Study on Electromagnetic Transient Condition of EMU Passing by Phase-separation with Electric Load in High-speed Railway

Aiming at the complex electromagnetic transient process of EMU passing by phase-separation with electric load in high-speed railway, mechanism of overvoltage caused by switching off, overvoltage caused by switching on and impact current is analyzed systematically in this article. π-type equivalent circuit of feeding section is put forward in the analysis of overvoltage mechanism. Overvoltage and overcurrent model of passing by phase-separation with electric load are also built. Correctness of mechanism was validated by simulation. In addition, the methods to solve the influence on substations, transformers and protection devices in this process are put forward, which provides a new idea on passing by phase-separation with electric load technology.

基于特征融合的GA-SVM配电网单相接地故障选线方法

针对配电网单相接地故障数据量较少时,选线方法精度不高,提出一种基于特征融合的遗传算法优化支持向量机(genetic algorithm-support vector machine,GA-SVM)配电网单相接地故障选线方法,采用傅里叶变换、有功功率法以及小波包变换对不同故障工况下每一条线路的暂态零序电流进行分解,提取基波幅值、五次谐波幅值、平均有功功率分量及小波能量值四种特征,经主成分分析法对这四种特征进行融合,提取主成分分量,建立特征数据库,将特征数据库的80%作为训练集,20%作为测试集,通过GA-SVM对特征数据库中的样本进行训练,实现故障选线。通过MATLAB/Simulink搭建包含5条馈线的配电网仿真模型进行验证,结果表明,提出的算法可以通过小样本数据实现故障选线,选线精度较高,适用性强。

基于混合同步控制的构网型变流器不对称故障下暂态稳定分析

构网型变流器具有良好的主动支撑特性和弱电网适应能力,已成为目前关注的热点。然而,构网型控制(GFMC)在电网故障下的暂态稳定性能是制约其运行的关键问题,现有成果主要关注对称故障下GFMC策略的暂态同步稳定问题,对于不对称交流故障下的暂态同步稳定特性鲜有深入研究。针对最新的混合同步型构网控制方法,首先,结合正负序解耦模块与混合同步控制结构,使混合同步控制能够应用于不对称故障。其次,建立了不对称故障下系统的详细动态模型,基于此模型,定性分析了正负序电流对暂态稳定的影响规律,并进一步基于相图模型定量解析正负序电流与暂态失稳边界的数学关系。最后,基于电磁暂态数值仿真和硬件在环实验,验证了所提控制策略的有效性和不对称故障下暂态同步稳定性分析的准确性。

基于不平衡无功与触发角误差补偿的直流输电系统送端交流暂态过电压控制方法

基于电网换相型变换器的高压直流输电系统(line commuted converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)易发生换相失败,引起整流站交流母线暂态过电压。针对交流暂态过电压威胁送端系统安全运行的问题,提出LCC-HVDC送端交流暂态过电压控制方法。首先,通过分析换相失败下整流站暂态过电压特性,解析了整流站锁相偏差对触发角控制的影响,量化了整流站锁相偏差对整流站交流暂态过电压的影响。然后,基于送受端无功功率平衡关系,提出了补偿整流站不平衡无功的直流电流计算方法。接着,提出了补偿触发角动态误差的触发角指令值计算方法。在此基础上,提出了基于不平衡无功与触发角误差补偿的直流输电系统送端交流暂态过电压控制方法。最后,通过仿真算例证明所提方法对LCC-HVDC送端交流暂态过电压具有显著抑制效果。

不停电融冰方法下配电网多馈线架空线路暂态特性仿真研究

现有融冰技术研究主要针对融冰稳态过程中的热效应,缺乏对融冰装置接入电网的暂态过程研究。为此,以适用于配电网的零序电流在线融冰技术为研究对象,从其融冰工作原理出发分析融冰暂态性能,建立接地变压器的励磁涌流暂态数学模型,提出适用于接地变压器的基于改进选相合闸技术的励磁涌流抑制策略。以粤北山区某支线作为试点线路,根据覆冰线路参数仿真验证暂态特性及励磁涌流策略的可行性。结果表明在融冰装置投切期间,配电网系统会出现过电流暂态,对系统的安全稳定运行产生威胁,采用基于改进选相合闸技术的励磁涌流抑制策略能较好抑制暂态过电流,保障在线融冰安全进行。

基于线路容流暂态信号能量流向特征的小电流单相接地故障区段定位算法

针对配电网小电流系统单相接地故障定位难的问题,提出一种基于线路容流暂态信号能量流向特征的小电流单相接地故障定位算法。该算法能够在故障发生时准确识别故障线路并定位故障区间,同时对故障前后波形的离散采样数据进行软件滤波,得到线路的容流暂态信号分量,利用其能量流向特征对单相接地故障进行识别和区段定位。实验结果表明,所提算法能够准确区分出故障与非故障线路区段,具有自举性,可方便应用于就地型馈线自动化开关节点,具有较好的实用性。

小电流接地配电网馈线单相接地故障零序阻抗特性分析

文章以暂态零序特征为着眼点,从频域角度对小电流接地系统发生单相接地故障后的特性进行详细探讨。从线路入端零序阻抗这一随频率变化的特征量入手,深入挖掘了配电网系统中各馈线零序阻抗的阻抗特性,详细探讨了零序阻抗的幅值、相角随频率的变化规律,并针对不同的中性点接地方式以及线路是否健全加以分析,为更好地利用零序暂态信号,提高故障检测正确率夯实了基础。最后通过PSCAD搭建仿真模型验证了该特性。

基于Prony算法的电位接地故障暂态选线方法

为在应急广播调频发射机系统电位接地故障情况下,根据暂态相位差水平能完成电路选线,提出了基于Prony算法的电位接地故障暂态选线方法。采用Prony算法计算滑动平均窗长度,再通过求解辨识参数的方式,确定电路功率特性,完成故障暂态数据识别。联合故障稳态分析条件,计算暂态等效电流数值,以此为基础,求解隶属函数,实现电位接地故障暂态选线。实验结果表明,所提方法作用下,两个接线端口之间的暂态相位始终等于10 V,在电位接地故障情况下,可将相位水平更为接近的端口组织连接在一起,符合实际应用需求。

基于零序电流近似熵的配电网故障定位研究

针对10 kV配电网线路发生单相接地故障时产生的暂态零序电流,提出了一种近似熵算法,对接地故障区间进行定位。首先,设计暂态零序电流的近似熵值计算方法,求取线路中各相邻测点熵值之比;其次,设计各区段故障临界值判定方法,由此比较该值与比值来锁定故障发生位置;最后,通过MATLAB/Simulink对正常以及暂态过程进行仿真,从仿真模型角度佐证了该方法对于配电网单相接地故障的可行性并搭建硬件实物平台实现其故障定位的功能。

基于零序电气量积分的高阻单相接地故障处理过程启动方法

针对小电流接地系统高阻接地故障启动灵敏度低的问题,提出一种基于零序电压、电流时域波形积分的启动方法。对消弧线圈接地系统和中心点不接地系统不同接地形式的电气量积分特性进行了性能分析,并提出启动阈值的整定方法;利用数字仿真和实测波形对提出的启动方法进行了验证。结果表明,所提方法不受正常运行时中性点位移电压的影响,能够有效识别不同接地运行方式的高阻单相接地故障,具有很高的灵敏度。

基于暂态录波型故障指示器的小电流接地系统双回线路异相接地分析

10 kV配电设备运行环境日趋复杂,接地拉路查找故障点用时较长。当发生单相接地短路故障时,通过暂态录波型故障指示器合成的零序电压启动研判,再通过横向对比故障线路、非故障线路的零序电流大小和方向,纵向对比故障线路的零序电流大小和方向,进行故障线路、故障分支线路选线、选段,可提高故障查找效率。利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,分析电网各节点三相电流、零序电流波形,同时在小电流接地系统双回线路异相接地实际故障中采集暂态录波型故障指示器实测波形,均有效验证了通过零序电压、零序电流研判故障的实用性。

基于暂态相电流的小电流接地故障定位研究

提出一种利用三相电流中的故障电流暂态分量实现小电流接地故障定位的新方法。故障点上游线路,故障相的故障电流暂态分量约等于3倍的上游暂态零模电流,方向为由故障点流向母线;而健全相的故障电流暂态分量约等于故障点下游暂态零模电流,且由母线流向故障点。故障点下游线路,故障相和健全相的故障电流暂态分量均约等于下游暂态零模电流,方向为由故障点流向负荷。在此基础上,定义和求取方向参数,根据故障点两侧方向参数的不同实现故障定位。该方法只需本检测点的三相电流信号,不需电压信号,也不需相邻检测点时钟精确同步。

电网三相短路故障下并网虚拟同步发电机的暂态特性评估与提高

与同步发电机相比,虚拟同步发电机(VSG)的显著缺点是没有过流能力,故障发生时的过电流会损坏逆变器的器件。对此,研究电网三相短路故障下VSG的暂态问题综合考虑了电压控制和功角稳定性电流限制,通过增大虚拟阻抗和改变有功功率参考值,可限制VSG输出电流,保持VSG功角稳定。此外,细化和定义了电网三相短路故障VSG的暂态过程阶段,研究了虚拟电感和功率参考值在各阶段的调节范围,并提出了改善VSG短路故障暂态特性的控制策略。

基于暂态量的超高压输电线路故障选相

在分析超高压输电线路三相导线间耦合关系的基础上,该文提出了一种基于暂态量的故障选相方案。该方案算法利用小波变换表征电流故障分量的暂态能量,并通过比较三相间能量的相对大小来识别故障类型和判别故障相别。大量EMTP仿真测试表明,该算法在不同的故障条件下(包括在不同的故障位置、过渡电阻、初始角等)都能基本正确地快速选出故障相,并在一定程度上弥补了基于初始行波的选相方法之不足。动模试验数据也充分验证了故障选相新方案的可行性。

基于故障分量的相位相关电流差动保护

基于基尔霍夫电流定律的电流差动保护作为电力系统中各种设备的主保护得到广泛应用。鉴于负荷电流的影响,故障分量的差动保护在消除负荷电流影响、提高抗过渡电阻能力方面具有明显的优越性。分析了差动两侧故障分量电流的幅值和相位特征,提出了基于故障分量的相位相关电流差动保护原理。与传统比率差动保护、标积制动的差动保护在复数平面上进行了比较,理论证明了新原理能够同时保障外部故障可靠性和内部故障灵敏性,并就电流互感器饱和情况下对差动保护的影响进行了分析比较。理论分析和仿真验证证明了新原理优良的动作性能。

基于小波变换和BP网络的非故障相暂态电流故障定位

针对小电流接地系统单相接地故障定位的研究现状,提出基于非故障相暂态电流的单相接地故障定位的思想。应用小波变换理论进行分析,总结出非故障相暂态电流随故障点位置变化的规律,并用BP神经网络实现模极大值与故障点位置之间的映射关系,从而进行故障定位。在不同过渡电阻、不同故障距离点情况下的仿真结果证明,该故障定位方法准确可靠。

暂态信号特征分量在配网小电流接地选线中的应用

研究了小电流接地系统发生单相接地故障后的暂态信号及其暂态特性,根据线路分布参数的故障模量模型分析了不同接地方式下零序网络的电气量分布规律。介绍了4种基于暂态信号特征分量的选线方法,对不同工况的单相接地故障进行了仿真,比较了各选线方法的性能。仿真结果表明各选线方法受消弧线圈的影响很小。

基于暂态电流的故障选相原理的探讨

在分析故障相和非故障相的暂态电流特征的基础上,提出一种基于暂态电流的故障选相原理。该原理采用小波变换有效地提取了暂态电流特征,从而实现可靠选相。仿真结果表明,该原理不受故障类型、故障时刻、故障过渡电阻、故障位置的影响。

基于准比例谐振控制的单相SVG控制策略研究

针对电力系统单相冲击性负荷的无功及谐波补偿需求,提出了一种单相SVG的控制策略,包括瞬时电流波形检测算法和基于改进比例谐振控制电流跟踪算法。瞬时电流波形检测算法能够快速准确地检测负荷电流的无功电流和谐波电流,具有延时小、受频差和电压畸变影响小等特点。改进比例谐振控制是基于谐振控制算法,针对各次谐波精确制造谐振控制回路对各主要次谐波进行精确补偿。利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序搭建单相SVG模型,对常规PI控制和改进准比例谐振控制的控制性能进行了试验对比,仿真结果验证了改进准比例谐振控制对基波无功电流和各次谐波电流的良好的跟踪性能。

基于小波变换的行波故障选相研究第2部分仿真试验结果

构造了一个新型行波故障选相元件，其基本原理是计算模量初始电流行波在小波变换下的模极大值，根据３个模量的故障特征选择故障相。该选相元件克服了传统选相元件的缺陷，充分利用了电流行波中的模故障分量特征，从而使选相结果准确、可靠、ＥＭＴＰ仿真结果证明了该选相元件的有效性和正确性。