配电网间歇性重燃电弧模型的建立与断续弧光接地故障特征分析研究

电弧间歇性重燃是配电网单相接地故障最显著的特征。现有的电弧模型甚少考虑电弧间歇性重燃特性,导致无法精确描述断续弧光接地特征,进而影响继电保护动作。为此,论文提出一种间歇性重燃电弧模型的建立方法,并在此基础上对断续弧光接地故障特征进行了分析。弧道阻抗的随机变化是电弧间歇性重燃的重要标志,故论文重点围绕弧道阻抗变化的随机性和重燃时间间隔的随机性开展间歇性重燃电弧模型的研究。黑盒电弧模型中,Cassie-Mayr联合模型能完整的描述电弧电流从大电流到小电流的变化过程,但存在从大电流变化为小电流的判据模糊,转换过程突变的问题。为此,论文通过引入连续过渡函数解决上述问题。同时,为描述弧道电阻的变化特性,利用Fermi函数对联合模型中Mayr模型和Cassie模型进行权重分配。以改进的Cassie-Mayr单次燃弧模型为基础,根据工频熄弧理论,通过设置燃弧时间长短表征间歇性重燃的随机性,从而建立了间歇性重燃电弧模型。利用该模型,对典型10kV配电网单辐射型网架结构的接地故障进行模拟仿真,采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)和小波包分析提取了不同条件下故障电压、电流、高次谐波、零序分量以及频率分布等故障特征。研究结果表明:改进后Cassie-Mayr联合模型不但解决了电弧电流从大电流到小电流的转换突变问题,且不同模型权重占比的分配更能准确地表征实际燃弧弧道阻抗变化的随机性;通过设置电弧燃弧时间长短,准确地描述间歇性重燃的随机性;电弧断续时刻为非整数周期下的过电压、过电流幅值高于整数周期;电缆线路增大了故障线路电流,过电流可达3.81~7.20pu,不利于熄弧;大电流系统故障相零序电流主频在0~400Hz,小电流系统故障相零序电流主频在1200~1600Hz。

基于零序导纳幅值比的同母两回线异相接地复故障选线方法

消弧线圈接地系统发生同母两回线异相接地故障时,常规选线装置存在准确率不高的问题。针对消弧线圈接地系统发生的同母两回线异相接地复故障选线难的问题,文中通过线路首端的零序电流和母线零序电压信息获得线路的零序导纳,分析消弧线圈接地系统发生同母两回线异相接地故障特征,发现故障线路零序导纳的幅值大于非故障线路零序导纳的幅值,在高阻接地时仍呈现出此特征。在此基础上提出了基于零序导纳幅值比的消弧线圈接地系统同母两回线异相接地复故障选线方法,利用故障线路与非故障线路零序导纳幅值的差异建立故障选线判据,将所有故障线路全部选出。PSCAD仿真结果表明,该选线方法准确率高,不受故障位置、消弧线圈补偿度的影响,具有较强的耐受过渡电阻的能力。

矿山供电系统单相接地故障区段定位方法

中性点非有效接地的矿山高压供电系统发生单相接地故障后,故障暂态过程交叉干扰严重,故障信号呈现出很强的非线性、非平稳性、高时变性和复杂性,故障定位难度很大。针对此难题,提出了一种基于分布散度的故障区段定位方法。首先,通过等效电路分析了故障特性,研究并采用Choi-Williams分布(Choi-Williams Distribution,CWD)时频能量谱克服故障信号中多频率成分交叉干扰。然后,采用改进KL散度表征故障区段上下游信号时频分布差异,处理上下游信号CWD时频能量谱中重叠部分,消除故障区段上下游信号相似成分的不利影响。在此基础上,借助零序电流信号CWD-KL散度构建了故障定位判据。最后,仿真测试与对比分析验证了所提方法的有效性与优越性。

基于连接点的机载双天线InSAR系统相位偏置估计算法

针对在茂密森林或沙漠地区部署地面控制点(GCP)对其进行测量非常困难的问题,提出了一种基于连接点的机载双天线InSAR系统相位偏置估计新算法。基于InSAR原理建立地面高程反演的几何表达式,并根据重叠区域里的连接点高程在两次干涉测高过程中不变的特性建立相位偏置间的线性关系,在用最小二乘法求解相位偏置时,通过对不同的连接点进行加权,使估计出的相位偏置更加准确。对X波段机载双天线InSAR系统获得的实际数据进行处理,结果表明:与传统的算法相比,该算法无需GCP,具有更低的成本和更高的效率,且产生的数字高程模型(DEM)具有相似的精度。

Impact of Reactive Power in Power Evacuation from Wind Turbines

Application of Distributed Generation (DG) to supply the demands of a diverse customer base plays a vital role in the renewable energy environment. Various DG technologies are being integrated into power systems to provide alterna-tives to energy sources and to improve reliability of the system. Power Evacuation from these remotely located DG’s remains a major concern for the power utilities these days. The main cause of concern regarding evacuation is con-sumption of reactive power for excitation by Induction Generators (IG) used in wind power production which affects the power system in variety of ways. This paper deals with the issues related to reactive power consumption by Induc-tion generators during power evacuation. Induction generator based wind turbine model using MATLAB/SIMULINK is simulated and its impact on the grid is observed. The simulated results are analyzed and validated with the real time results for the system considered. A wind farm is also modeled and simulations are carried out to study the various im-pacts it has on the grid &nearby wind turbines during Islanding and system event especially on 3-Phase to ground fault.

基于零序导纳变化的跨线异名相两点相继接地故障检测

小电流接地系统中普通单相接地的故障检测技术已逐渐成熟,但一些特殊的接地故障的特征与检测方法仍需深入研究。文中针对不接地系统与谐振接地系统发生的跨线异名相两点相继接地故障,建立了等值电路模型,分析了后发接地故障前后故障路径与非故障路径的电气量特征。分析发现非故障路径零序导纳始终不变,而在两个接地点过渡电阻均小于3000Ω的条件下,故障路径零序导纳的模值或相角至少有一项存在明显差异。基于此,提出了基于零序导纳变化的小电流接地系统跨线异名相两点相继接地时后发故障检测方法,可进一步实现后发故障选线与定位。基于数字仿真和实际故障数据验证了故障特征分析的正确性与检测方法的可行性。

不接地系统异名相两点接地故障工频电气量及其对选线的影响分析

中性点不接地系统异名相两点接地且至少一个故障点过渡电阻较大时,故障电流较小出线保护不能直接切除,仍需依赖接地故障选线装置实现保护。根据故障边界条件建立不接地系统异名相两点接地故障复合序网,利用节点阻抗矩阵分别推导出两个接地点故障电流、系统零序电压等工频电气量随两个接地点过渡电阻的变化规律,并进一步分析了其对现有选线技术的影响。结果表明,异名相两点高阻接地时工频电气量总体特征与传统小电流接地故障特征相近,零序电压一般介于两个故障点单独接地时的零序电压之间,其中两个故障线路出口的零序电流既不符合故障线路特征也不符合健全线路特征,已有稳态选线原理并不完全适用。最后,利用数字仿真和现场数据验证了理论分析的正确性。

基于注入交流信号的铝电解槽多点接地故障定位检测方法

在电解铝生产过程中,铝电解槽的接地故障时有发生,但目前企业对于铝电解槽多点接地故障的情况还无法准确有效地解决。为此,提出一种基于注入交流信号的铝电解槽多点接地故障检测方法,该方法对铝电解槽系列施加交流激励,测量电解槽两端和电解槽对地的交流电压,并计算相邻槽的电压差和槽与槽对地电压的相差,设置相应的判据。当电解槽同时满足所有判据时,则可判定该电解槽存在接地故障。通过仿真计算和实验,验证了该方法可准确定位铝电解槽在单点接地或多点接地故障时的故障槽位置。

分布式电源接入对变压器中性点工频过电压特性的影响及对策

为避免一刀切的“间隙安装策略”带来的成本高问题,有必要针对分布式电源从配电网接入情形给出间隙安装策略的建议。通过建立配电网发生单相接地故障时的复合序网络,分析不接地变压器中性点工频过电压的产生机理;在PSCAD/EMTDC中搭建计及低压侧分布式电源接入的110 kV电网模型,对比分析不同类型和容量分布式电源接入下变压器中性点的电压值或电压波形的变化规律。结果表明:接入PQ控制型逆变型分布式电源且其容量显著大于低压侧负荷容量时对变压器中性点绝缘安全的威胁程度最高;根据不同变压器中性点绝缘水平、接入分布式电源的类型和容量应选择不同的间隙安装方案。

谐振接地系统两点间同相接地故障分析

本文详细分析了中性点经过消弧线圈接地系统中同一相位不同两点发生接地故障的情况,包括发生该故障时故障电流的流向路径,及其等值电路和计算公式。同时,利用MATLAB中可视化仿真工具(Simulink)实现了中性点经消弧线圈接地系统的配电网的动态系统建模,根据短路发生的不同时刻和不同的接地电阻等多种情况,对中性点经消弧线圈接地系统的同相位发生不同两点接地故障进行了仿真。该分析对故障选线以及整定计算工作有一定的参考意义。

0.4 kV小型水电站发电机中性线电流过大分析及处理

部分0.4 kV小型水电站发电机中性点直接接地,会导致中性线电流过大,机组发热,效率降低等现象。文中论述了0.4 kV小型水电站发电机中性线电流过大的主要原因,中性点接地电流过大的危害和解决办法。通过对单相接地时故障电容电流的分析计算,判断改造的可行性,结合朱树桥电站工程实例,给出了中性线的电压和电流计算方法,确定了选用接地电抗器的选型参数。本处理方案既抑制了发电机中性线电流,又符合继电保护的要求,达到了保障机组安全运行的目的,为小型水电站发电机中性点接地方式设计和改造提供参考依据。

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。

大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析

分析了目前我国大型水轮发电机定子中性点接地的主要方式及其单相接地继电保护原理和存在的问题。分析了中性点经配电变压器接地方式和经消弧线圈接地方式各自的优点和不足,讨论了现阶段双频式保护的原理和导致其误动的原因以及相关的防范措施。介绍了外加电源注入式保护和一些新技术的发展情况。最后对大型水轮发电机定子单相接地保护技术做了总结和展望。

不同接地方式电缆型配电网单相接地故障下的可靠性评估

为了对不同接地方式下电缆型配电网的可靠性进行评估,对消弧线圈接地方式和小电阻接地方式下线路发生单相接地故障时线路的跳闸率模型进行了分析,结合两种接地方式的特点分析了故障隔离和负荷转移对负荷点可靠性的影响。利用基于故障模式影响分析的最小路法分别建立了两种接地方式下负荷点的长时和短时可靠性指标计算模型。最后,对广东某市电缆型配电网的供电可靠性进行了评估。结果表明:消弧线圈接地方式比小电阻接地方式有更高的可靠性,但随着各馈线之间的联络越来越紧密消弧线圈接地方式的优势越不明显。所得结论能够为电缆型配电网中性点接地方式的选择提供理论参考。

配电网柔性接地暂态过程分析与优化方法研究

针对传统配电网谐振接地方式无法实现暂态过程补偿的问题,通过对新型柔性接地暂态过程进行分析,提出了一种基于柔性接地方式的暂态响应优化方法。当发生单相接地故障后,通过有源逆变器向配电网中性点注入有功分量及无功分量的补偿电流,从而优化单相接地故障的暂态响应。理论分析与仿真结果表明,补偿电流有功分量可加快暂态过程的衰减并抑制瞬态过电压的幅值;无功分量则用于补偿消弧线圈的暂态电流,由此降低建弧率或使得电弧快速熄灭,减小由瞬时性故障发展成为永久性故障的概率。该暂态响应优化方法能够实现单相接地故障暂态期间柔性消弧与可靠自愈,进一步提升了配电网的运行可靠性。

基于暂态分量遗传算法的小电流接地故障定位方法

对于小电流接地系统单相接地故障定位问题,目前用于主站的定位方法较简单,不适用于结构复杂的配电网,且容错率较差。提出了一种基于暂态分量遗传算法的小电流接地故障定位方法,故障发生后,终端利用实时测量的暂态零序电流和零序电压的相位关系进行编码,主站收到编码后启动遗传算法搜寻故障区段并输出定位结果。该方法同样适用不接地系统和谐振接地系统,并且定位判据的获得比较简单,各终端之间不需要GPS对时,另外还具有一定的容错性。通过现场实际验证,证明了该定位方法的可行性。

基于参数闭环控制的配电网柔性接地消弧方法

针对配电网小电流接地系统在发生单相接地故障之后故障点残余电流无法实现全补偿从而影响消弧性能的问题,在中性点柔性接地的技术基础上提出了基于零序导纳参数闭环控制的有源消弧方法。分析了开环电流补偿指令将受到参数测量误差的影响,理论推导了柔性接地系统故障前后零序导纳参数的变化规律,并以此作为参数闭环控制的依据,通过参数闭环控制策略提高了故障点电流补偿的准确性。在考虑高斯白噪声(50 dB)干扰的仿真算例中,采用参数闭环控制的结果(接地电流为0.25 A)优于参数开环控制的结果(接地电流为1.35 A);在金属性接地的仿真算例中,采用参数闭环控制的结果(接地电流为0.38 A)优于电压闭环控制的结果(接地电流为4.51 A)。仿真与实验结果表明了所提方法能够准确补偿故障点接地电流的有功分量和无功分量,降低了系统对零序互感器测量精度的要求,且适用于不同接地过渡电阻的故障情况,实现了接地故障的快速处理与可靠消弧。

接地变压器故障仿真分析

解决现有接地变压器仿真技术的难题,分析接地变压器的特殊结构原理,建立接地变压器的数学模型,并对接地变压器外部故障及内部绕组故障进行理论分析;在此基础上,提出一种在MATLAB仿真平台中利用3个单相5绕组变压器模块搭建接地变压器模型的方法,实现接地变压器引出线故障、内部绕组任一点接地故障和匝间短路故障的仿真,可以应用于接地变压器的保护设计.仿真结果与理论分析结果吻合,证明了所提出的模型正确、合理.

中性点采用两种接地方式的配电网单相接地故障的比较

为了更好地应用小电阻接地方式来提高配电网系统的安全性、可靠性,笔者研究了中性点采用小电阻接地和消弧线圈接地的配电网在发生单相接地故障时的不同特点以及保护方式的差异。首先采用对称分量法对这两种配电网的单相接地故障进行分析,并采用MATLAB进行了仿真。研究结果表明,采用这两种接地方式的配电网在发生单相接地故障时的不同特点导致其继电保护措施也各不相同。因此,随着中性点经小电阻接地的接地方式的推广,其相应的单相接地故障继电保护措施需进一步完善。

基于注入法的接地相辨识

传统的接地相判别方法是在忽略电网不对称的前提下进行判别的,当发生在一定范围内的高阻接地故障时,传统判据失效。针对这一局限性,提出了一种基于注入法的新型接地相判别方法,当电网发生单相接地故障时,向电网注入某一电流,用来消除电网不对称度,使电网中性点电压仅为由故障相引起的中性点位移电压,通过分析注入电流后的中性点电压的相位角,得出中性点电压相位角随过渡电阻的变化范围,可知不同相发生接地故障时中性点电压相位角随过渡电阻的变化范围也不相同。因此,可利用注入电流后的中性点电压的相位角的变化范围来实现故障相的辨识,尤其是高阻接地相判别,其可行性得到了仿真的验证。