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。     

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。     

适用于交流长线路的动态相量时域短路电流计算方法研究

目前,工程应用中的标准短路电流计算方法是基于网络元件稳态模型的简化实用方法,其交流分量计算结果表征的是短路电流的稳态解。当网络中含有超长交流线路或远距离线路加装串补时,其附近的短路电流将可能由于系统接近谐振条件呈现明显的过渡过程,简化实用方法将带来较大偏差。另外,简化实用方法只能用于计算短路点总电流的直流分量衰减时间常数,将该时间常数近似作为流过断路器支路的电流直流分量时间常数从原理上是不恰当的。该文提出一种基于动态相量模型时域仿真的短路电流计算方法,应用其能够较好"包络"电磁暂态时域解的特点,能够便捷地提取工程中需要的短路电流关键数值,不仅适用于模拟接近工频谐振条件导致的短路电流过渡过程,还适用于计算一般网络各支路的短路电流直流分量。同时该方法计算量远小于电磁暂态仿真,且能够方便的进行初始化,因而,可适用于大规模电力网络。     

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。     

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。     

断路器专用名词浅解——之四

1.对称开断电流与非对称开断电流断路器的额定短路开断电流由两个值表征:交流分量(周期分量)有效值和直流分量(非周期分量)百分数.开断电流的交流分量有效值称为对称开断电流,含有直流分量时称非对称开断电流.开断电流的交流分量和直流分量可由图-1确定.在断路器触头分离瞬间,对称开断电流与非对称开断电流之间有下列关系:非对称开断电流=K·对称开断电流     

短路电流直流分量对断路器电弧长度、压气室压力、喷口气体质量流的影响研究

随着电网容量的不断增大,电力系统短路电流直流分量的时间常数有很大可能大于其标准时间常数45 ms。目前非对称短路电流直流分量对断路器燃弧阶段关键参数的影响规律尚无研究。因此,文中研究目标是获得短路电流直流分量对断路器燃弧阶段关键参数的影响规律。基于高压断路器内部结构建立电弧物理焓流仿真模型,分别研究气体断路器开断对称电流和非对称电流时,燃弧阶段的关键电弧参数如电弧长度、压气室压力、喷口处气体质量流等参数的变化规律。研究结果显示:相同燃弧时间条件下,相比于对称短路电流,非对称短路电流开断时,电弧长度变化不大,而燃弧过程中压气室压力、气体质量流略有增加。而在相同分闸时刻条件下,相比于对称短路电流,非对称短路电流开断时的燃弧时间有可能更长,导致电弧长度、压气室压力、喷口气体质量流数倍增长。然而,无论是在相同燃弧时间条件下,还是在相同分闸时刻条件下,上述关键电弧参数的变化使气体断路器的KEMA黑盒电弧模型计算得到的断路器开断能力的变化明显小于短路电流直流分量的增长所要求断路器需达到的开断能力量级。研究结果解释了断路器开断高直流分量的短路电流时,开断易于失败的原因,并可为提升高压断路器非对称短路电流开断能力提供理论依据。     

基于改进梯度校正法的短路电流在线实时计算

高压断路器智能操作的实现,关键问题之一是要在给断路器发出开断信号前实时、快速获取短路电流的基波准确参数.为了减少计算短路电流参数所需要的时间,应用了改进的梯度校正法,在在线情况下,利用三个不同的采样起点不断地加入新数据,对短路电流的参数进行实时地校正,以消除短路电流直流分量对计算结果的影响.选取短路电流衰减时间常数和初始短路相位角为研究对象来验证本文算法,仿真表明,在40dB噪声下,该算法能够在短路发生后18ms准确地计算出短路电流的基波分量参数,基本符合智能操作的要求.     

特高压交直流接入对江西电网短路电流的影响研究

详细分析了特高压交直流接入后江西电网短路电流水平,研究了目前应用最广泛的短路电流限制措施。对江西电网短路电流交流分量达到开断遮断电流90%的节点进行直流分量衰减时间常数计算,研究了江西电网短路电流直流分量对断路器开断能力的影响。分析了江西电网短路电流增加的原因,并提出了应对短路电流超标问题的措施和方法。研究结果为未来2-3年特高压交直流将接入江西电网的规划提供理论依据和技术支持。     

断路器短路电流开断能力评估

电网的发展使得电网中X/R值越来越大,导致发生短路故障时短路电流直流分量的衰减越来越慢,使断路器开断短路电流的能力下降。通过给出利用短路电流全电流计算短路电流直流分量及其衰减时间常数的方法,利用包络线法求取短路电流直流分量,采用最小二乘法拟合直流分量衰减时间常数。算例中给出了断路器实际开断能力的仿真计算,为电网的安全稳定运行提供了指导。