基于耦合原理的新型消弧系统的研究

为进一步提高电网的安全性和供电质量,使小电流接地系统单相弧光接地问题得到很好的解决,实现配电网电容电流的智能化补偿,本文以电容电流的测量为切入点,介绍一种新的电容电流测量方法即谐振测量法,并从消弧装置的构成角度讨论新型消弧系统的设计问题。利用PSCAD/EMTDC仿真软件对10kV电压等级的变耦式自动跟踪消弧补偿系统进行了建模和仿真。实验结果表明,电容电流测量方法的有效性,且系统能对单相接地故障进行智能识别,并能快速、可靠地实现单相接地时电容电流的完全补偿。     

6~10kV配电网微机型电容电流测试仪的研制

随着电力系统的发展、配电事故的增多、电容电流的增大,有必要研究微机化、智能型的配电网电容电流测试系统。通过对各种电容电流测试方法的研究,提出了单相经电阻接地的测试方法并设计出了6~10 kV配电网使用的微机型电容电流测试仪。该测试仪基于对称分量法的原理,通过测量电网单相经电阻接地时的二次零序电压UR02、流过接地电阻的电流IRE及电网单相直接接地时的二次零序电压即TV二次线电压U02,能够间接得到电网单相直接接地时的接地电流。根据所测的I.RE和.UR02的相位关系,能够进一步得知电网的电容电流IC∑和电网对地绝缘电阻电流IR∑的大小及中性点经消弧线圈接地电网中消弧线圈的补偿情况。通过现场实例测试证明,该测试仪具有操作较安全、简便易用、测量时间短、测量结果准确等优点。     

可适应线路结构动态变化的有源消弧算法

小电流接地故障发生后,为使有源消弧法在配电网线路可能发生切换的情况下仍具有良好的消弧性能,提出了能适应线路结构动态变化的有源消弧算法。故障发生后,注入电流并测量母线零序电压,计算接地电阻。在接地电阻较大时,忽略线路压降,控制故障相电压为0,即采用电压消弧法;在接地电阻较小时,利用配电网自动化装置计算故障后配电网零序导纳,控制故障点电流为0,即采用电流消弧法。仿真结果验证了所提算法的有效性。     

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。     

自动补偿消弧线圈装置在电力系统中的应用

通常情况下，站电流接地系统中，在系统发生单相接地时，接地点会流过较大的全系统对电容电流，进而易引起相间短路，对电网造成很大危害。自动跟踪消弧装置能通过一系列的测量实时值计算出故障时的电网对地电容电流，通过微机控制装置调节消弧线圈实现跟踪补偿，从而将接地残流降至安全范围内。     

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。     

自动跟踪补偿消弧装置的选择与应用

自动跟踪补偿消弧装置能实时监测电网电容电流的大小,在正常运行时电抗值很大,相当于中性点不接地系统,在发生单相接地故障时能在极短时间内自动调节电抗值补偿电容电流,将接地故障电流限制在允许范围内,保证系统的可靠运行及人身和设备的安全.     

10kV配电网中性点经消弧线圈并联电阻接地方式

通过分析10kV配电网中性点不接地、经消弧线圈接地和经电阻接地三种接地方式的优缺点,提出了中性点经消弧线圈并联电阻的接地方式.该方式主要由自动调谐消弧线圈、自动投切电阻器和控制器等组成,既能充分发挥消弧线圈补偿电容电流、提高单相接地故障自恢复概率的作用,又能利用并联电阻抑制过电压和实现单相接地故障选线.计算分析表明,采用该接地方式时,如运用零序电流有功分量或增量比较法,可对过渡电阻为3000Ω及以下的单相永久接地故障实现准确选线.     

小电流接地系统的接地电容电流的测量

小电流接地系统的接地电容电流,是电力系统的重要参数之一。通常采用附加电容珐和金属接地法进行测量和计算,但酋者测量方法复杂,附加电容对测量站果影响较大,后者试验中具有一定危险性。本文推荐的利用自动跟踪补偿消弧装置的电容电流测量方法,简单易行,结果也更为准确。     

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。     

基于注入法的接地相辨识

传统的接地相判别方法是在忽略电网不对称的前提下进行判别的,当发生在一定范围内的高阻接地故障时,传统判据失效。针对这一局限性,提出了一种基于注入法的新型接地相判别方法,当电网发生单相接地故障时,向电网注入某一电流,用来消除电网不对称度,使电网中性点电压仅为由故障相引起的中性点位移电压,通过分析注入电流后的中性点电压的相位角,得出中性点电压相位角随过渡电阻的变化范围,可知不同相发生接地故障时中性点电压相位角随过渡电阻的变化范围也不相同。因此,可利用注入电流后的中性点电压的相位角的变化范围来实现故障相的辨识,尤其是高阻接地相判别,其可行性得到了仿真的验证。     

配电网单相接地选线和接地电流补偿一体化装置

阐述了配电网单相接地选线和接地电流补偿原理,采用微机控制和动态改变接地电感的方法,解决了选线与补偿之间的矛盾,首创选线和补偿一体化装置。装置的核心部分是调励磁式消弧线圈和微机控制系统。配电网正常运行时,装置自动跟踪电网参数并计算相对地电容电流。配电网单相接地时,装置能准确地选出单相接地线路和完全补偿单相接地电容电流。     

基于DSP的电容电流测试仪的设计

为了实现配电网电容电流的安全、准确和自动检测,提出了采用附加电阻法,基于数字信号处理器(DSP)的电容电流测试仪的设计方案.内置有A/D转换器、处理能强的DSP-TMS320LF2407A为计算和控制的核心.单相对地附加电阻测量的新方法使测试仪在电网正常运行时,即可预测出电网单相接地时的电容电流.快速傅里叶分析(FFT)等数字信号处理算法的使用,简化了测试仪的硬件设计.论文给出了该微机型电容电流测试仪的硬件设计和软件系统结构.与现有单片机型的测试系统相比,基于DSP的电容电流测试仪具有安全、准确、迅速、便携及操作简单等特点;是集测量、通信、状态记忆、自诊断和人机交互等功能于一体的智能化装置.     

新型谐振接地系统接地故障全补偿方法

针对传统消弧线圈无法补偿有功电流和抑制间歇性接地故障等难题,提出了一种谐振接地系统接地故障全补偿新方法。系统正常运行时,通过注入信号谐振精确测量系统对地绝缘参数,根据绝缘参数计算补偿元件值;当发生接地故障时,利用故障电流的相位选出故障相,然后在故障相的滞后相投入阻容性补偿元件,将故障相电压抑制为0,实现接地故障电流全补偿。仿真分析表明,所提方法不受过渡电阻影响,能快速抑制故障相电压,实现配电系统接地故障电流的全补偿,有效抑制间歇性接地故障,且操作简单可靠、成本低。     

基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理

针对中性点非有效接地配电网单相接地故障处理难题,提出一种基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理方案。自动化系统由变电站内的故障相接地熄弧选线装置和配置于馈线开关的故障相接地启动保护装置构成。通过采用故障相接地手段实现单相接地故障的可靠熄弧,利用故障相接地断开前后的零序电压和零序电流变化特征实现永久性单相接地故障选线、选段、隔离和健全区域供电恢复。通过对故障相接地断开前后系统零序电压和零序电流的变化规律分析,构造了基于故障相接地断开前后基波零序电流比值的单相接地选线和选段判据。讨论了单相接地故障处理启动判据、故障相接地断开时刻感知、故障相接地断开前中性点中电阻投入必要性等关键技术问题。结合实例对所提出的单相接地故障处理过程进行了说明,并开展了实验验证,结果表明了所提出方法的可行性和有效性。     

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。     

小电流接地系统单相断线接地复故障类型诊断

在考虑负荷性质、中性点接地方式、过渡电阻等因素的条件下,利用复合序网分析了配电线路单相断线接地复故障的故障特征,得出不同影响因素下零序电压的幅值和相位信息变化差别显著的结论,从而提出一种基于零序电压幅值和相位的小电流接地系统单相断线接地复故障类型的诊断判据。PSCAD仿真验证了该判据的有效性。     

基于小波包方法的配电网故障选线与仿真研究

配电网单相接地故障选线问题一直未能很好地解决。在分析配电网发生单相接地故障暂态特征基础上,对中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障进行了仿真。介绍了一种利用小波包分解暂态零序电流的故障选线方法。该方法利用小波包对各条线路的暂态零序电流进行多层分解,按照能量最大的原则确定各线路暂态零序电流分布集中的特征频带,在征频带内进行幅值与极性综合比较选出故障线路。通过MATLAB仿真表明,该方法可以准确实现故障选线,具有较高的灵敏度,且不受过渡电阻、故障合闸角及电弧的影响。     

煤矿电网电压互感器故障的PSCAD仿真研究

在煤矿电网中,由于单相接地故障而引起的母线电压互感器(TV)烧毁的现象时有发生。依据电网单相接地故障时的等效模型仿真了TV一次电流的暂态特性,推导出引发TV故障的主要原因是煤矿电网单相接地时电容电流值较大。利用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC对一组6 kV TV进行仿真,并比较了TV一次侧经非线性电阻(消谐器)接地、开口三角并电阻和系统中性点经消弧线圈接地三种解决措施,得出中性点经消弧线圈接地是解决煤矿电网中此问题的最适合方法。     

配电网单相接地快速处置装置运行情况研究

为确保配电网单相接地保护装置的正确动作水平,需开展人工单相接地系统试验,对消弧线圈以及小电流选线装置的动作性能进行系统测试。以西安地区开展的真实环境下人工单相接地系统试验为基础,总结了消弧线圈运行中存在的各类故障及小电流选线装置自身故障、二次接线错误等问题。结合发现问题,进一步给出配电网单相接地故障快速处置改造施工和运行的相关建议,为提高单相接地处置装置正确动作水平奠定了基础。