一种新的故障判断原理在电力系统应用

通过研究舰船电力系统发展的特点,着重分析现有短路故障诊断不能满足快速限流与分断的要求,从保持整个供电系统安全运行的角度出发,提出基于电流上升率作为故障判断依据的故障诊断方法。分析了新的判断理论保护触发电路原理、交/直流电力系统短路电流的计算公式,论述了电力系统保护装置设计,给出了故障判断装置的模块图。经实验验证,所提出的方法只要适当选取参考电流,故障检测时间就能达到1 ms之内,明显缩短了故障的诊断时间。     

基于液态金属自收缩效应的故障电流触发器

随着舰船电力系统容量增大,系统短路电流水平急剧上升,传统电磁脱扣保护装置难以满足现代舰船电力系统快速保护需求。提出了一种液态金属型故障电流触发器,利用液态金属GaInSn在短路电流条件下的自收缩效应产生弧压作为动作信号,具有反应速度快、可靠性高、可自恢复等优点。搭建了液态金属型故障电流触发器弧前特性试验平台,设计了额定1 kA的装置样机,进行了温升及弧前特性试验。试验结果表明:液态金属型故障电流触发器额定1 kA通流条件下电极温升仅为43 K,其稳态通流能力主要受电磁力作用约束;液态金属型故障电流触发器弧前时间与di/dt近似呈反比关系,当电流上升率为10.3 A/μs时,触发器弧前时间为1.09 ms。液态金属型故障电流触发器可作为混合型限流断路器的短路电流检测装置,对提高装置可靠性、实现快速限流具有重要意义。     

直流混合型超导限流器强迫换流方法研究

针对现有断路器开断容量不能满足现代舰船直流电力系统短路电流分断要求的现状,提出了一种直流混合型超导限流器的方案。舰船直流电力系统短路电流上升率高达20 A/μs,该限流器需要完成短路电流的快速换流,研究了强迫换流方法。讨论了直流混合型超导限流器的工作原理,对限流器的限流过程进行了分析。在给定电力系统短路电流参数的条件下,结合电路仿真软件,对辅助换流支路参数进行了设计。实验结果表明,强迫换流的方法在38 μs内完成了上升率为20.4 A/μs的7 680 A的短路电流的换流,混合型方案具有可行性,强迫换流的方法能够实现短路电流的快速换流。     

一种新型微机直流操作回路接地检测和短路保护装置的研制

直流操作回路在运行过程中由于接地点的难以准确定位和缺乏有效的直流短路保护等原因，导致有时发生电力主设备损坏的重大事故。因此，对直流操作回路接地点的准确定位和短路保护装置的研制具有重大现实意义。作者首次交流系统三段式电流保护的概念及逻辑判据应用于直流操作回路，构成了三段式直流短路保护，同时提出了以霍尔电桥检测直流操作回路接地故障的新方法，并根据其原理研制了相应的装置。数值仿真和模拟试验表明本文方法能克服直流操作回路分布电容电流的影响，准确检测出直流操作回路接地故障，并能准确地快速地识别并切除直流操作回路的短路故障。     

多相混联式整流发电机系统直流侧短路电流

针对多相混联式整流发电机系统直流侧突然短路的问题,以十二相整流发电机系统为例,分析了十二相整流输出端不同联接方式,并推导了交流侧短路电流的解析表达式和不同串并混联方式下的多相整流系统直流侧短路电流,进而获得了各种联接方式下直流侧短路电流的解析表达式,总结归纳出了相应联接方式下的直流侧和交流侧短路电流比值范围,结果表明,即使均采用"两并两串"方式,但不同串并组合时的直流侧短路电流峰值是不同的;通过有限元仿真和样机试验验证了理论分析结果的正确性,为舰船电力系统开关保护装置的合理选择和设计提供了指导,研究方法可推广至其他多相整流发电机在任意混联拓扑输出方式下的直流侧短路电流分析。     

直流牵引系统馈线微机保护装置

直流牵引系统馈线远端非金属性小短路电流故障是直流牵引系统馈线保护的难点。文中阐述了电流变化量保护原理,分析了牵引馈线远端经电阻短路和电弧短路故障电流的变化特征;提出采用电流变化率为启动元件电流增量检测的主保护判据,并针对电弧故障电流变化特征提出电流增量辅助保护判据,两者相结合实现直流牵引系统馈线保护方案;详细分析了不同情况下保护判据的动作特性及整定原则;以该保护方案为基础研制开发了馈线微机保护装置,并通过了保护测试与现场试验。     

电力系统短路故障快速检测方案研究

常规断路器主要通过电流幅值判断电力系统中的短路故障,存在检测速度较慢的缺点。利用短路故障时电压跌落、电流增大的特征,提出了一种通过实时检测电网电压幅值和瞬时有功功率来判断短路故障的快速检测方案。详细说明了电压幅值和瞬时有功功率的快速计算方法,并提出了可以反应出短路电流变化的虚拟功率。在Matlab下完成了仿真研究,利用DSP芯片TMS2407A研制出试验装置并完成相关试验。仿真和试验结果证明了该方案可以快速、有效地检测出短路故障,具有良好的适应性。     

电力系统短路故障快速检测方案研究

常规断路器主要通过电流幅值判断电力系统中的短路故障,存在检测速度较慢的缺点.利用短路故障时电压跌落、电流增大的特征,提出了一种通过实时检测电网电压幅值和瞬时有功功率来判断短路故障的快速检测方案.详细说明了电压幅值和瞬时有功功率的快速计算方法,并提出了可以反应出短路电流变化的虚拟功率.在Matlab下完成了仿真研究,利用DSP芯片TMS2407A研制出试验装置并完成相关试验.仿真和试验结果证明了该方案可以快速、有效地检测出短路故障,具有良好的适应性.     

电力系统低频振荡期间对三相短路故障的识别

本文提出了一种检测距离保护对称故障的方法 ,在保证保护装置选择性的同时,克服了原有保护算法的缺点。首先介绍了数据预处理的过程。其次提出了检测故障电流直流分量的算法。最后通过PSCAD仿真多种故障以及系统振荡来验证算法的可靠性。仿真结果表明此算法能够有效辨识出系统振荡期间线路发生的三相对称短路故障。本算法可用于监测电力系统在低频振荡情况下距离保护装置的工作情况。     

超导故障限流器抑制短路电流直流分量的仿真分析

短路电流中的周期分量和直流分量对系统短路容量都有贡献,而后者在工程应用中没有引起足够的重视.目前我国宁夏、上海、广州等电网普遍面临短路电流直流分量超标,系统保护装置难以可靠清除故障的状况,严重威胁电力系统的安全可靠性.基于此,本文提出使用超导故障限流器在限制短路电流幅值的同时,抑制短路电流直流分量的方法,缓解断路器的开断负担.目前超导限流器对短路电流直流分量的抑制效果及在高直流分量系统超导限流器的设计方法尚不清楚.因此,搭建了超导故障限流器模型,以330 kV系统为例,研究了不同直流分量时间常数下超导限流器阻值与直流分量的关系,提出了超导故障限流器失超阻值的优化设计方法.结果表明在不同的短路故障条件下,超导限流器对直流分量的抑制效果均非常明显,能有效提高系统的可靠性.     

Advanced closing switch for three‐phase short‐circuit test of a very fast current limiter

Advanced closing switch for three‐phase short‐circuit test was developed for very fast current limiter using power electronics devices. The conventional short‐circuit test method was used for verification of the current interrupting device with longer time duration to interrupt fault current after the separation of contacts. In the conventional short‐circuit test method, a deviation of the closing time between each phase closing switch with a mechanical driving was regulated so that the breaking performance of the conventional switching device could be examined. However, in the new current limiter with very short fault current interruption time, the deviation time between each phase must be reduced less than the regulated time by the conventional test method. For this purpose, the advanced closing switch for three‐phase short‐circuit test method was developed. In the advanced test method, power electronics devices were used for the initiation of three‐phase short‐circuit fault. Results of the short‐circuit test showed that the advanced circuit had very small deviation time between the initiation of each phase fault. Also, the very fast current limiter with power electronics devices was shown to have an intended interrupting performance. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 130(1): 68–75, 2000     

新型桥式固态故障电流限制器

文中提出了一种新型桥式固态故障电流限制器,该装置由二极管、晶闸管和限流电抗等组成。在系统正常运行时,新型故障电流限制器运行于整流桥模式,对系统影响很小;在故障发生时,限流电抗能自动无延迟地限制短路电流第1个峰值,且通过对晶闸管的控制,实现装置由整流桥模式进入限流模式,限制短路电流稳态值。该方案无需另设旁路限流电抗,也无需全控型器件,结构简单,可靠性高。文中提出了该方案的控制策略,并通过实际系统仿真分析及与现有桥式故障电流限制器对比,证明了该方案的可行性和技术优势。     

基于DSP的直流短路故障电流快速识别装置

根据直流系统短路故障电流的特点,设计了以DSP为核心,利用电流上升率和电流幅值判断直流短路电流的快速识别装置.该装置采用自制PCB罗氏线圈和霍尔传感器采集电流信号,经放大滤波后输入DSP控制电路运算分析,输出相应动作信号,在此基础上完成了软件设计.试验证明,该装置判断准确,稳定可靠,响应迅速.     

利用电流故障特征的大功率整流装置故障在线诊断方法

针对大功率整流装置单管直通、开路及单相交流进线开路等三种单元件故障,分析了故障电流特征,提出了一种根据电流故障特征在线诊断故障的方法。单管直通时,根据计算得到的直流电流理论值将大于直流电流实测值,且故障相与非故障相的直流分量符号相反,可确定故障元件所在相别,再根据故障相直流分量正负可确定故障元件所在共阳或共阴组别。对单管开路和单相交流进线开路,若滑窗计算得到相电流直流分量持续大于某一整定值时判定为单管开路故障,再通过直流分量极性确定故障元件所在组别;若相电流直流分量先增大超过某一整定值后再减少至0,判定为单相交流进线开路,根据故障相电流基波幅值最小确定开路相别。仿真结果表明,该方法可快速诊断出故障,适用于多重化并联整流电路的故障诊断场合,具有一定的理论与实用价值。     

多目标控制电网短路电流限制装置研究

传统的短路限流装置大部分串联在电路中,并且仅具备限流功能。此处提出一种新型多目标短路限流装置,系统正常运行时,装置的并联部分补偿负载产生的谐波与无功。系统发生短路时,装置并联部分退出运行,串联部分限流电抗器正常工作用来限制短路电流。这样不仅减少了多种装置带来的占地面积过大,检修维护麻烦等问题,而且大大节约了成本。     

基于多方向元件的串补线路协同保护新方法

串补线路故障特征的复杂性加大了保护装置可靠动作的难度,为提高串补系统保护可靠性,提出一种多方向元件相互配合的串补线路方向保护方案。该方案利用负序电流值及故障前后的测量电流相位差判断故障类型,针对不对称短路、三相短路及负荷变动分别采用负序、工频方向及突变量电压电流相角差判断保护装置是否动作。PSCAD仿真表明,在系统发生电压反向、电流反向、经过渡电阻接地以及负荷变化等情况下该保护方案均可准确判断故障位置,从而使保护装置正确跳闸。同时,该方案不受MOV不同导通状态的影响,具有较好的保护性能。     

串联补偿型故障电流限制器应用研究

随着电网规模和电力需求的不断增大,控制电网的短路电流水平已成为急需解决的问题。文章提出了一种具有串补功能的故障电流限制器,由电容器、电力电子器件控制的旁路电感、串联电感等组成。该装置在系统正常运行时可调节输电线路等效电抗值,提高系统传输能力;系统故障后,可以快速投入旁路电感限制短路电流。以2017年安徽省电网规划运行数据为基础,研究了故障电流限制器在短路电流超标的变电站中的应用点,搭建了仿真模型,仿真结果表明该装置可有效地抑制短路电流,缓解故障引起的电压暂降问题。     

基于多重化逆变器的静止无功发生器直流侧电流分析

为了限制逆变器桥臂直通短路时故障电流的上升率,可以在装置的直流侧安装一种称为“环流保护电路”的附加电路。本文结合３００ｋｖａｒ和２０Ｍｖａｒ静止无功发生器（ＡＳＶＧ）实际装置的开发,分析了装置直流侧电流的波形和幅值以及不同主电路结构对装置直流侧电流的影响,为环流保护电路的设计提供了重要的依据。     

一起220kV变压器短路事故分析

针对辽宁电网一起220 kV变压器短路事故,根据系统短路故障情况,利用序网络法建立系统三序网络模型,从而求出变压器二次绕组的短路零序电流。计算表明,变压器二次绕组零序电流过大是造成此次事故的主要原因,零序阻抗小于正序阻抗将使单相短路电流大于三相短路电流,给设备带来更大的损坏,并根据此次短路事故提出了反事故措施。