适用于含新能源交流电网继电保护整定计算的故障计算方法研究

基于阻抗矩阵的故障计算方法以其计算量小、适用于局部求解等特性,在交流电网继电保护整定计算中得到了广泛应用。新能源的大范围接入改变了整定计算中故障计算的局部性特征,增加了故障计算所需内存、降低了故障计算效率。针对这一问题,该文基于含新能源的故障计算公式,根据新能源对故障节点的影响因素,提出了适用于含新能源交流电网继电保护整定计算的故障计算方法。首先,从网络结构方面,筛选对故障电气量具有强影响的新能源,构建初始计算域;其次,从新能源输出方面对初始计算域进一步增补和修正;最后,经过逐层外扩,形成最终计算域。在保证工程所需计算精度的同时,降低了矩阵元素使用率,减少了故障计算的计算量,提高了计算效率。在IEEE39节点、IEEE118节点系统中验证了该方法的准确度和计算效率。

风电场参与西北送端大电网频率调节的快速频率响应能力实测与分析

近年来,西北电网新能源快速发展,直流外送规模不断扩大,因新能源机组无一次调频能力,电网频率控制的结构性困境日趋显现,迫切需要新能源机组参与大电网快速频率控制。本文介绍了西北电网试验风电场参与电网快速频率响应典型方案,结合现场试验及2016年西北电网频率特性试验,首次在国内系统性完成了风电场快速频率响应能力实测分析。结果表明,风电场可参与电网快速频率响应,其响应特性与常规电源一次调频相当,具有较好的应用前景。

基于事件驱动的西北电网紧急备用支援技术

随着区域电网送受电规模的逐年增加,直流大功率缺失故障严重影响了电网频率稳定和输电安全。结合西北电网多直流、大送端的特点,从控制模式、考核机制和运行方式方面,分析了动态区域控制偏差（area control error,ACE）在西北电网应用的适应性问题;提出了西北电网紧急备用支援的系统架构,以扰动事件为驱动主体,自动执行备用共享组内的联络线计划修正;提出了基于扰动事件的功率损失容量计算方法,通过对扰动事件分类分析建立逻辑矩阵,便于从复杂的设备扰动中识别出故障信息;提出了考虑安全约束的备用支援分摊策略,以省级电网中间层模型参与分摊容量计算和关键断面校验,满足广义联络线与断面安全的运行控制要求。最后,结合实例验证了该系统的有效性,在大功率缺失故障下能够充分发挥区域电网备用优势,提升电网的安全稳定运行水平。

基于非最严苛电网运行方式的超高压线路距离保护整定方法

分析了西北电网三起因保护拒动而导致的故障范围扩大事故,指出现有基于最严苛电网运行方式的超高压线路后备保护整定可能导致保护定值灵敏性不足、无法可靠动作的问题。提出了基于非最严苛电网运行方式的超高压线路距离保护整定方法,距离Ⅱ段采用接近于实际的检修方式进行整定,距离Ⅲ段采用考虑对侧故障可靠切除后的运行方式进行整定。该整定方法在改善配合关系的同时,能够最大限度地发挥距离保护对本线和相邻设备的后备作用。实际算例验证了该整定方法的有效性。

电网交界面后备保护整定计算存在问题及对策

近年来,随着长距离输电线路及变电站内投运变压器的增多,当多台变压器并列运行时,线路后备保护动作范围会伸出对端变压器另一侧母线,从而出现某一电压等级电网保护拒动造成另一电网保护跳闸的恶性事件。针对该情况,提出变压器各侧后备保护应发挥类似防火墙作用,将故障影响限制在本侧电网内。为此,出线距离保护定值应和对端变压器另一侧阻抗保护配合,而变压器各侧阻抗保护定值应对本侧出线末端故障有灵敏度并与本侧出线距离保护配合,从而提高电网交界面相关保护的选择性、灵敏性和速动性。详细介绍了电网交界面各保护的整定原则,分析应用中需注意的问题,并以某750 kV变电站为例,给出了计算实例。

实时数据库在智能电网数据处理中的研究与应用

随着智能电网建设规模的不断扩大,数字化电网、数字化变电站等研究应用逐步深入,调度自动化系统面对的采集点越来越多。此外,伴随调控运行业务需求不断提升,实时运行数据需要按照实际时间序列连续存储以满足更多应用需求。因此,研究开发新型的实时数据库系统变得十分迫切,而本文主要针对PMU数据在智能电网数据处理中的研究与应用进行分析,希望可以为相关工作人员提供参考。

渭河流域降雨结构时空演变特征

为研究气候变化背景下渭河流域降水结构的时空变化,利用渭河流域71个气象站1981—2012年汛期(5—9月)逐时降水资料,选取降水发生率和降水贡献率两个指标,结合线性倾向率和非参数Mann-Kendall检验法探讨了流域降水结构的变化趋势及不同降水历时和不同降水等级的空间变化特征。结果表明:(1)渭河流域各历时降水发生率随历时增加呈指数形式快速递减,降水贡献率随历时增长先快速增大,后波动减小。流域上游短历时降水发生率和贡献率较高,而流域中下游长历时降水发生率和贡献率较高。(2)渭河流域1~6h的短历时和48h以上长历时降水发生率和贡献率均表现为减小趋势,7~24h历时降水发生率和贡献率为增加趋势,这种变化趋势在流域的中下游更加显著。(3)渭河流域降水发生率随降水等级的增加呈指数下降,小雨发生率最高,而暴雨的发生率最低。比较而言,流域上游小雨和中雨的发生率和贡献率较高,而流域中下游大雨和暴雨发生率和贡献率较高,特别是在渭河干流,暴雨贡献率在25%以上。(4)渭河流域小雨级别的降水事件发生率和贡献率均表现为显著的下降趋势,而暴雨级别降水发生率和贡献率表现为增加趋势,这种变化趋势将可能使流域防洪形势趋于严峻。

西北电网主变充电引起青藏直流闭锁的原因分析及对策

根据系统谐波阻抗扫描和EMTDC仿真验证,分析了西北电网主变充电产生的2次谐波电压在柴达木换流站放大的原因,提出了抑制变压器合闸励磁涌流的措施。为了降低西北电网主变充电产生的2次谐波对直流系统运行的影响,利用直流系统设备耐受谐波的能力,在交流系统安全稳定的条件下对直流谐波保护进行了优化,并应用到青藏工程中。优化后的谐波保护提高了青藏直流联网工程适应弱交流系统的能力,降低了直流系统强迫停运的概率。

基于PMU量测的线路参数辨识算法

利用PMU量测数据具有严格时间同步、均匀发送的特点,基于PI型等值电路模型,提出一种新的线路参数辨识方法。该方法以线路两端测量的电压和电流相量为基础,利用最小二乘算法实现线路参数的最小偏差辨识,理论分析和实际算例表明了该方法的可行性。对影响辨识精度的主要误差源进行了分析,并给出了一种实用的坏数据剔除方法,可进一步提高数据辨识的精度;亦对如何利用线路量测的残差分析结果指导状态估计中的权重系数设置进行了详细讨论。与传统方法相比,基于PMU量测的参数辨识方法具有灵活、简便、可重复和连续执行的优点,具有较高的实用价值。

基于不平衡电压的磁控式并联电抗器控制绕组接地保护方案

实际工程中对于特高压磁控式并联电抗器(MCSR)控制绕组接地故障配置直流母线过压保护,然而发生控制绕组端部接地故障时,母线极对地电压无交流过电压特征,导致保护无法识别该故障。针对该问题,分析了控制绕组接地故障及稳态运行、2种方式合闸、区外故障工况下母线极对地电压变化情况,基于此提出一种基于直流母线不平衡电压的控制绕组接地保护方案。该方案利用正、负极直流母线电压之和构造直流母线不平衡电压,基于故障下直流母线不平衡电压明显上升的特征识别故障。方案原理简单、易于实现,解决了现有保护无法识别控制绕组端部接地故障问题。在MATLAB/Simulink软件中搭建了750 kV三相MCSR仿真模型,大量仿真结果验证了该保护方案的有效性。

大容量可控电抗器对线路差动保护的影响及解决措施

大容量可控电抗器等柔性交流输电系统(FACTS)设备已应用于新疆与西北联网750kV第二通道输变电工程。电容电流是影响超高压长线路差动保护性能的主要因素,需计算出分布电容电流和并联电抗器电流后进行补偿。由于可控电抗器在运行中容量是变化的,根据电抗器参数间接计算电流的做法会造成过补偿或欠补偿。为此,提出将可控电抗器实测电流引入线路差动保护,以实现电容电流的精确补偿,并分析了应用中需注意的问题。最后,采用数模试验验证了理论分析的有效性。新方法提高了差动保护的灵敏性和可靠性,已在新疆与西北联网工程中获得成功应用。

大型发电机组中变压器后备保护存在问题分析及对策

大型发电机组中变压器通常配置复压过流和零序过流保护作为变压器相间和接地故障的后备保护。复压过流和零序过流保护动作边界不易确定,经常与电网侧后备保护失配,在发生故障时可能造成保护的越级跳闸。为此,提出在发电机组变压器中配置相间和接地阻抗保护,并详细介绍了阻抗保护的整定原则,以协调后备保护灵敏性、速动性与选择性的矛盾。分析了应用中需注意的问题,并以某750 kV电厂为例,给出了计算实例。该方案目前已在西北大型发电机组变压器及电厂送出线路中获得应用,提高了电厂和电网侧后备保护的协调配合。

智能变电站保护用电流互感器配置问题及解决措施

通过一起断路器内部故障相关保护动作行为的分析,指出现有智能变电站保护用电流互感器配置方案存在严重缺陷。当一台保护停运时在断路器内部故障会出现快速保护死区,需要依靠带延时的失灵保护切除故障;而失灵保护会由于感受不到故障电流而拒动,从而威胁电网的安全稳定运行。为此,从工程设计上提出在每台断路器两侧各装设2组TPY绕组和1组5P绕组的保护用电流互感器配置方案,以彻底消除保护死区。同时,还从系统运行及保护配置等方面提出了补救措施,包括停用相关断路器及装设死区保护或改造失灵保护等。上述方法目前已在西北750 kV智能变电站建设和运行中获得应用,提高了保护的可靠性和系统的稳定性。

750kV变压器保护配置及整定计算探讨

750 k V电网作为西北地区主网架目前正处于快速发展期。结合750 k V变压器特点,分析了差动保护与各侧后备保护的配置原则及应注意的问题。考虑到750 k V变压器差动保护配置较为完备,明确变压器区内故障主要依靠差动保护切除,而后备保护主要用于反应本侧母线及线路出口故障。协调区外出口附近故障的灵敏性、快速性与选择性的矛盾是变压器后备保护整定计算的关键。在此基础上,提出了750 k V变压器保护的整定方案,并就阻抗保护适用性、差动保护完善、后备保护简化及变压器保护自动整定等问题进行了探讨。本方案已在西北750 k V变压器保护中获得应用。

超高压线路后备保护整定原则探讨

通过一起线路保护拒动造成330kV变电站全站失压事件的分析,指出在微机保护主、后一体化配置情况下,当线路发生故障而由于装置自身或相关设备原因造成主保护拒动时,装置内的后备保护也难以可靠出口,只能依靠相邻线路的后备保护切除故障。在采用近后备方式条件下,相邻线路保护会由于灵敏度不足而无法可靠动作,从而导致事故范围进一步扩大。为此,提出超高压线路保护可采用近后备与远后备相结合的方式,距离Ⅲ段主要作为相邻线路故障的后备保护,应对相邻线路故障有灵敏度。详细介绍了距离Ⅲ段的整定计算原则,并分析了应用中需注意的问题。所提方法提升了线路保护保障电网安全稳定运行的能力。

黄河上游梯级水电站兴利调度分析

根据黄河上游梯级水电站特点和多年黄河上游梯级水电站水库调度工作实践,结合不同时期综合用水特点,从发电、防洪、防凌、灌溉期调度4个方面分析了黄河上游梯级水库联合调度成效,提出了提高黄河上游梯级水电站水库综合利用效益的建议,期望对各类梯级水电站运行具有借鉴作用。

大型发电机组非全相保护存在问题及对策

通过分析2起发电机非全相运行造成继电保护动作范围扩大的案例,指出非全相保护能够以较短时限可靠切除非全相运行,不仅可以降低负序电流对发电机设备的损伤,更关键的是,它能避免非全相运行期间产生的零序电流造成电网零序电流保护越级跳闸,是重要的涉网保护,其拒动的后果比较严重。详细分析了目前非全相保护在实际应用中存在的问题,包括功能配置缺失、回路不完整、保护未正确投入等,讨论了其对机组设备和电网运行的危害,并从工程应用角度提出了解决措施,提高了非全相保护的运行可靠性。最后分析了非全相保护在定值整定、启动失灵保护、与电网保护配合等方面需关注的问题。该方案目前已在西北电网大型发电机组中获得应用,提高了发电机设备和电网运行的安全性。