基于配电网柔性接地控制的故障消弧与馈线保护新原理

为解决中性点非有效接地配电网中长期存在的单相接地故障消弧与保护难题,提出基于零序电压柔性控制的配电网接地故障消弧与保护新原理。在配电网发生接地故障的初始时刻,通过脉宽调制(pulse width modulation,PWM)有源逆变器注入零序电流补偿接地故障全电流,实现对零序电压的控制,促使故障点电压为0,实现瞬时故障100%消弧。接地故障发生后,经一定延时,控制电流注入,增大故障残流,精确测量零序电压和各馈线零序电流变化量,实现接地故障的动态感知和可靠保护。该技术有望降低故障建弧率,减少故障停电时间,促进配电网智能化发展。     

基于接地变压器绕组分档调压干预的配电网主动降压消弧与保护新方法

针对配电网消弧柜技术无法灵活调控系统零序电压,以及有源电压消弧技术电力电子与控制电路复杂、硬件实现困难的问题,提出基于接地变压器绕组分档调压干预的配电网主动降压消弧方法。通过将分档调压接地变档位抽头进行接地,对故障相电压进行分级调控,主动将故障电压抑制到电弧重燃电压以下,实现接地故障可靠消弧。进一步提出基于零序电流增量的接地故障主动辨识及选线方法,通过调控接地档位,逐级放大故障残流,实现永久性接地故障馈线的灵敏辨识。在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建典型非有效接地10kV配电网单相接地故障模型,对所提方法进行验证,仿真结果表明该方法能够可靠消除瞬时性弧光接地故障,动态感知及抑制永久性接地故障电流,并实现接地故障馈线的准确判别。     

计及线路阻抗及负荷影响的配电网柔性电压消弧法

现有电压消弧方法存在因未计及配电网线路阻抗和负荷电流对消弧效果的影响,导致低阻接地故障时,故障点残流较大,而无法可靠消弧的问题.分析三相对地参数不对称配电网发生单相接地故障时的三序网络,研究线路阻抗和负荷电流对已有电压消弧法效果的影响,提出了一种计及线路阻抗及负荷影响的柔性电压消弧法.该方法通过二次调整零序电压,计算抑...     

配电网单相接地故障柔性自适应消弧新方法

针对已有消弧柜和柔性电压消弧技术未考虑故障线路阻抗压降问题,提出基于故障点处电压抑制的配电网单相接地故障柔性电压消弧新方法.通过2次注入补偿电流计算中性点至故障点压降,再调控零序电压至该压降,将故障点处电压抑制为0.为防止2次注入任意电流导致接地故障电流增大的问题,提出将柔性电流消弧法作为柔性电压消弧新方法投入前的过渡...     

风电场中性点接地电阻阻值优化方案研究

以某风电场为例,通过分析单相接地故障后集电线路的零序电流分布情况,发现中性点接地电阻阻值选择不合理时,集电线路零序电流保护不能同时满足灵敏性与选择性的要求。通过优化中性点接地电阻阻值和集电线路零序保护整定方法,达到了继电保护要求,提高了集电线路的运行稳定性。     

中压配电网接地故障快速安全处置技术

为破解国内外配电网“瞬时故障安全消弧、永久故障快速隔离”的技术瓶颈,提出调控中性点电压的接地故障快速安全处置技术。针对瞬时接地故障,主动调控中性点电压,将故障点电压降低到故障电弧重燃电压以下,实现接地故障可靠消弧;针对永久性接地故障,调控中性点电压,升高故障相电压,增大高阻接地故障残流,精确测量线路介损等对地绝缘参数,实现高灵敏度接地保护;并提出“接地故障抑制-负荷转供-故障线段隔离”的控制策略,实现永久故障快速隔离和非故障区段负荷的不停电转供。研制了配电网接地故障快速安全处置成套装备,可安装于配电网中性点或线路台区,真型试验和现场运行表明:该技术可有效抑制单相接地故障引起的触电、起火、停电和过电压事故。     

计及配电网线路阻抗影响的自适应接地故障消弧控制策略

接地故障电弧可靠熄灭是配电网安全运行的重要保障,针对现有有源消弧方法很难同时兼顾高阻与低阻接地故障消弧需求的问题,文中提出一种计及配电网线路阻抗影响的自适应接地故障主动调控方法.首先,推导了故障点残压、残流随接地电阻和故障距离的变化规律,证明电压消弧受线路阻抗影响的机理.其次,通过对比配电网接地故障电流完全消弧与未完全...     

基于零序电压有源调控的发电机定子接地故障消弧方法及保护对策

瞬时性接地故障易威胁发电机安全运行,造成巨大经济损失.传统的消弧线圈和大电阻消弧效果有限,因此在发电机中性点引入零序电压调控的有源消弧装置.分析表明接地故障发生后,根据故障定位结果在中性点注入电流可以精确地补偿故障点电压至0,从而使接地故障电流降为0,达到消弧的目的.为防止消弧过程中性点零序电压抬升导致发电机零序电压保...     

计及线路阻抗与负荷影响的不平衡配电网电压消弧方法

在单相接地故障和接地故障消弧的分析中,通常假设配电网是三相平衡的。已有的消弧方法在对地参数和负载不平衡的配电网单相接地故障时消弧效果不佳。针对上述问题,提出一种计及线路阻抗和配电网参数不平衡的电压消弧方法。分析考虑配电网参数不平衡和线路阻抗的配电网等效模型,推导出精确电压消弧指令值,通过故障前后各注入一次电流计算电压指令值,有源消弧装置调控零序电压至该指令值从而抑制故障点电压、电流为0。为了避免任意注入电流引起故障电流增大,将传统电流消弧作为电压消弧的过渡能有效补偿故障电流。通过和已有考虑线路阻抗电压消弧方法、忽略线路阻抗电压消弧方法对比,仿真结果表明,在不同的不平衡度、故障位置和接地电阻下,所提方法消弧性能最佳。     

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。     

风电场接地变及其中性点接地电阻的改进方案分析

结合某风电场,分析了当集电线路发生单相接地故障时的零序网络及其电容电流的计算方法,且当接地变及其接地电阻选取不合理时,将造成集电线路零序保护无法同时满足保护选择性与灵敏性的问题,并对设备和电网安全稳定造成威胁。综合经济性和可靠性要求,提出了交换两期工程接地变及调整中性点接地电阻达到继电保护整定要求。风电场的安全稳定运行证明该方案可行。     

基于PWM可控变换器的接地残流全补偿控制方法研究

针对配电网中传统全补偿消弧装置接地残流实时补偿能力差且在故障恢复后长期处于谐振状态而不能及时退出的问题,提出基于PWM可控变换器的接地残流全补偿控制方法。对全补偿消弧装置的消弧原理进行了详细分析,并利用主动频率注入法实现对地电容的精确检测。从理论上推导了零序电压与接地残流分量的关系,提出单相接地残流全补偿的实时控制方法。利用主动阻尼电流注入法实时检测接地故障恢复,并给出主动阻尼电流数值的计算依据。最后,对某10 kV配电网的单相接地故障进行了数字仿真研究。仿真结果表明,接地故障电流能够得到快速有效的全补偿,故障恢复后全补偿装置能够快速退出运行,验证了所提控制策略的正确性和可行性。     

基于零序电压比率制动的小电阻接地系统接地保护

配电网高阻接地故障发生概率较大,对于小电阻接地系统,现场普遍采用的固定整定值零序过电流保护方法容易拒动。分析单相接地故障电气量特征发现,无论区外故障还是区内故障,保护安装处零序电流幅值与零序电压幅值成正比,且均随故障点接地电阻增大而减小。据此提出零序电压比率制动接地故障保护新原理,其核心是根据零序电压大小产生成比例的电流制动量,自适应调整零序过电流保护定值。该方法兼顾了低阻接地故障和金属性接地故障时的保护灵敏度与高阻接地故障时的保护可靠性,可将系统耐高阻能力提高到1 000Ω,仿真验证了算法的可行性。     

适应线路参数及负载变化的配电网柔性优化消弧方法

中性点非有效接地配电网长期存在单相接地故障消弧难题,在分析线路参数及负载对已有消弧方法的影响以及已有消弧方法优缺点的基础上,提出一种配电网单相接地故障柔性优化消弧方法。故障发生后,通过级联H桥变流器向配电网注入接地故障补偿电流,并根据母线处零序电压确定接地过渡电阻大小。接地电阻较大时,判断注入补偿电流后母线处三相电压变化趋势,选出故障相,根据故障选相结果调整变流器注入电流,控制母线处故障相电压为零,即采用电压消弧方法,否则继续注入接地故障补偿电流,即采用电流消弧方法。仿真结果表明所提方法能够有效抑制接地电弧重燃,解决了单一电流消弧方法和电压消弧方法因线路参数和负载影响而存在的不足。     

配电网相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧新原理EI北大核心CSCD

针对配电网接地故障转移技术无法灵活调控系统零序电压,及基于电力电子器件的有源消弧技术精确控制实现复杂、实施条件较严苛的问题,提出配电网相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧方法。基于中压电网单相电压调控不影响线电压的特性,由接地变压器二次侧提取系统固有线电压相量,对电源电势进行相序重组,通过注入变压器升压反馈输入至配电网中性点,并调节注入变压器变比调控故障相电压,降低故障相电压至接地故障点燃弧电压以下,实现接地故障主动降压消弧;进一步对比分析了接地变压器二次侧非全相反馈输入与配电网接地故障持续期间,系统内各序分量的变化规律,分析了电源电势反馈机制对配电网运行的影响,并研发了相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧成套装置。在PSCAD/EMTDC仿真环境与真实的10kV配电网实验场中模拟各种运行和故障工况,对所提主动降压消弧方法的效果及序分量特性进行了验证与测试。仿真与实验测试结果表明,相电源馈入型消弧装置能够主动抑制故障点电压,消除接地故障残流,实现接地故障的快速、可靠消弧。     

低阻接地故障有源电压消弧算法性能分析和改进

谐振接地系统发生单相接地故障时,有源电压消弧法的灭弧性能缺少分析和论证。在考虑线路压降的情况下,给出了有源电压消弧后的故障点电流表达式及变化规律,表明在故障点过渡电阻较大时,有源电压消弧可以有效补偿故障点电流实现可靠消弧,而在过渡电阻较小、负荷电流较大、故障距离较远时,有源电压消弧反而会导致故障点电流变大,甚至达上百A,严重影响熄弧效果。提出有源电压消弧算法的改进措施,低阻接地时将故障相电压控制到一定范围内,确保故障点电流不会增大,该方法无需测量系统参数,可适应线路结构的动态变化,有利于有源电压消弧法在现场实际中的应用和完善,仿真验证了分析及改进算法的正确性。     

新型接地故障基波电流全补偿柔性控制系统

单相接地故障电流和间歇性弧光过电压严重影响供电系统的安全,为此提出一种偏置接地柔性控制系统,其具有中性点不接地系统和谐振接地系统的优点。中性点不接地系统正常运行时加入偏置元件,实现电网电容电流和绝缘电阻的精确测量,测量结果不受电网不对称度的影响;当发生单相接地故障后,根据故障前后零序电压和测得的线路分布参数计算故障电流,比较各相电压与故障电流的相位实现故障选相,选相结果不受过渡电阻的影响;然后在故障相的超前相对地接入一阻感性补偿元件,补偿元件可实现接地故障基波电流的全补偿,可有效地将故障相电压钳制为零,消除电弧重燃的可能性。由于高阻接地故障的接地电流小、零序电压位移度小,不满足电弧自燃的条件,因而根据接地电流实际测量值柔性控制补偿元件的投切,为配电网接地故障消弧提供新的理论。     

考虑线路压降的快速接地开关消弧性能及应用

快速接地开关兼具电压、电流双重消弧效果,但传统分析未考虑线路压降对故障点电流的影响,需进一步分析其消弧性能。考虑故障线路动态参数,建立应用快速接地开关的配电网单相接地故障模型,采用对称分量法推导出故障点电流计算公式。计算结果显示故障点电流受故障线路负载电流、序阻抗、相间电容、故障距离以及过渡电阻等多重因素影响。分析快速接地开关等效熄弧电路模型,表明快速接地开关可有效抑制间歇性弧光接地过电压,但在故障线路动态参数造成故障线路压降较大的稳定低阻燃弧过程中,快速接地开关可能增大故障点电流,不利于电弧熄灭。结合快速接地开关的优缺点分别对单独应用快速接地开关消弧及其与消弧线圈配合消弧提出建议。最后通过MATLAB仿真验证了文中的分析结果。     

配电网自适应接地系统与保护配置研究

通过分析现有经消弧线圈接地、经小电阻接地及消弧线圈与小电阻合一的配电网接地方式存在的弊端,提出以弧光过电压为判据,采用形态滤波器提取零序电压标幺值,以零序电压为基准适时投入消弧线圈和可控小电阻的自适应接地系统。同时对该接地系统下的保护配置进行完善,配置零序过流保护,可有效避免现有接地系统存在的问题。该自适应接地系统经过试验验证,可实现配电线路瞬时性单相接地故障自动熄弧消除故障,永久性接地故障保护动作跳闸隔离故障,提高了供电可靠性,保证了设备安全。     

中性点经小电阻接地风电场集电线路单相接地故障测距研究

风电场集电线路呈现多分支、多电源接入的形态。线路发生单相接地故障后,不同分支上风机依据感受到的电压降的不同而自动投入不同的低穿控制策略,从而会导致输出不同的分支电流,使得基于阻抗原理的测距方法失效。该文巧妙地利用风机箱变高压侧采用三角形接线的现实,无零序电流回路,提出基于故障区段逐次搜索的单相接地故障测距方法,并引入描述故障点弧光接地的对数电弧模型,实现了较高的测距精度。仿真算例和实际案例数据验证了算法的有效性。该算法可同时求解得到故障点电弧的长度,为后续的故障类型辨识奠定了基础。