含双馈风电机组的电力系统短路电流实用计算方法

分析了电网发生对称短路故障时双馈风电机组的电磁暂态模型和定、转子磁链的故障暂态过程,推导出不同定子电压跌落程度下双馈风电机组定子短路电流的表达式,提出可有效减小短路电流计算误差的定子电压跌落系数修正方法,并通过仿真计算验证了修正后短路电流表达式的准确性。提出了含双馈风电机组的电力系统发生对称短路故障时的短路电流实用计算方法。以故障点为分界,将电力系统简化等值为含发电机支路和系统支路的二支路网络,求取发电机支路和系统支路短路电流周期分量的运算曲线,确定短路点短路电流周期分量的幅值,推导了短路点短路电流非周期分量和转子频率分量的表达式。     

关于500kV电流互感器的暂态特性问题

在超高压系统中,电流互感器的暂态特性是一个重要的问题,暂态特性是指电流互感器当一次侧发生短路时,二次侧在短路发生之后,短路电流进入稳态之前的一段时间里对一次电流的反应特性。对于500千伏电流互感器的一次侧发生短路时,在短路瞬间将有很大的短路电流直流分量及交流分量,前一个分量在铁芯中形成一个暂态磁通,这个暂态磁通与原来的稳态磁通迭加将使铁芯急遽饱和,因为电流互感器励磁回路和二次回路的时间常数比一次回路的时间常数大很多,因此在短路电流直流分量消失后,暂态磁通的影响依然存在,铁芯继续饱和,因而使一次电流不能转变到二次侧使二次     

短路电流直流分量实用计算方法研究

短路电流直流分量含量对断路器开断能力有很大影响,然而对直流分量的计算至今缺乏简单实用的方法。分析短路电流直流分量产生原理及其衰减特性,结合电力网络数学模型的特点,提出了基于转移阻抗理论的短路电流直流分量实用计算方法:将电力系统复杂网络近似简化为以短路点为中心的辐射形网络,求出各发电机所提供短路电流直流分量及其衰减情况,最终对所有分支短路电流直流分量求和近似计算出故障点短路电流直流分量。通过实用计算方案与EMTP仿真计算以及故障录波的对比分析,验证了该方法的准确性。     

区域电网电磁暂态等值及短路电流直流分量分析

西北电网电源接入密集、电压级差大,容易引起短路电流超标。但常规限流措施会增大短路电流直流分量的衰减时间,影响断路器的开断能力。文中针对我国西北某大级差、电源密集型电网,搭建了多节点复杂电网发生短路时电磁暂态的等值简化计算模型。在该模型的基础上研究了短路电流直流分量对断路器开断能力的影响,分析了直流分量衰减时间常数折算的方法,并在采取常规限流措施的基础上计算了加装电阻型超导限流器对超标厂站直流分量的抑制效果。结果表明：直流分量的衰减时间常数不能直接作为断路器选型的依据,需要将其折算至标准规定的试验基准值下;电阻型超导限流器可以有效地抑制加装位置附近回路的短路电流直流分量,加装后时间常数下降25%左右,但是对电气距离较远的厂站抑制作用较弱。文中的结论能为断路器的合理选型以及限流新技术的应用提供参考意义。     

基于暂态电流Pearson相关性的两电平VSC-HVDC直流线路故障判别

为提高柔性直流(VSC-HVDC)输电系统的直流线路故障处理能力,提出了一种基于暂态电流相关性的直流线路故障判别方法。直流线路发生区内、外故障时,直流线路两端的电容支路暂态电流与直流线路入口处暂态电流特征差异明显;利用Pearson相关系数来描述电容支路与线路入口处暂态电流的差异程度,直流线路故障的判别仅通过线路两端计算的暂态电流Pearson相关系数即可实现。该故障判别方法可克服非故障线路馈入电流的影响,适用于两端以及多端柔性直流输电系统。分析和仿真结果表明,该故障判别方法不受高频分量、数据同步、故障位置与类型、噪声干扰以及控制方式等因素的影响,能准确地识别直流线路区内、外故障,实现故障线路的选择。     

基于积分法和差分法的电力系统短路电流直流分量特征参数计算

近些年随着电网中直流时间常数的增大,导致短路电流中直流分量衰减速度很慢,超出高压交流断路器在设定时间内开断短路故障的能力。因此,直流时间常数的计算与评估对电网的优化设计和安全运行尤为重要。文中通过构造函数提出了积分法、差分法、组合法3种计算短路电流中直流分量特征参数(初始值I0和时间常数τ)的方法,并应用积分法、差分法、组合法分别对含有三次、五次谐波的3种典型的短路电流波形进行直流分量特征参数计算。研究结果表明:积分法、差分法、组合法对理想的短路电流波形均能够零误差的计算直流分量的初始值和时间常数;叠加高斯白噪声信号后,3种算法的计算精度依次为积分法、组合法、差分法,且3种计算方法对叠加信噪比60 dB高斯白噪声信号的计算结果要优于叠加信噪比30 dB高斯白噪声信号。最后,应用积分法对电网实测的短路电流直流分量进行了计算,该方法为电网短路电流直流分量特征参数随时间变化时的参数计算提供了一种新的解决方法。     

基于数字混合仿真的电网一次时间常数计算方法

电网一次时间常数是决定非周期分量衰减快慢的因素,准确计算电网一次时间常数是开展电流互感器暂态特性分析的重要前提。利用电力系统全数字仿真装置的混合仿真功能,提出了一种准确计算电网一次时间常数的方法。通过对全系统机电暂态建模及局部电网电磁暂态建模,获取不同运行方式下的短路电流,滤波后得到短路电流的非周期分量,最终求得电网一次时间常数。仿真结果表明,所提出的算法具有较高的计算精度。     

MMC-HVDC电网输电线路双极短路故障电流的实用计算

基于模块化多电平换流器的高压直流电网作为支撑高比例可再生能源接纳的有效手段,已经成为电网发展的重要方向。双极短路故障是输电线路发生的最严重故障,目前一般通过在s域内列写直流系统状态方程,然后再基于拉氏反变换求解故障电流,亟待提出短路电流的工程实用计算方法。为此,以张北柔性直流电网为研究对象,首先分析了输电线路双极短路的故障特性及耦合机理。在此基础上,将故障线路靠近阀侧的两端分别看作二端口,分析了故障电流与二端口两侧电压的关系。其次,基于正、负极线路二端口电压变化不大的思想,将环形直流电网简化为两端网络或开式网络,得到故障线路电流的实用计算方法,不再需要求解高阶的拉氏反变换而直接得到故障电流。最后,通过与电磁暂态仿真结果的对比,验证了实用计算方法的可行性与高效性。     

PSS/E BKDY短路计算模块评述

用PSS/E BKDY短路电流计算模块对上海电网短路电流的周期分量和直流分量进行了计算,用PSS/E机电暂态仿真结果对周期分量计算的准确性进行了校核,用EMTP电磁暂态仿真结果对非周期分量计算的准确性进行了校核.结果表明PSS/E BKDY模块能够较准确地计算短路电流周期分量衰减和直流分量衰减,其兼有应用简便性而有很好...     

柔性直流贡献短路电流影响因素及工程算法误差分析

目前,柔性直流输电技术已在国内外具有日趋广泛的工程应用,但对于近区交流故障时,柔性直流贡献短路电流的关键影响因素及计算方法的研究尚不深入.针对这一问题,本文通过电磁暂态仿真,研究了交流侧短路时柔性直流贡献短路电流的暂态特性及短路电流各分量间的矢量关系,分析了柔性直流容量、限流方式、控制方式/定值等因素对短路电流幅值、相位的影响过程和机理.最后以国内某柔性直流系统为例,对比分析了几种工程常用短路电流算法在柔性直流不同运行、控制方式下的计算结果及误差来源,得出正确处理短路电流各分量间的相角差异是提高计算精度的关键.     

计及短路电流直流分量的断路器实际开断能力分析

基于短路电流直流分量衰减时间常数计算,推导了短路全电流有效值计算公式,分析了直流分量对断路器实际开断能力的影响。以特高压交直流入赣的规划电网数据为仿真算例,开展江西电网500 kV和220 kV母线短路电流校核,计算结果表明部分母线的直流分量衰减时间常数会超过相应断路器的标准时间常数,断路器实际开断能力对应的交流分量值将小于额定开断电流。仅考虑短路电流交流分量的校核结果偏于乐观,计及直流分量的校验结果更为苛刻,有利于尽早开展短路电流应对措施研究,最大限度消除电网运行风险,并为断路器选型提供理论参考。     

远海风能集中接入的多端直流系统直流故障分析与故障检测方法

二电平电压源换流器(VSC)和半桥模块化多电平换流器(MMC)在直流故障期间缺乏对直流短路电流的调控能力。在多端直流系统中,为了避免整个系统因换流阀的闭锁而停运,有必要在直流故障后的第一阶段(即电容放电阶段)快速识别并隔离故障。因此,对多端直流系统故障检测而言,直流故障电容放电阶段的短路电流计算至关重要。提出了适用于多端直流系统故障分析的暂态等效模型,该模型仅保留原故障网络中的高频成分,使故障初期的电路分析大为简化。基于此模型,可以得到故障线路和健全线路的故障电流解析表达式。根据故障线路和健全线路电流的差异,提出了基于暂态电流均值的故障检测方法,该方法具有计算复杂度小、耐过渡电阻能力强、采样率低等优点。通过EMTP仿真验证了暂态等效模型的准确性和故障检测方法的有效性。     

国内50万伏线路保护研制和运行情况

一、我国50万伏线路的特点概括起来有以下几点:1.输电线路并联电抗器引起的直流分量为了减小线路充电时电容电流,降低操作时产生的过电压,在较长的50万伏线路上一般并有电抗器,这样在发生短路时暂态电流中除了输电线路的电感直接产生直流分量外,还由于电抗器的存在产生了附加的直流分量。直流分量的产生保证短路时电感中电流不能突变。由于电抗器电感L_p很大,电阻r_p很小,如忽略线路电阻,其衰减时间常数可近似表示为     

大容量试验短路电流波形参数的测算

采用抛物线拟合方法计算大容量试验短路电流波形的峰值和对应的时间坐标。理论证明短路电流波形上相邻两峰值的时间坐标中点的电流值近似等于此时的直流分量值,并据此给出波形的直流时间常数、交流(基波)分量有效值和直流分量百分数的算法。使用STL提供的标准短路电流波形,对文中算法和现有算法进行了对比测试。测试结果验证了该算法的准确性,同时表明,仅使用3个峰值点并未显著降低文中算法在计算交流分量恒定的短路电流波形参数时的准确度。通过计算直流时间常数不同、频率和交流分量有效值随时间变化等STL标准波形在每一个峰值点处的参数,得到该算法在计算峰值、直流时间常数、交流分量有效值、直流分量百分数时的相对扩展不确定度分别为0.03%、0.20%、0.40%、0.80%。     

计及柔性直流的系统短路电流实用计算方法

柔性直流输电可实现故障穿越，在交流系统发生短路故障后持续运行。随着柔性直流输电日趋广泛的工程应用，其对系统短路电流的影响不容忽略。针对含有柔性直流输电接入的交流系统缺乏准确实用的短路电流计算方法问题，分析了交流系统发生短路故障后柔性直流注入系统电流特征。基于柔性直流的控制策略，研究了短路电流计算过程中柔性直流等效电流源设计，分析了电流源幅值设定的合理性。在弱化柔性直流输出电流与并网点电压耦合作用的基础上，提出了基于叠加原理的计及柔性直流输电的三相交流短路电流计算方法。最后，搭建测试系统，通过电磁暂态仿真验证了所提方法的有效性。     

基于改进时域法的多端MMC-HVDC故障电流计算

为解决基于模块化多电平换流器 (modular multilevel converter,MMC) 的柔性直流输电 (high voltage direct current,HVDC) 故障电流解析计算精度不足的问题,提出一种计及远端站影响的多端MMC-HVDC故障电流改进时域求解法。首先,在分析故障后子模块电容放电路径的基础上,推导换流站等效电容值等系统参数,建立MMC-HVDC系统故障后网络等效模型。其次,将直流电网各换流站解耦,以故障后各支路电流近似解为初值,逐次修正计及远端站影响的多端MMC-HVDC线路等效电阻及等效电感,得到多端MMC-HVDC系统中各支路的故障电流值。最后,基于RT-LAB仿真平台搭建四端柔性直流电网模型,对故障电流计算值与详细电磁暂态仿真结果进行对比。结果表明,所提故障电流求解方法能够准确、有效地计算出多端MMC-HVDC短路故障后各支路电流值,最大误差小于5%。     

基于无功功率短路比的直流闭锁暂态过电压计算方法

针对现有特高压直流闭锁引起交流系统换流母线暂态过电压计算方法在极低短路比情况下可能无实解的问题,基于直流闭锁后的谐振电路,推导建立了暂态过电压与谐振频率的关系式。参照短路比的定义,提出无功功率短路比的概念,在此基础上,提出适用范围更广的直流闭锁暂态过电压计算方法。研究发现,换流母线暂态过电压随着无功功率短路比的减小呈非线性加速上升的趋势。以DIgSILENT为平台搭建国际大电网会议(CIGRE)直流输电标准测试系统与±800 kV天中直流送端系统,仿真分析验证了所提出的暂态过电压计算方法的有效性,在极低短路比系统中仍然适用。     

高比例变流型电源并网的输电系统三相短路电流计算

高比例变流型电源接入输电系统可能提高系统短路电流水平,导致电力设备选型面临更高的动热稳定要求。通过分析变流型电源实验平台的短路电流测试波形的包络线变化规律,获取其三相短路电流表达式。根据变流型电源在故障不同阶段呈现的短路电流输出特性,提出故障暂态和稳态阶段的等值电路。应用叠加定理分别计算含变流型电源电网短路电流交流分量和直流分量,并对冲击电流进行评估,其结果可用于电网规划及设备选型;最后用6节点的500 kV淮南电网和35节点的220 kV淮宿电网实际算例,将所述方法、常规电压源等值法的计算结果与电磁暂态仿真结果进行对比,验证了所述方法的有效性。     

直流分量时间常数对断路器非对称开断性能影响分析

从短路电流的有效值、燃弧时差、电弧能量等方面分析了直流分量时间常数对断路器非对称电流开断性能的影响,给出了非对称短路计算模型及计算方法。结果表明直流分量时间常数越大,短路电流中直流分量越大且衰减越慢,燃弧时差越大,电弧能量越大,电流过零时di/dt降低,TRV参数亦有所降低,且非对称电流开断时,直流分量时间常数增大将导致断路器的开断条件变得苛刻。     

异步电动机短路反馈电流周期分量的衰减规律

异步电动机短路反馈电流周期分量的衰减规律取决于转子绕组的时间常数,而转子绕组的时间常数又与转子结构有关。经分析认为：双鼠笼式异步电动机短路反馈电流周期分量在电磁暂态过程中的衰减规律与其它类型的异步电动机不同,相应描述暂态过程的参数不同,对次暂态电流和冲击电流的计算有影响。