雷击引起的电压凹陷及其PSCAD/EMTDC仿真

雷击是电力系统中频次最高的故障原因,由雷击引起的电压凹陷等电能质量问题及其影响和危害已经成为当前国内外广泛关注的问题,针对雷击过电压的不同保护方式,立足于分析雷击引起的电压凹陷进行了研究,建立了基于PSCAD/EMTDC的仿真模型,仿真结果证明通过EMTDC仿真能揭示雷击引起的凹陷的基本特征,对于进一步深入研究雷击引起的保护系统、自动化系统以及敏感设备的受雷击的影响,以及研究更好的雷击保护方案具有一定的理论和应用价值。     

电压互感器饱和过电压事故及消除措施

电压互感器因磁饱和引起的过电压是电力系统中最常见的一种内部过电压，容易与电弧接地过电压混淆，造成的危害很大。文中分析了电压互感器饱和过电压产生的特点、危害以及与电弧接地过电压的区别，并介绍了消除这种过电压的措施。     

Analysis of Intermittent Arc Overvoitages in Low Resistance Grounded Systems

利用PSCAD/EMTDC软件建立了中性点经小电阻接地系统的仿真平台,使用接地电弧模型模拟间歇性电弧接地故障,并结合工频熄弧理论分析弧光过电压的产生情况.首先分析中性点不接地系统发生间歇性电弧接地故障时弧光过电压的情况,通过仿真证实这种接地方式容易发生弧光过电压;然后分析在中性点经小电阻接地系统中两种间歇性电弧接地故障引起过电压的情况.最后得出结论:中性点经小电阻接地方式可以较好地抑制间歇性弧光接地过电压的产生.     

小电阻接地系统间歇性弧光过电压分析

利用PSCAD/EMTDC软件建立了中性点经小电阻接地系统的仿真平台,使用接地电弧模型模拟间歇性电弧接地故障,并结合工频熄弧理论分析弧光过电压的产生情况。首先分析中性点不接地系统发生间歇性电弧接地故障时弧光过电压的情况,通过仿真证实这种接地方式容易发生弧光过电压;然后分析在中性点经小电阻接地系统中两种间歇性电弧接地故障引起过电压的情况。最后得出结论:中性点经小电阻接地方式可以较好地抑制间歇性弧光接地过电压的产生。     

雷击与普通短路故障引起的电压凹陷特征

为了提取雷击引起的电压凹陷特征,分析与普通短路故障引起电压凹陷的区别,使用基于电磁暂态仿真系统PSCAD/EMTDC仿真了雷击引起的电压凹陷与普通短路故障引起的电压凹陷。以IEEE RBTS-6标准测试系统作为仿真对象,考虑了母线是否加装避雷器两种情况。研究表明,无论在哪种短路故障情况下,雷击引起的电压凹陷与普通短路故障电压凹陷相比,凹陷深度一致,持续时间略短,且两者的凹陷波形特征不同。母线设置避雷器后,雷击引起的电压凹陷持续时间增加,但短于普通故障引起的电压凹陷持续时间,说明系统的保护装置会影响电压凹陷的特征。现有电能质量监测仪器可监测母线电压波形,为通过电压波形分析辨识引起凹陷的原因提供了理论基础。     

计及相间电容影响的单相弧光接地过电压抑制策略研究

本文提出相间电容降低单相弧光接地过电压幅值及抑制电弧重燃的理论依据及相关措施。首先推导得出单相弧光接地非故障相过电压幅值、故障相恢复电压幅值以及故障相恢复电压平均速率与系统参数的理论联系。结合本文提出的理论探究相间电容对降低弧光接地过电压幅值以及抑制电弧重燃的重要作用。利用Matlab软件建立改进Mayr动态电弧仿真模型对结论进行仿真,验证文中结论的正确性与可靠性。最后,通过实例分析配电网加装并联电容器能够在不增加额外电容器配置的前提下同时解决无功补偿和弧光接地过电压问题,对配电网安全及经济运行具有指导性的意义。     

逆变型分布式电源接入影响配电网电弧接地过电压的仿真研究

随着光伏发电以及并网技术的发展,投入配电网的逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generator,IIDG)数量与日俱增,而间歇性电弧接地作为配电网最常见的故障之一,其产生的过电压将严重影响配电网、电力电子器件绝缘,破坏电力系统正常运行,故有必要准确建模并分析IIDG接入对配电网电弧接地过电压的影响。采用仿真计算的方法,在Matlab/Simulink平台构建10 kV小电流接地配电网仿真模型,基于工频熄弧理论,分别分析IIDG接入容量、数量、接入位置以及故障发生位置对主网电弧接地过电压的影响,并对比了IIDG与同容量负荷对主网弧光接地过电压影响的差异。仿真结果表明,IIDG接入点越靠近出线末端,其下游发生故障时的过电压值越大;而负荷接入点越靠近出线末端,其下游发生故障时的过电压值越小。     

基于RTDS的电弧接地故障自定义建模及仿真分析

电弧接地故障建模仿真对于电气设备的研制和电力系统安全运行的分析具有重要意义。基于实时数字仿真仪(RTDS)平台对电弧接地故障进行建模仿真。对Cassie电弧的连续系统数学模型进行数值逼近,将其转换成离散系统数值递推模型;在RTDS的CBuilder开发环境中创建了可控的Cassie电弧元件模型。通过与Matlab标准模型的测试对比实验,以及电力系统的中性点不接地系统的单相电弧接地故障应用实验,验证了自建元件模型的正确性和有效性。所建电弧模型填补了RTDS仿真模型的空白,采用的建模方法具有普适性,为类似的研究提供参考借鉴。研究成果可以应用于电力系统实时电弧故障仿真以及继电保护设备的实时闭环混合仿真检测。     

基于ADPSS的配电网弧光接地故障仿真建模

间歇性弧光接地会使故障相与非故障相之间产生多次能量重新分配过程,诱发非故障相过电压,对中低压配电网绝缘造成很大危害,加强对电力系统过电压水平在线监测与分析并采取适当主动性保护措施十分必要。本文研究了中性点不接地系统中低压配电网单相弧光接地故障发生的机制及因此产生的严重后果,搭建了经典单相接地电弧模型并对其进行仿真验证。在此基础上,选用较合适的单相弧光接地模型,首次利用大型电力系统仿真装置ADPSS对弧光接地故障产生过程进行进一步的仿真验证。仿真结果表明,本文基于ADPSS仿真平台建立的中性点不接地系统弧光接地故障模型是正确的,具有较高的工程化应用价值。     

配电网接地故障相主动降压消弧成套装置及其现场试验

中性点非有效接地配电网易发生间歇性弧光接地故障,产生过电压,危及人身设备安全,甚至引发电缆通道火灾。针对该问题,提出了接地故障相主动降压消弧控制原理与技术,研发了成套装置,通过灵活调控零序电压,控制故障点电压低于故障电弧重燃电压,强迫故障电弧自行熄灭,实现间歇性弧光接地故障的不停电消除,且有效抑制过电压。通过大量实验室测试、实际变电站实测与运行,验证了接地故障相主动降压消弧技术的正确性和可行性。     

35 kV FZ型避雷器不动作原因分析

雷击能造成极高的冲击电压,对电力设备绝缘有重大威胁,一直是电力系统中造成事故的重要因素,使用避雷器防御雷害是主要手段之一,但并不能做到百分之百的成功,长治电力系统襄垣站由于雷击对电气设备造成了损害,故障后检查,避雷器没有动作.     

风电机组的雷击过电压分析

雷击是影响风力发电场运行安全的主要因素之一。在雷击过程中,雷电流流过机架和塔筒时会对其中的传感器件、通信线路甚至电力线路产生感应过电压,这些暂态过电压将对风电机组的正常运行造成影响。该文建立了相关的风电机组模型,对雷击引起的暂态过电压进行了计算分析。计算结果表明：塔筒与传输线间的过电压在传输线的上下两端达到最大;设置金属屏蔽层能有效地降低电容耦合过电压;屏蔽层还能使电压波动趋于平坦。     

10 kV变/配电所消弧保护方式的改进

雷电或弧光接地过电压往往造成高压配电柜内元器件损坏、甚至爆炸,是变/配电所设备损坏的主要原因,一旦故障发生,会造成大面积和长时间停电。通过故障消弧柜的故障原因查找和消弧保护原理分析,对现有消弧保护方式和避雷措施进行改进。在变/配电所进线电缆处安装零序电流互感器,发生单相弧光接地时,根据零序电流方向判断弧光接地发生在所外还是所内,对所内弧光接地过电压采取消弧控制,所外弧光接地过电压时仅报警,从而减少不必要的消弧控制和因消弧控制而导致系统金属性接地的次数。     

计及雷击情况的基于PDT-SVM暂降源辨识方法研究

目前,电压暂降已成为影响最突出的电能质量问题之一,为有效分析雷击对电网暂降的影响程度,对雷击导致电压暂降的情况进行了详细分析,准确辨识了包括雷击导致暂降情况在内的4种暂降类型,为合理划分暂降责任提供重要依据。文中首先分析了雷击故障导致暂降的有效值波形与普通短路故障之间的区别,归纳了短路故障、雷击、变压器投切及感应电机启动4种暂降类型电压有效值波形的特点,引入5个暂降电压特征指标,并建立了暂降类型辨识特征矩阵。然后采用基于粒子群聚类优化的决策树支持向量机(PDT-SVM)分类器对4种暂降类型进行辨识。分类器的训练与测试数据均来自电网实测暂降电压数据,与工程实际密切贴合。最后,算例分析结果验证了算法的有效性和准确性。     

一种雷电波侵入变电站的扰动识别方法

雷击输电线路既可能导致保护误动作,又可能侵入变电站,引起系统过电压,为此提出了一种基于信号S变换的雷电侵入波对电网的扰动监测及其识别方法。基于变电站母线电压实时监测信号,利用S变换技术提取电压暂态信号在时域和频域内的波形特征,根据信号的主要谐波次数及其幅值大小和基波电压跌落差异,构建了普通短路故障、故障性雷击与非故障性雷击和其他扰动信号的识别判据。PSCAD仿真结果表明,该方法不受故障类型、故障接地电阻、故障初始时刻、雷击相别及雷电流大小的影响,识别灵敏度较高。     

柔性直流系统挤出绝缘电缆暂态过电压仿真

电压源换流器高压直流(VSC HVDC)输电系统中广泛应用了挤出绝缘直流电缆。针对开关操作、内部故障以及雷击所引起的暂态过电压对直流电缆系统可靠性的挑战,基于南澳柔性直流输电示范工程,利用PSCAD/EMTDC建立直流电缆系统仿真模型,设置交流单相接地、两相短路、桥臂电抗器接地等不同类型的故障,分析了各类故障条件下直流电缆系统的暂态过电压特性。研究结果表明,直流电缆端部过电压峰值最大可达2 p.u.,且电缆端部出现的过电压幅值与短路电阻值有关。     

10 kV交直流配网弧光过电压特性分析

小电阻接地是提高交直流配电网保护灵敏性、降低过电压水平的有效手段。弧光接地过电压威胁设备绝缘,因而分析该问题对交直流配网安全运行具有重要价值。通过搭建交直流混合配网,在10 kV交流侧模拟发生配电网弧光过电压场景,研究了交直流电网过电压水平和故障穿越特性。首先基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了柔性直流配网仿真模型,构建了弧光接地过电压数学模型;然后,仿真交直流混合配网系统发生故障后非故障相过电压故障响应曲线,分析了交流侧发生单相接地故障时,零序、负序分量造成的弧光过电压穿越特性;最后,通过对比分析不同接地电阻条件下交直流电网过电压数据获得了其变化规律,结果表明接地电阻为6Ω时对过电压的抑制效果最佳。     

Characteristics and classification of high-current fault arcs on distribution systems

When a fault occurs on transmission or distribution systems due to lightning or overvoltage, often an arc discharge occurs at the fault point. The arc discharge, which is caused by a fault current, has a high current, high temperature, strong light emission, etc., thus it sometimes causes heavy damages to electric power equipment. The arc discharge is influenced by the conditions around the arcs, i.e., gas, insulation materials, gap length, weather, etc. Also, the arc voltage along the arc column indicates the characteristics of the arc. If the voltage waveforms of the arcs caused by the fault on transmission or distribution systems are classified, it is possible to find the location and the equipment where the fault occurred. In this paper, the arc voltage data in 6-kV class XLPE cables and 6-kV class overhead lines are analyzed and an artificial neural network method is applied to classify the arc voltage waveforms. The results obtained from the six artificial neural networks developed show that the artificial neural network method is effective for classification of arc voltage waveforms if adequate input parameters are selected.     

时域有限差分的配电线路耦合雷电过电压求解及其空间变化特征分析

电力系统中,配电线路一般裸露空气中,极易遭受雷电过电压侵害造成供电中断。针对配电线路耦合过电压的空间分布特征问题,采用时域有限差分方法(FDTD)对雷击点相对于配电线路中点、端点位置处的雷电感应过电压进行计算,从而对耦合的雷电过电压峰值时间及空间变化趋势进行研究。结果表明：雷击点处于配电线路中部时,产生峰值28.07kV的雷电过电压,且线路中点位置处束缚的感应电荷最多,随后由中点迅速地向线路两端移动。而雷击点处于线路两端时,产生峰值32.74kV的雷电感应过电压。