OPGW架空输电系统任一点接地短路电流分布的研究

架空输电线路发生接地短路时,短路电流在光纤复合架空地线(OPGW)上的分布对电力系统有重要影响。传统计算OPGW线上短路电流的方法大多采用工程简化计算和基于序分量法的计算,并且只考虑接地短路发生在杆塔处的情形,计算结果过于粗糙。为此提出了基于相分量模型对全线任一点接地短路电流计算的方法。分别提出接地短路发生在杆塔处和杆塔间不同的数学模型,进一步求解相导线和OPGW每一级档距上的电流。数值算例验证了在杆塔处接地短路分流模型的正确性,杆塔处接地短路的分流结果进一步验证了杆塔间接地短路分流模型的正确性,并在实际工程中进行了应用。对于复杂的OPGW架空输电系统,基于相分量模型的计算方法能够准确计算全线任一点发生接地短路时,OPGW线上短路电流的分布情况。     

基于扩展相分量法的OPGW系统接地短路电流计算

在架空输电系统中,光纤复合架空地线(OPGW)的应用越来越多。在OPGW线分布的短路电流值对OPGW线的设计和选型、架空输电线路的安全运行都有着重要的影响。由于传统相分量模型能够反映出各导线间的相互影响关系,文章在传统的相分量的基础上,对其进行了改进,即考虑两者之间的相互作用,将相导线和OPGW线作为一个整体,同时采用一致的模型进行分析。这种扩展相分量模型能够充分考虑线路不同杆塔型号造成的互感变化、OPGW线是否逐塔接地和OPGW线是否分段绝缘运行的情形,能够准确计算发生单相接地短路时,OPGW线和相线上短路电流等沿线分布的电气量。文中算例计算结果与EMTP仿真结果的对比,验证了文章计算的正确性。文章提出的方法计算准确,为架空输电线路沿线短路电流的分布提供了量化计算的依据,并且已经在电力工程设计中得到了应用。     

OPGW和分流地线的选型研究

在OPGW的选型设计中,一般需要考虑输电线路发生接地短路故障时的最大短路电流在OPGW和分流地线之中的电流分配比列,并计算二者之间的电流分量。本文探讨短路电流分量计算的方法和短路电流持续时间的取值,通过工程实例验证OPGW和分流地线的选型的方法和原则。     

四相输电系统的短路故障分析

多相输电是提高输送功率密度的重要方法。四相架空输电线路对称性好，线路及杆塔结构简单，在多相输电线路中具有独特的优势。四相输电系统的故障分析，是研究四相输电理论的一项重要内容。在对称分量的坐标系中，四相输电系统不对称故障有一部分边界条件不能与复合序网对应的，必须将边界条件与网络方程联立求解。由于方程数目较多，求解过程复杂，不能形成四相系统故障分析的一般方法。该文分析了在克拉克坐标下四相系统各类短路故障的边界条件，建立了相应的复合克拉克网络，并给出了所有简单短路故障情况下故障处的短路电流计算结果。     

基于模型识别的三相重合闸永久性故障判别

提出一种基于模型识别的带并联电抗器输电线路三相重合闸永久性故障判别方法.该方法以选相结果为基础,以瞬时性故障π形模型为识别模型,将并联电抗器电流作为已知量,求取本端及对端线模电压和电容电流的线模分量,进而求解两端并联电抗器电流和电容电流线模分量之和.瞬时性故障时,故障模型与识别模型一致,求解值等于0;永久性故障时,故障模型与识别模型不一致,求解值不等于0.据此可以判别是否为永久性故障.电磁暂态分析程序(EMTP)仿真表明,该方法能够有效识别永久性故障,可靠实现带并联电抗器输电线路的三相自适应重合闸.     

六相输电系统的故障暂态分析

六相输电能提高输送功率密度,降低杆塔建设成本,环境指标优于同塔双回线。针对六相输电故障分析主要集中于稳态的研究现状,该文对其故障暂态特性进行了深入分析,利用解耦变换矩阵将故障后的六相系统电压电流转换为六序分量,结合输电线路π型等值电路建立了六序网络的暂态模型。分别推导了频域下考虑线路分布电容、串补电容及并联电抗器的故障暂态电流表达式。与同塔双回线相比,六相系统的故障暂态过程更复杂,谐波频率更高,衰减更迅速。最后利用PSCAD建立六相输电系统模型验证了分析的正确性。     

基于暂态能量比的交流输电线路故障选相方法

针对传统利用小波变换等方法获取暂态能量实现故障选相存在算法和选相判据复杂的问题,提出一种利用故障分量构建暂态能量的输电线路故障选相方法。该方法从电压、电流故障分量角度构建三相暂态能量比和零序暂态能量指标,通过将这些指标与相应的阈值比较,完成故障选相。基于某实际系统动模试验的故障录波数据验证了方法的有效性;并通过PSCAD/EMTDC搭建典型双端电源输电线路仿真模型,验证了所提选相方案可以不受故障点位置、故障初相角等的影响,可耐受更高的过渡电阻。     

OPGW分段绝缘单点接地对线路保护的影响

输电线路相关参数的准确性关系到继电保护装置的正确动作。高压输电线路OPGW、地线在故障电流感应电压作用下一旦击穿会造成OPGW、地线多点接地使线路零序参数发生变化,进而影响线路继电保护的准确、可靠动作。本文以某500kV输电线路为例,分析了线路OPGW、地线在故障电流感应电压作用下一旦击穿造成OPGW、地线多点接地后对线路继电保护的影响。发生接地短路故障时,线路零序电流会变小但变化的幅度较小;单相接地短路时,距离保护的测量阻抗模值和相角均减小,且模值减小不超过9%,再计及继电器、互感器误差等因素,距离保护性能将会受到较大影响。     

统一广义双侧消去法与架空线路-地下电缆混合输电系统故障电流分布的计算

为了计算架空路－地下电缆混合输电系统故障电流的分由，提出了基于线路边界的统一广义双侧消去法。根据线路边界的特点，将混合输电系统划分成若干区间。每个区间内电力线路具有相同的电气结构，在每个区间内应广义双侧消法得到线路电流和边界电流之间的关系；在线路边界处根据电流连续条件列写网络方程，解得整个输电系统电流分布。与常规的广义双双侧消去法相比，该文的进展在于：（1）借助线路边界概念，可分析具有不同电气结构互联的线路系统，同时，故障点的数目和故障形式可以任意；（2）阐明了统一广义双侧消去法的数学本质是块三对角阵的“追赶法”，给出了广义双侧消去法递推过程的数学解释，数值计算结果证明了该方法的正确性，该文方法为电力线路电磁环境的分析奠定了基础。     

基于故障录波数据的故障线路参数计算

针对可等效为集中参数模型的输电线路,提出一种利用单相接地故障录波数据计算输电线路参数的方法。线路发生单相接地故障时,利用Karrenbauer变换得到线路两端电压和电流的模分量。利用线路非故障相间线模π型等值电路建立微分方程,求解得线路正序参数;基于故障位置已知,利用线路零模R-L等值电路建立微分方程,求解得线路零序参数。微分方程的求解采用最小二乘算法。分析了电压、电流测量误差对输电线路参数计算结果的影响。EMTP仿真结果表明,在采用电子式互感器的情况下,所提出的线路参数计算方法具有较高的精度。     

基于疏松耦合变压器零序解耦模型的同杆双回线路故障计算

不并列运行的同杆双回输电线路在发生单回线不对称接地故障时,线路之间存在零序互感,在线路故障计算时必须予以考虑。文中提出疏松耦合变压器零序解耦模型,基于该模型对不并列运行同杆双回输电线路的零序网络进行解耦,得到线路等效回路,进而求得线路零序等值阻抗。在不并列运行的同杆双回输电线路故障分析中,利用传统的对称分量法,结合已求得的线路各序阻抗,计算故障处各序网络电流,进而得到故障情况下回路的各相电流,从而完成该型输电线路单回线故障的计算。PSCAD/EMTDC仿真结果证明了所提零序解耦模型的正确性。     

基于迭代软阈值压缩感知理论的直流输电双极短路故障测距方法

现阶段直流输电线路的故障测距方法主要为行波法,此方法存在波头捕获困难,波速难以确定等问题。因此提出基于迭代软阈值压缩感知理论的直流输电双极短路故障测距方法:在输电线路中根据预设定位精度定义“虚拟节点”, 根据两个“虚拟节点”之间的等效阻抗和两端的模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）列出输电线路的节点导纳矩阵,结合输电线路上测点测得的故障电压高频分量值,列写节点电压欠定方程;将故障点的对地注入电流等效为离故障点最近的一或两个“虚拟节点”的注入电流;通过压缩感知算法求解出电流稀疏向量,其中全局最优或局部最优的点即可认定为故障点。仿真结果表明,提出的方法能够准确定位故障点,结果稳定。     

基于MMC的两端TWBS-HVDC直流侧短路故障电流计算方法

基于三线双极结构的高压直流(TWBS-HVDC)输电系统能够较大程度地发挥直流线路的输电能力,是一种实现交改直和线路增容改造的有效方式。针对TWBS-HVDC系统与双极直流系统在接线形式上的差异,文中提出了一种适用于两端TWBS-HVDC的直流侧短路故障电流计算方法。首先基于模块化多电平换流器(MMC)暂态等效电路建立两端TWBS-HVDC在不同直流侧故障发生至线路直流断路器动作阶段的暂态等效模型。以暂态等效电路中独立回路数和动态元件阶数为标准,将所有直流故障归纳为3类,分析推导各类故障下的状态方程,通过求解状态方程中系数矩阵的特征值和特征向量得到故障电流解析表达式。最后在MATLAB/Simulink数字仿真平台中,搭建两端TWBS-HVDC模型进行仿真验证,结果验证了所提TWBS-HVDC直流侧短路故障状态方程求解法的准确性和有效性,为直流断路器选型和限流电抗器参数整定提供了可靠依据。     

基于正序电流故障分量的输电线路故障检测

高压输电系统中传统后备保护定值整定困难,灵敏度易受到高阻接地、潮流转移等影响。文中提出了一种基于正序电流故障分量的输电线路故障检测算法。采用线路两端正序电流故障分量的矢量和幅值与矢量差幅值的比值作为线路的故障判断量,给出严格的公式推导,建立了故障检测的判据。理论分析了线路的故障判断量的分布特性,与本线路阻抗、两端背侧的系统等效阻抗、故障点位置的关系,证明了其与过渡电阻无关。在系统发生振荡时,将求解的故障定位值作为辅助判据。IEEE 39节点系统仿真实验表明,各类故障发生时所提算法均能够正确检测故障线路且不受故障位置、过渡电阻等影响,在非全相运行、负荷潮流转移时也能检测出故障线路,对两端数据的同步性要求不高。     

一起特殊跨线引起故障线路保护动作的分析

针对某220 kV线路发生的一起特殊跨线故障,利用等效电流和序分量法,求解线路故障时的电气量,分析故障时线路保护的动作行为。分析结果与录波数据和动作报告完全吻合,表明在跨线故障时传统的线路保护存在误选相和保护拒动的可能性。根据不同原理保护在跨线故障时的行为,提出同杆并架线路的保护配置方案。     

基于最小相位差全局搜索的高压输电线路故障测距

提出了一种针对两相接地故障的单端故障测距算法。利用保护安装处的电压、电流,估算线路上的残压和故障支路的故障电流,通过故障点残压与故障分量电流相位差最小的特征进行定位。为了精确地考虑分布电容的影响,采用贝瑞隆模型计算全线的电压分布。通过相模变换,建立了基于模空间的输电线路方程,设定故障点后,通过相模反变换还原出预设故障点的相电压残压。为了克服超越方程求解的困难,提出采用全局一维搜索的方法,对全线路的电压、电流分布进行估算,找出其中相位差最小的电压与电流,其对应的距离即为故障距离。大量的EMTDC仿真试验表明,不同过渡电阻、不同故障点和不同故障合闸角的情况下,该算法均能够准确测量故障距离,最大测距误差均在0.5%以内。     

同杆并架双回线故障选相研究

综合运用模态变换和六序分量法分析同杆双回线的故障特征。模态量在发生单回线故障和同名相跨线故障时特征明显,适用于此种故障的选相;而六序分量法在分析非同名相跨线故障时具有明显的优势。结合这2种方法提出一种相对简单实用的同杆双回线系统各种故障判别的新方案。理论分析和仿真测试表明,该方法能够在各种运行条件和故障情况下正确选相。     

基于故障类型的同杆双回线故障分量提取算法

针对传统的故障分量提取方法只能在故障后短时间内提取故障分量的缺点,提出了平行双回线基于故障类型在整个故障过程提取故障分量的新算法。该算法是在平行双回线路六序故障分量理论和故障边界条件及复合序网图的基础上,用同相量的负、零序电流和反相量的正、负、零序电流间接求得同相量正序电流的故障分量,进而合成得到每回线电流的相故障分量。该算法不受负荷电流和电网参数波动的影响。PSASP仿真表明了通过该算法得到的故障分量与实际故障分量相同,而且可以长时间提取。