基于μPMU同步量测数据的配电网故障定位方法

通过在辐射型多分支配电网络配置微型同步相量测量单元(μPMU),提出了一种基于μPMU同步量测数据的配电网故障定位方法。该方法首先通过单端μPMU电压、电流同步相量求取初始故障距离。然后,根据双端μPMU电压、电流同步相量排除伪故障点,迭代确定故障在主网络上的具体位置,通过与初始故障距离比较,判断故障发生在主网络还是分支线路上。最后,通过伪故障点的迭代排除,确定分支上故障到主网络的距离。该方法考虑了线路电容对故障定位精度的影响,通过线路对地电容分析,减小了定位误差。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于μPMU的主动配电网故障定位方法研究

准确的故障定位有助于提高配电网络的稳定性。随着分布式发电和电动汽车的接入,传统配电网逐渐向主动配电网发展,传统故障和保护装置已无法满足,这对故障定位技术和装置提出了新的要求。文章提出了一种基于微型同步相量测量单元(也叫做μPMU或者微同步相量)的新方法对主动配电网的故障进行定位。该方法运用单端μPMU采集的电压电流信息,查找故障线路,得到候选故障点并计算其故障距离。并根据两端μPMU测量电压和故障电压之间的相位关系,排除伪故障点,确定故障点位置。仿真结果表明,在主动配电网下,该定位方法具有较高的定位精度,仅需在线路的两端配置μPMU即可满足对不同类型故障进行准确地定位。在高渗透率DG和高阻故障的情况下,该定位方法依然可以准确地对故障进行定位。     

基于有限相量测量单元测量故障分量信息的故障定位算法

提出了一种基于有限同步相量测量单元(PMU)测量故障分量信息的故障定位算法.采用间隔母线配置PMU的布点策略,即在2条配置有PMU的母线之间间隔一条非零注入并且未配置PMU的母线.该算法首先运用叠加原理获得系统的纯故障等值模型,进而对纯故障等值模型进行等价变换,以获得故障线路两端的系统阻抗等值模型和故障点注入电流源的转移等值模型,最后结合这2种等值模型,实现对故障点的精确定位.该算法没有迭代过程,不存在伪根问题,且计算量小.此外,该算法不受电网拓扑、过渡电阻、振荡状态及系统运行方式的影响.动模试验结果验证了该方法的有效性.     

基于同步电压相量的故障定位新方法

提出一种利用同步电压相量进行输电网络故障定位的新方法。该方法首先运用对称分量法和线性叠加原理建立故障后的附加正序网络并且定义了故障点的匹配指标,进而基于该指标运用遍历搜索方法寻找故障点位置。该算法仅利用电压相量进行计算,因而能避免因电流互感器饱和导致的误差影响,且仅需少量的同步相量测量单元配置。基于PSCAD的仿真实验表明该方法能够有效地定位任意电网结构的短路故障,并且不受故障类型、过渡电阻等因素的影响。     

一种基于双端电压相量测量的故障测距新算法

基于测距方法的研究,提出了一种仅利用线路两端电压相量实现测距的新方法,根据故障后各节点组成的电压变化量矩阵方程求得故障距离。采用全球定位系统(GPS)提供的时间为基准,利用同步相量测量单元(PMU),对电力系统不同节点电压基波相量进行同步测量,借此技术可以解决高压输电线路两端相量测量的同步问题,同步精度可达1μs,能够满足实际电力系统故障测距精度的要求。由于仅利用电压相量进行测距,消除了由于电流互感器饱和所带来的测距误差,并且可以应用于对称和不对称高压输电线路中。仿真结果表明该方法增强了双端测距的灵活性,测距精度高,并且避免了由电流互感器饱和所造成的测距误差。     

基于双端电气量的配电线路故障定位方法

配电线路的故障定位技术对维护电力系统的稳定运行起到了重要作用。文章以R-L线路模型为基础,提出了一种基于电压、电流正序分量的配电线路故障定位方法,该方法首先对配电线路两端测量点的电压、电流相量进行检测,得到正序电压、电流相量矩阵,然后结合线路故障系数矩阵及线路阻抗参数建立定位函数,实现故障定位。仿真实验表明,该方法计算量小,受故障电阻、故障位置等因素影响较小,鲁棒性好,对配电网线路故障定位的精度较高,具有广泛的应用前景。     

基于轨迹去伪的输电线路故障定位方法

输电线路故障定位在故障隔离中起着至关重要的作用,针对单端行波法在输电线路故障定位应用中的不足,提出了一种基于轨迹去伪的输电线路故障定位方法。该方法先采用单端行波法记录故障点反射波和干扰反射波进而获得真、伪故障点,再根据线路两端的电压差和上游端电流构建的电压差-电流(Δv-i)椭圆轨迹图得到估计故障位置,进一步比较估计位置与真、伪故障点的距离,将与估计故障距离最近的故障点作为准确的故障位置。所提方法是对单端行波法的改进,不需要增加额外的检测设备,仅利用输电线路两端原有的计量或保护装置即可监测线路两端电压和电流。在输电线路三相接地、单相接地、两相接地等不同故障类型条件下对所提方法进行测试,运行结果表明所提方法在输电线路发生不同故障时均能准确定位故障位置。     

基于暂态相电流的小电流接地故障定位研究

提出一种利用三相电流中的故障电流暂态分量实现小电流接地故障定位的新方法。故障点上游线路,故障相的故障电流暂态分量约等于3倍的上游暂态零模电流,方向为由故障点流向母线;而健全相的故障电流暂态分量约等于故障点下游暂态零模电流,且由母线流向故障点。故障点下游线路,故障相和健全相的故障电流暂态分量均约等于下游暂态零模电流,方向为由故障点流向负荷。在此基础上,定义和求取方向参数,根据故障点两侧方向参数的不同实现故障定位。该方法只需本检测点的三相电流信号,不需电压信号,也不需相邻检测点时钟精确同步。     

基于双频法的树形配电线路单相断线兼接地故障诊断

针对树形配电线路特点,建立分布参数电路模型,利用故障后线路起始端的电压,电流相量,提出了树形配电线路单相断线兼接地故障定位新算法。本方法将始端相量逐分支向后传递故障点逐分支探索的方法实现故障测距,并利用双频法识别真伪故障。     

一种小电流接地系统单相接地故障测距新方法

提出了一种基于广域同步信息的故障测距新方法,该方法基于线路的分布参数模型,利用横向故障电流与故障距离的关系构造了一个测距函数,利用线路两端的电压、电流同步信息,同时每假设一个故障点距离就可求出与之对应的横向故障电流值,在整条线路上利用迭代搜索的方法可求出唯一的一个最大横向故障电流,该电流的对应距离即为实际故障距离。大量仿真结果和现场试验均表明此方法具有较高的可靠性和测距精度,并且可以推广到其他类型的故障测距计算。     

方向纵联保护对LCC-HVDC逆变侧交流线路的适应性分析

基于电压、电流故障分量的方向纵联保护原理广泛应用于交流线路的主保护。由于LCC-HVDC逆变侧交流线路具有不同于纯交流系统的故障特性,方向纵联保护能否继续适用需加以分析。首先,分析了逆变站三种不同的工作状态(未发生换相失败、发生单次换相失败、发生连续换相失败)对方向纵联保护的影响。其次,分析了逆变侧三种典型的交流出线结构(单回线单输电走廊、单回线多输电走廊、多回线输电走廊)对方向纵联保护的影响。最后,基于±800 kV天中直流系统(包括逆变侧500 kV交流出线)PSCAD仿真模型,验证了研究结论的正确性。     

电网故障下多馈入直流输电系统相继换相失败机理与特性

在多馈入的电网换相换流器型高压直流(LCC-HVDC)输电系统中,交直流系统以及不同LCC-HVDC之间的复杂耦合作用造成换相失败形态产生变化,使得LCC-HVDC的控制保护系统面临挑战.目前,由电网故障直接引发的多回LCC-HVDC同时换相失败现象受到关注,但是换相失败过程中LCC-HVDC系统之间的相互影响却被忽视.LCC-HVDC换相失败后的状态和输出特性急剧变化,通过交流系统的耦合势必对相邻LCC-HVDC产生直接的影响.为此,文中研究了LCC-HVDC换相失败对相邻健全LCC-HVDC的影响,分析了受端弱电网故障下多馈入LCC-HVDC系统中相继换相失败的产生机理和换相失败期间控制系统作用下逆变站的动态无功特性;推导了计及控制系统响应的逆变站无功功率表达式,解析了相邻LCC-HVDC无功交换特性,分析了相继换相失败的特征和影响因素.最后,通过标准模型验证了理论分析的正确性.     

混合MIDC馈入下的工频变化量阻抗方向保护 动作特性分析

交流电网故障引发线路换相换流器高压直流(Line Commutated Converter High Voltage Direct Current, LCC-HVDC)换相失败,改变了原有交流电网工频变化量方向保护动作特性。针对这一问题,建立了由电压源换流器高压直流(Voltage Source Converter HVDC, VSC-HVDC)系统与LCC-HVDC系统组成的混合多馈入直流(bybrid multi-infeed HVDC,HMIDC)输电系统模型,并与馈入同一交流电网的单条LCC-HV     

混合直流双桥换相失败机理及抑制措施研究

随着高压直流(HVDC)输电技术的发展,混合直流输电已经成为一种趋势。分析了逆变侧交流三相故障造成混合双馈入直流中电网换相换流器高压直流(LCC-HVDC)双桥换相失败的机理,区别了造成双桥连续换相失败与双桥非连续换相失败的主要影响因素。通过对LCC-HVDC在不同交流故障程度及故障触发时刻下仿真分析,研究了这2个因素对换相失败类型的影响,并发现交流系统轻微故障下的电压波形畸变是双桥非连续换相失败现象的主要成因。通过单纯形算法对混合双馈入系统中电压源换相换流器高压直流(VSC-HVDC)控制参数进行优化,抑制了在交流系统轻微故障情况下发生的LCC-HVDC双桥非连续换相失败。     

基于自适应阈值的换相失败预防优化

电网换相换流器高压直流(line commutated converter high voltage direct current , LCC-HVDC)在逆变侧交流系统故障时,容易出现换相失败。换相失败预测(commutation failure prevention , CFPREV)是避免换相失败的主要手段,为解决其给定阈值不能满足所有故障工况的问题,从换相失败原理出发,分析CFPREV启动阈值和触发角调节量增益与换相失败之间的关系、交流母线电压对启动阈值和触发角调节量增益的影响以及故障时刻对启动阈值的影响,提出以交流母线电压为指标,对启动阈值和增益进行优化,在一定程度上提升了换相失败免疫能力。通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台进行仿真验证,结果表明优化后的CFPREV相比于常规的CFPREV能够更有效地抑制换相失败的发生。     

换相失败下柔性直流与传统直流互联输电系统的暂态无功协调控制策略

为了抑制柔性直流与传统直流互联输电系统中传统直流换相失败导致的送端电网暂态低电压和过电压,充分发挥柔性直流为传统直流提供无功支撑的能力,提出一种基于触发角的暂态无功协调控制策略。传统直流换相失败时触发角与送端暂态电压关系密切,基于此,将暂态过程中根据触发角得出的无功补偿值附加到柔性直流逆变器外环无功环节中,调整柔性直流逆变器发出的无功功率,改善送端电网电压的暂态特性。对比分析所提控制策略与柔性直流定交流电压控制的控制性能。在PSCAD/EMTDC中搭建互联输电系统的仿真模型,结果验证了所提控制策略的适应性,且该控制策略的控制效果优于柔性直流定交流电压控制。     

基于动态相量法的直流系统暂态响应实时快速仿真计算方法

为解决交流系统大扰动下电流源型直流输电(line commutate converter based HVDC,LCC-HVDC)系统电磁暂态精度响应实时求取困难的问题,该文基于动态相量法仿真框架,详细讨论了大扰动下LCC-HVDC直流输电系统的建模方案,并针对工程现场的计算精度与计算复杂度要求和逆变侧容易发生的换相失败现象,重构了易于拓展的仿真模型计算框架。多故障场景的仿真对比实验表明,与传统的动态相量仿真方案相比,所提出的框架能够准确反映直流系统在逆变侧交流系统受扰下的暂态响应特征,同时提高了计算速度,实现了LCC-HVDC系统暂态响应的高精度、实时化计算。     

A Novel Coordinated Control Approach for Commutation Failure Mitigation in Hybrid Parallel-HVDC System with MMC-HVDC and LCC-HVDC

This paper proposes a novel coordinated control approach for the hybrid parallel-HVDC system that is composed of a line commutated converter-based high-voltage direct current (LCC-HVDC) link and a modular multi-level converter-based HVDC (MMC-HVDC) link in parallel. With the presented control approach, the reactive power of MMC-HVDC is regulated flexibly based on the extinction angle of LCC-HVDC to mitigate the commutation failure of LCC-HVDC and improve the fault recovery performances of the overall system during fault and post-fault periods. A hybrid parallel-HVDC system is developed in PSCAD/EMTDC to evaluate the effects of the proposed control approach. The transient performances of the hybrid parallel-HVDC, under single-phase and three-phase to ground faults at the inverter AC busbar are investigated. Commutation failure immunity index (CFII) and fault recovery time are used as measures to evaluate the effects of the proposed control approach. The results show that the proposed coordinated control approach can make the LCC-HVDC less susceptible to commutation failure in hybrid parallel-HVDC system and effectively improve the fault recovery performances of the overall system.     

一种抑制多馈入特高压直流换相失败的投旁通控制策略

换相失败是特高压直流输电系统的常见故障之一,常在送、受端交流电网引起剧烈的无功波动。投入旁通对是对直流系统进行保护的重要控制措施之一。当直流输电系统发生故障时,逆变侧保护装置动作后投入旁通对有助于达到快速停运直流输电系统,隔离故障的目的。而现在有关旁通对的研究多集中于其在直流故障中的应用,关于其在换相失败问题中的应用研究较少。通过分析旁通对控制对特高压直流输电系统送、受端电压特性的影响,论证了旁通对控制策略对换相失败后整流侧过电压、逆变侧低电压的改善作用。进而提出了一种换相失败后投旁通对的控制方法,以逆变阀组换相失败及交流电压跌落程度为旁通对控制的启动判据,根据直流运行状态对直流电流进行动态调节,然后根据受端交流系统恢复程度退出旁通对。PSCAD/EMTDC仿真表明,所提旁通对控制器在交流故障导致特高压直流换相失败后,能够起到快速隔离交直流系统、减轻无功电压波动的控制效果。     

换相电压负序分量对LCC-HVDC输电系统换相的影响分析及其抑制策略

针对逆变侧交流系统故障下传统的基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统容易发生换相失败这一问题,推导了换相电压负序分量与锁相环的定量关系,并定性分析了换相电压负序分量对LCC-HVDC输电系统换相的影响.在此基础上提出了一种改进双二阶广义积分器锁相环以抑制多次换相失败.该锁相环首先采用具有分离特性的相序...