一二次融合成套断路器单相接地故障处置真型试验技术研究

目前一二次融合成套化柱上断路器的单相接地故障处置准确率低,亟需开展单相接地故障处置考核验证。在运行现场开展单相接地试验受制于安全风险和用户供电可靠性的影响,不易多次开展。通过建立10 kV真型配电网试验平台,实现了被试品快速接入,灵活复现配电网单相接地故障。提出了一二次融合成套柱上断路器单相接地故障处置真型试验方法,有效验证了一二次融合成套柱上断路器单相接地故障处置功能与处置准确率,发现了9项不合格原因。通过真型配电网试验平台的建立,提高了配电网设备入网质量,有效支撑配电网供电可靠性进一步提升。     

配电系统动态模型设计与应用

新能源接入配电网给配电系统继电保护及自动化技术带来了挑战,文中设计了一种能开展接地故障分析及配电网自愈控制技术试验研究、配电网自动化相关装置系统性测试的动态模拟试验平台,研制了开展故障指示器试验和小电流接地选线试验所需的特殊设备,搭建了含新能源和储能的配电系统通用试验模型。实验结果证明了该模拟实验系统的可行性和有效性。     

基于三相级联H桥变流器的配电网接地故障分相柔性消弧方法

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,传统柔性消弧方法利用实时检测的电源电压计算注入补偿电流值,通过控制连接于配电网中性点的单个有源逆变器实现消弧,已有方法需进行故障选相并且逆变器需通过Z型变压器及升压变接入配电网。提出基于三相级联H桥变流器的配电网接地故障分相柔性消弧新方法,三相级联H桥变流器通过连接电感直接挂接在各相线,发生接地故障时,利用实时检测的相电压计算注入补偿电流值,分相控制级联H桥变流器注入补偿电流,控制故障点电压为零,实现接地故障消弧。仿真结果表明该方法可灵活、有效地补偿接地故障电流,抑制接地故障电弧重燃。且采用单相或三相级联H桥变流器进行故障消弧时,不需要进行故障选相。     

相位控制在单相接地测试系统的应用

为了复现配电网单相接地故障时的暂态过程,需要对接地时刻相位角度准确控制。对相角控制技术进行了研究,用实时调整或阶段调整的方法缓解相位控制技术一致性差的问题,该技术应用于配电网故障指示器系统测试平台,实现了合闸相角精确控制,经试验验证满足在故障指示器等配电自动化相关设备重复性测试的要求。     

配电网单相接地现场试验及结果分析

配电网单相故障接地工况复杂,特别是发生高阻接地故障时,故障特征微弱,导致选线、定位装置准确率低,影响供电可靠性。单相接地故障处理技术、装置繁多,缺乏相关测试手段,开展单相接地现场试验是验证单相接地故障处理装置相关性能最直接的方法。介绍现场单相接地测试技术,模拟金属性接地、经各种过渡电阻接地、经各种地面介质接地的单相接地现象。选取暂态电流极性比较法的工程进行现场试验验证,分析试验数据,证明了单相接地故障现场测试方法的可行性和有效性。     

调容式自动调谐补偿装置在城区配电网中的应用

为了有效限制城区配电网中接地故障电流,提高补偿装置的可靠性和实用性,阐述了小电流接地系统中接地变压器、调容式自动调谐消弧补偿装置的构成和机理,介绍了在某城区配电网中的应用,通过对现场运行参数的测试与分析,结合城区配电网的特点,对装置动作时间、定值及与出线零序电流保护的配合进行了研究和探讨,提出了电缆线路零序电流保护作用于跳闸的建议,现场运行效果良好。调容式自动补偿装置在城区配电网中有广泛的应用前景。     

小电流接地系统高阻故障定位示范应用

小电流接地系统单相接地故障检测技术是困扰配电网运行管理多年的世界性难题。近年来,基于暂态信号的单相接地故障检测技术成为研究热点,各类选线及定位装置在现场崭露头角;然而,普遍存在对低阻接地有较高可靠性,高阻接地故障时,准确性能大打折扣。针对上述问题,国网泉州供电公司开展了2种接地方式下的2种不同实现方式的一些示范工程建设。首先介绍基于暂态信号的定位方法、分析高阻故障适应性,接着全面阐述工程总体概况,最后介绍实际现场开展的人工接地试验。该示范工程的建成及投运有效验证了基于暂态信号的诊断方法具备高阻接地故障检测能力,可为提高配电网供电可靠性提供有益借鉴。     

10 kV配电网单相接地故障模拟仿真建模技术研究

为实现电力系统数字仿真平台全面、快速、经济地考核配电网接地故障处置算法,提出了一种10 kV配电网单相接地故障仿真建模方法,能够实现系统电容电流设计及校验、中性点接地方式切换控制、Z形接地变压器建模及参数校核。基于该建模方法,在实时数字仿真系统（Real Time Digital Simulation System,RTDS）完成建模,并接入小电流接地选线装置进行试验验证。结果表明,所搭建的配电网仿真模型的关键参数满足设计预期,小电流接地选线装置选线正确。     

基于行波模量传输时差的配电网接地故障定位新方法

为解决配电网接地故障的定位难题,在分析配电网接地故障行波零模与线模分量传输特性的基础上,提出了一种配电网接地故障定位新方法。该方法采用合适的小波变换标定零线模行波波头,并根据配电网故障行波历史数据拟合零线模时间差与故障距离、零线模时间差与零模波速的对应关系曲线,然后据此关系曲线提出了基于零线模传输时差的故障区段判别方法,最后研究了基于双端行波零模分量的配电网故障精确定位新方法,可在线路接地故障情况下准确判别故障区段并精确计算故障点位置。该方法具有较高的定位准确度,可有效解决配电网接地故障定位难题,仿真分析验证了该方法的有效性和准确性,有望在配电网中得到实际应用。     

基于有源逆变技术的综合消弧方法*

我国配电网中性点大多为不接地或经消弧线圈接地,针对消弧线圈无法完全补偿故障电流,消弧效果不佳的问题,提出了一种消弧线圈与有源逆变装置相结合的综合消弧方法。在配电网中发生单相接地故障时,首先投入消弧线圈进行无源消弧,出现电流残流而无法自熄的情形,然后投入有源逆变装置分相注入补偿电流进行有源消弧,以完成对故障输入电流的全补偿。仿真结果表明,该方法将消弧线圈和有源逆变装置灵活结合,高效补偿了配电网单相接地故障电流,不仅实现了可靠熄弧,而且适应于不同接地电阻的故障情况。     

基于高阻并联避雷器接地方式的柔性直流配电网保护方法

针对柔性中压直流配电网系统直流线路单极接地故障检测困难的问题,提出一种高阻并联避雷器接地的新型接地方式及其包含自适应放大系数的保护策略。首先讨论了现有的柔性直流配电网接地方式的优缺点,提出了基于联结变压器中性点经高阻并联避雷器的新型接地方式。然后通过理论推导分析了新型接地方式在交直流侧接地故障下的过电压机理和故障特征,根据不同故障下的电压电流特性,提出了相应的直流线路保护策略,实现了差动保护在直流配电网发生故障时准确快速地进行故障识别和故障选线。最后以仿真实例验证了新型接地方式的有效性和所提出的保护方法的可靠性。     

柔性直流配电网保护方案及设备研制

针对典型柔性直流配电网开展了保护分区及保护配置策略研究;根据直流线路的故障特性,分析了直流极间短路故障、单极接地故障以及断线故障的保护方案。对于直流电网快速故障定位和隔离的要求,提出一种基于差动保护和多点方向信息的综合故障定位方法。基于所提出的保护和故障定位方案,研制了高采样率且具备多类型模拟量接口的直流配电网保护设备。经实时数字仿真(RTDS)系统仿真和动模试验,验证了保护方案的可行性和故障定位方法的正确性,所研制的保护设备动作行为、性能指标满足直流配电网安全运行需求。     

基于多变量解耦控制的配电网单相接地故障集成化柔性消弧方法

随着静止无功补偿装置、柔性消弧装置、大功率逆变器等电力电子装备应用逐渐增多,配电网柔性化加快发展,但已有电力电子装备存在功能单一、成本高等问题.基于直流侧并接储能元件的直挂式级联H桥变流器,将多变量解耦控制方法与电流消弧方法相结合,实现柔性电力电子装备输出电流在dq0坐标系下的独立调节,使单套柔性电力电子装备同时集成配电网有功功率、无功功率双向流动控制,以及单相接地故障柔性消弧功能,有效提高电力电子装备的利用效率.理论分析以及功率控制和单相接地故障消弧建模仿真结果验证了所提方法的可行性.     

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。     

微网混合式孤岛检测及运行模式切换研究

孤岛运行是微网稳定控制的核心内容,而非计划孤岛检测是微网在故障解列时转入稳定孤岛运行的前提条件。提出一种基于电压-相角下垂控制的混合式孤岛检测方法。结合被动式的过/欠频、过/欠压检测法和基于正反馈的主动式孤岛检测法,实时感知非计划孤岛。通过负荷调度,快速实现网内功率平衡,保证网内负荷的供电连续性。在Matlab/Simulink中搭建微网系统模型,通过多复杂工况对所提方法进行仿真验证。     

基于控制与保护协同的直流配电系统单极接地故障保护策略

随着电力电子技术的发展,柔性直流配电系统逐渐成为研究热点。单极接地故障是直流配电系统中最为常见的故障类型,当交流侧通过高阻接地时,直流侧发生单极接地故障后,故障电流变化不明显,难以准确定位。文中提出了基于控制与保护协同的双端直流配电系统单极接地故障保护策略,通过就地检测交流接地支路电流微分判断故障发生,进而快速投切交流接地支路上并联的小电阻。相比于传统的差动保护方法,所提方法省去了通信时间,有效提高了保护的快速性。同时,根据保护可靠性的要求,优选了并联小电阻的阻值。最后,在PSCAD/EMTDC平台中进行了仿真分析,验证了所提保护策略的可靠性和快速性。     

基于暂态功率方向的柔性直流配电网线路单极接地保护方法

单极接地故障是柔性直流配电网最为常见的故障。采用小电流接地方式的MMC型柔性直流配电网发生单极接地故障时,短路电流小(主要是分布电容电流),故障识别困难,柔性直流配电网接地故障检测亟待解决。利用相模变换建立了基于MMC的多端环状柔性直流配电网单极接地故障的零模网络电路,分析了零模网络换流器和直流线路的阻抗特性。在所关注的特征频段内将零模网络简化等效,分析得到故障线路两端的零模电压导数与零模电流的极性均相反,非故障线路两端至少有一端的零模电压导数与零模电流极性相同。利用该故障线路与非故障线路差异特征,设计了一种利用暂态功率的方向纵联保护方法。其中故障线路两端暂态功率方向均为负,非故障线路两端功率方向至少有一端为正。最后在PSCAD/EMTDC平台搭建仿真验证。结果表明,所提保护方法能可靠识别区内区外故障,不依赖线路边界元件,无需数据同步,具有较好的耐受过渡电阻能力。     

基于DSP的小电流接地系统故障仿真测试系统设计

当前我国配电网一般采用小电流接地方式,其中性点阻抗较大,在发生接地故障时允许配电网带故障运行一段时间。但为避免长时间带故障运行损坏设备及危害周围人员的人身安全,通常需要快速故障选线。近年来配电网的故障选线已经成为研究热点,而对于配电网选线方法的原理进行测试和验证也是十分重要的研究内容。为验证选线原理的正确性和有效性,设计了基于DSP的小电流接地系统故障选线测试系统,结合首半波法对故障模拟仿真计算模块进行测试,实验结果验证了选线原理的实用性和测试系统的可行性,为配电网故障选线技术的应用提供一定参考。     

换流站阀侧交流接地故障电流快速抑制方案

换流站阀侧交流接地故障下,故障点通过接地极与下桥臂组成故障回路,其故障冲击电流大,不能通过断路器切除。分析表明,接地极在对称运行时基本没有电流流过,并在单极架空线路故障和换流站阀侧交流接地故障中提供了故障回路。因此,接地极引入故障限流装置不仅对系统的正常运行没有影响,且能有效抑制单极故障电流和阀侧交流接地故障电流,降低对直流线路保护及换流站保护的要求。分析了阀侧交流接地故障下的故障电流组成,从供电可靠性、故障限流效果等方面分析了故障限流器引入接地极所具有的优势,提出了故障限流器分散组合式安装方法,利用电容器组与故障限流电感的组合投入,实现对回路中能量的吸收和故障电流上升率及峰值抑制的新型故障限流器拓扑结构。利用PSCAD/EMTDC平台搭建了双端柔性直流输电系统,仿真结果验证了接地极安装位置的优越性,并证明了新型故障限流器的有效性。