压特性,提出一种基于限流电抗器两端对地高频电压的保护方法。该方法利用故障后线路两侧限流电抗器两端对地高频电压的差异性识别区内外故障,对于线路背侧阻抗呈容性将导致保护无法正确动作的情况,通过选择合适的频率能够很好地解决。仿真结果表明,该保护方法可快速、准确地判断故障线路和故障极,灵敏度与可靠性高,阈值易设定且无须相邻线路保护配合,对双端数据同步要求较低。该方法在不同的故障场景和运行方式下均能可靠进行故障识别和故障选极,并且耐受过渡电阻能力较强。

考虑配电网故障隔离的单相接地保护整定计算

单相接地故障严重威胁着配电网的安全可靠运行,快速隔离故障对提高配电网的供电可靠性具有重要意义。为实现配电网单相接地故障的精确隔离,需对单相接地保护进行合理的整定。分析了单相接地保护原理、故障点过渡电阻、配电网拓扑结构及故障处理策略等因素对单相接地保护定值整定的影响,提出了典型配电线路单相接地保护定值的整定原则和灵敏度校验方法,可提升配电网的单相接地故障处理能力。

中性点不接地系统单相漏电故障特征及选线判据

从研究中性点不接地系统单相漏电故障机理分析入手,采用戴维南定理进行稳态分析,得到了发生故障时故障线路与非故障线路零序电压和零序电流之间的关系。基于零序功率方向原理计算出发生故障时的各支路之间的关系,最终得到选线判据。为了对理论分析结果的正确性进行验证,最后进行了极端情况下的分析,验证了等效电路和理论分析的正确性,并且验证了故障选线判据的选线准确性和普适性。

基于零序电流直流分量比的单相接地保护研究

针对高压供电系统中小电流故障选线方法在实际应用中使用效果不佳的问题,以尔林兔35 kV箱变的实际参数为例,以理论分析和计算机仿真相结合的方法,研究其10 kV系统消弧线圈接地方式下发生单相漏电故障的暂态分析,得到故障选线判据。首先通过列解等效电路的微分方程,得出了非故障线路零序电流和故障线路零序电流的计算公式,并采用MATLAB脚本程序进行编程验证;然后详细描述了各电气量与接地电阻的关系,指出接地故障瞬间故障相电压初始相位是影响暂态过程的重要因素;再利用傅里叶变换和傅氏算法分别给出直流分量的计算方法,并用实际参数进行了相互验证。最后进行了MATLAB/SIMULINK仿真,验证了等效电路和理论分析的正确性以及故障选线判据的选线准确性和普适性。

小电流接地选线系统技术分析

文章主要介绍了中性点不接地和中性点经消弧线圈接地两种接地方式。同时介绍了国网黄石供电公司开展零序电流互感器(CT)或测保装置以及接地选线装置在运和运行情况,对现有的选线方法和零序CT做简单描述和比较,提出有关问题以及整改建议,保证零序CT或测保装置以及接地选线装置真正发挥实效。

小电流接地系统单相接地故障选线方法研究

近年来随着社会经济的持续发展和人们生活质量的提升,对电力系统供电可靠性提出了更高的要求。配电网络是联系电力系统和用户间的桥梁,其对于供电可靠性有着较高要求,而小电流接地则是一种常用于中低压配电网络的接地系统,由于配电网络线路长、设备多,这就导致了其在长期运行过程中出现故障的概率大幅增加,而一旦发生事故将会对正常的工业生产、人民生活带来严重的影响。为优化小电流接地系统单相接地故障选线方法,文章采用EEMD–Hilbert边际谱能量熵的选线方法,并构建GA–SVM模型,在此基础上给出了小电流单相接地故障选线流程。

大范围邻接运营地铁车站基坑设计与保护研究

随着地铁建设规模的增大,新建地铁基坑邻接既有运营车站的工程越来越多。而运营车站变形控制要求高,选择一个合适的工法对控制变形和提高施工效率至关重要。文章结合南京地铁4号线鼓楼站的工程实践,通过数值计算详细分析了明挖临接范围及盖挖逆作范围大小对既有线的变形影响规律,并据此分析了施工工法选择的过程及具体的保护措施,最后通过监测数据分析了既有1号线鼓楼站的轨道、轨距、侧墙监测数据等保护效果,为类似工程提供参考。

信号注入式接地选线定位保护的分析与改进

信号注入式接地选线、定位保护利用对外加诊断信号的寻踪实现选线、定位,已在电力系统中获得较为广泛的应用。但该保护在应用中出现了经较大过渡电阻接地时不能正确选线的问题,对此进行了详细的分析,推导了动作特性方程和耐受过渡电阻能力的计算表达式。针对现有注入式选线保护耐受过渡电阻能力低的缺点,提出了降低注入信号频率、应用注入信号的相位信息和应用双频信号3条改进意见。

复合光纤架空地线在不同接地方式下的放电路径选择特性

复合光纤架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)由于具有防雷和光纤通信功能,在交直流输电线路上得到了广泛应用。当前OPGW采用逐基接地而普通地线采用分段绝缘一点接地的接地方式,这种不平衡的接地方式使得OPGW更容易遭雷击而出现断股和掉线事故以致影响光纤通信。为此,采用缩微模型试验研究了OPGW和普通地线在全绝缘、分段绝缘一点接地和逐基接地等3种接地方式对放电路径选择特性的影响,试验结果表明,地线采用逐基接地时放电路径选择概率最高,而全绝缘时最低,试验结论和现场统计数据得到规律相符。为了降低OPGW遭雷击的概率,需要改变OPGW的接地方式或采取适当保护措施。

同塔双回线接地距离保护零序电流补偿系数分析及整定方法改进

比较了4种典型运行方式下双回线零序补偿系数K的大小,分析了目前单、双K值整定方法的特性。分析发现:单K值整定中,当整定阻抗达到一定值时,可能导致保护误动和拒动;双K值整定针对不同段保护采用不同K值,理论上更为合理。现行双K值整定方法中,接地距离保护Ⅰ段采用的K值并非为各种运行方式下的最小K值,在双回线一端母线解列时存在误动风险,对此提出采用一回线检修运行方式下的K值和一端母线解列运行方式下的最小K值的加权平均值作为接地距离Ⅰ段零序补偿系数。仿真结果表明,改进的双K值整定方法性能优于传统单、双K值整定方法,能够兼顾接地距离保护Ⅰ段的可靠性和接地距离保护Ⅱ段的灵敏度。