基于零序分量的风电场集电线不对称接地故障定位

风电场集电线上并接电源多、电源故障特性复杂,其故障定位问题持续困扰风电运营商。为此提出一种基于零序分量的集电线不对称接地故障新型定位方案。在定义无分支区域的基础上,充分考虑风机与风电场零序分量之间的特殊关系,分层实现风机无关的故障无分支区域识别与故障测距。首先,引入无分支区域状态信息的概念以反映零序电流主流通路径,通过状态信息的优化匹配识别故障无分支区域。然后,从零序阻抗出发推导故障无分支区域测距模型,并将其转化为优化问题实现故障距离求解。所提方案在较少测点下即可完全消除风机影响,并能有效适用于含分支集电线,同时无需数据严格同步,测距不会出现多解。最后,还设计了线路参数在线计算方案应对线路参数变化问题。仿真结果表明,所提方案较为准确,性能不受风机、故障位置、故障类型、过渡电阻以及数据不同步影响,整体性能优于现有方案。同时也验证了线路参数在线计算的有效性。     

电气化铁路负序对风电场的影响

针对电铁负序造成同区域风电场内机组不平衡保护动作的问题,在考虑电铁牵引站负序电流特性、电铁负序作用下风机出力变化的基础上,理论分析了二者对风机出口电压/电流不平衡度的影响。参照新疆博州地区电网结构,仿真分析了电铁负序致使风电场脱网的机理。结果表明电铁负序不变时风机出口处电压/电流不平衡度因机组类型、出力不同而呈现不同程度的影响;风机脱网不仅与电压不平衡保护有关,在满足PCC点电压不平衡度治理的基本要求下,风电场内电流不平衡度超过5%的机组跳闸后可能引发连锁反应导致风电场脱网。     

配电网故障定位的组合方法

结合配电网的实际情况,提出能够确定配电网故障点位置的实用方法.该方法通过比较各节点相间电压和负序电压来确定故障区段,并结合比较电压法和负序电压法进行测距,适用于配电网各种短路故障的定位,也可用于故障的自动在线检测.     

基于负序电压变化量的灵活接地配电网永久性单相接地故障定位

针对灵活接地配电网,提出一种基于负序电压变化量的灵活接地配电网永久性单相接地故障定位方法。首先基于并联小电阻投入前后的负序电压变化量确定故障区域,其次根据零序电流修正投影比例系数判断故障分支从而确定故障区段,然后利用负序电压变化量测量值与计算值之间的偏差计算故障概率,对比故障区段内各个虚拟节点的故障概率进行精确定位,同时提出一种适用于该区段定位方法的测量点优化布置方案。最后利用PSCAD搭建仿真模型,仿真数据分析验证了所提永久性单相接地故障定位方法的有效性及可靠性。     

图学习与零序分量相结合的风电场集电线单相接地故障定位

由于风电场集电线线路短、连接风机多且风机间距小，传统行波测距等故障定位方法难以适用。为此该文提出一种图学习与零序分量相结合的新型层次化单相接地故障定位方案。首先，计及集电线拓扑信息构建图数据，应用图卷积神经网络进行图分类建模判断集电线故障区域；然后，为克服样本不平衡的影响，结合迁移学习进行模型串联，并引入代价敏感机制后处理分类结果；最后，利用风电场接地方式与箱变接线特点，基于双端零序分量推导与风机无关的故障区域测距公式。所提方案可跨越风机实现定位，并能克服数据不同步的影响，所需测点少，适用于含分支集电线。仿真表明，图卷积神经网络相对传统深度网络判断正确率更高，模型串联结合代价敏感机制可有效克服样本不平衡影响；故障区域判断与测距效果不受故障位置、过渡电阻和风速的影响。     

基于负序电流的同杆多回线故障测距方法

多回线路之间存在的线间零序互阻抗使得多回线发生单回线不对称故障的测距变得困难。为此,充分分析了多回线上发生单回线不对称故障时负序网络的特点,并通过网络拓扑的等效变换,计算出各回线上负序电流的表达式,进一步得到回线间的负序电流比值。研究发现,回线间的负序电流比值是只和故障位置相关的一次函数,利用此关系以及实测的各回线负序电流值,建立一次方程,便可准确计算出单回线不对称故障的故障位置。该算法不受过渡电阻的影响,各类故障测距公式统一,简便易行,可以应用于多回线上单回线非对称故障时的测距,仿真验证表明其效果良好。     

基于负序电流的主动配电网单相断线故障保护方法

随着分布式电源(DG)的接入以及主动配电网(ADN)的迅速发展,网络结构日趋复杂,断线故障频发,严重威胁设备与人身安全,影响电力系统稳定运行。由于受DG和可变拓扑的影响,ADN断线故障的识别面临较大的挑战,现有研究存在一定的空白,因此提出了一种基于负序电流的ADN单相断线故障保护方法。首先解析分析了DG上、下游发生单相断线故障时故障馈线与非故障馈线序电流以及ADN中性点电压的变化特征。在此基础上,以中性点电压和负序电流作为保护特征量构造了保护判据,提出了中性点经小电阻接地的ADN断线故障保护方法。理论分析和仿真结果表明,该保护方法不受负荷分布、故障位置、网络拓扑的影响,具有灵敏度和可靠性高、适用范围广以及易于实现的优点。     

基于节点电压差值的配电网故障定位方法

针对基于微型同步相量量测(μPMU)的配电网故障定位方法存在经济性与定位精度有待提高的问题,提出了一种基于节点电压差值的配电网故障定位方法。通过分析配电网节点电压的故障特性,定义了节点电压计算值与量测值的差值指标W。然后,利用节点电压计算值与量测值之间的数值关系,建立了有限量测装置情形下的配电网故障支路辨识原则。进而,根据故障支路两端节点的量测数据,利用末端节点注入电流后线路间节点电压变化值与末端节点量测电压变化值间的关系,提出一种基于线路末端节点电压差值的故障定位方法。仿真表明,所提方法可以实现有限量测装置情形下的故障准确定位,且定位结果受故障类型、过渡电阻、量测误差的影响较小,具有较好的抗线路参数和节点负荷变化的能力。     

级联型STATCOM不平衡故障穿越负序电流抑制

为了改善在电网不平衡故障穿越中,级联型H桥静止同步补偿器(CHB-STATCOM)输出电流对称度和谐波特性,首先建立了不平衡故障电网负序电压和STATCOM相直流侧电压的定量关系,揭示了分离直流侧电压可获得对应的交流负序电压分量机理,提出通过调节三相直流电压即可直接产生相应的交流负序电压分量,实现对输出负序电流抑制;其次,利用直流电压闭环调节进一步产生装置高调制比,以改善输出电流谐波特性,最后通过380 V/7 kVA级联型STATCOM动模原理样机验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

基于负序电压前馈的改进型柔性直流输电系统有功功率控制策略

柔性直流输电技术凭借其独特的性能优势被广泛应用于直流输电工程.本文针对在故障期间两端柔性直流输电系统交流侧出现的负序电压分量,提出一种基于负序电压前馈的改进型柔性直流输电系统有功功率控制策略,用于抑制系统在故障期间出现的直流电压波动并滤除流过平波电抗器的负序电流分量,以增强系统的稳定性.仿真结果表明,所提出的改进型控制策略可以在故障时稳定直流电压并减轻故障对交流电网的影响.     

电容器组单相断线故障继电保护拒动行为分析

不平衡电压保护是隔离电容器不对称故障的有效手段,该保护的设计建立在电容器故障时中性点电压漂移的基础上。工程实践表明,在单星形不接地电容器组发生单相断线时,该原理会导致电容器保护拒动。为解决此问题,通过理论分析,指出传统的电容器不平衡电压保护存在不能反映单星形不接地电容器组断线故障的原理性缺陷;而后基于单星形不接地电容器组发生断线故障时存在负序电流的特点,提出负序电流的保护方案。理论分析表明,该方案可以防止电容器发生断线故障时保护出现拒动现象。     

基于负序电流补偿的并联风电变流器故障容错控制

海上风电运行环境恶劣,风电功率随机波动性大,导致功率器件极易发生故障.故障容错控制是提高风电并联变流器运行可靠性以及功率可用度的有效手段.并联风电变流器某相发生开路故障后,对并联风电变流器的故障运行机理进行了详细分析.在此基础上,提出一种基于负序电流补偿的并网风电变流器故障容错控制,利用非故障变流器模块对故障变流器模块进行负序电流补偿.当系统功率小于或等于0.5 p.u.时,在保证并网侧电流平衡的条件下实现变流器最大输出功率;当系统功率大于0.5 p.u.时,首先满足系统有功输出要求,然后对负序电流进行补偿.最后通过仿真验证了该控制理论的正确性与可行性.     

海上风电低频输电系统低频侧不对称故障控制策略

低频海底电缆发生不对称故障时存在模块化多电平矩阵换流器(M3C)功率器件电流越限、非故障相过电压风险,严重影响海上风电低频输电系统(LFTS)的安全运行。针对上述问题,在充分发挥M3C高可控性的基础上,提出了一种适用于海底电缆不对称故障的控制策略：根据故障严重程度动态调整M3C低频侧电压,防止非故障相过电压;各子换流器通过抑制负序电流限制短路电流上升,保护功率器件免受过电流危害;计及控制策略的影响,通过建立系统故障等值模型进行故障分析。在PSCAD/EMTDC中搭建了海上风电LFTS模型,仿真结果验证了所提控制策略和故障分析方法的有效性,其能够实现低频侧不对称故障下系统的稳定运行。     

基于负序功率方向比较与聚类算法的改进继电保护算法研究

分析了负序功率方向比较原理和聚类算法及其特点,提出了将两者有效结合的改进继电保护算法。利用系统广域信息量及实际系统拓扑结构划定相关母线和线路保护的关联域,建立关联保护的特征向量,给出系统状态信息矩阵,由矩阵的输出值进行故障判别。通过典型算例的故障定位及后备保护实现过程和结果,验证了该算法能够定位故障区域和故障元件。该算法应用于广域后备保护可提高信息冗余度,增强系统容错性。     

适用于母线保护的负序电压提取及闭锁方案

为解决复合电压闭锁元件中负序电压提取快速性与准确性之间的矛盾,研究了基于瞬时对称分量法和半周积分法的负序电压提取方法。通过在故障启动时刻投入负序电压瞬时值提取算法,消除了由于母线电压突变造成的瞬时值提取误差。设计了采用该方法的母线保护复合电压闭锁方案,并与母线差动保护相配合:在故障启动后1个周期内,采用改进瞬时对称分量法和半周积分法提取负序电压有效值,与采样值差动元件相配合;故障启动满1周期后,采用全周算法和序分量分解法提取负序电压有效值,与相量差动元件相配合。通过数字仿真和RTDS实验验证,整个方案可大幅减小负序电压计算的暂态过程误差,有效提高区内故障时负序电压元件的开放速度,有利于改善复压元件的灵敏度。     

基于自适应负序电压正反馈的孤岛检测方法

孤岛发生后,在负序电压正反馈环节作用下,并网点产生的负序电压持续增大,通过判断并网点负序电压幅值是否超过阈值进而判断孤岛是否发生。但是,过大的反馈系数会导致逆变器注入负序扰动过大,过小的反馈系数会导致孤岛检测失败。根据负序电压正反馈法的原理提出了基于自适应负序电压正反馈的孤岛检测方法,其具有足够孤岛检测能力的正反馈系数取决于逆变器实时输出功率的大小。改进后的方法在逆变器并网运行时能有效减小注入大电网的负序扰动分量,且孤岛发生后能够在规定时间2 s内实现孤岛检测。通过理论分析和仿真研究,验证了所提方法的可靠性。     

无交流电容的构网型换流器电压电流比例控制及故障限流

通过引入电压电流比例关系,构建了适用于高压构网型换流器的无电容矢量电压控制,可与传统内环电流控制组成构网型换流器级联控制架构,保留正序电流限幅和负序电流抑制能力,防止换流器在电网故障时发生过流闭锁和损坏。与传统外环电压控制不同,该电压电流比例控制不依赖于交流侧并联容性滤波器的电气关系构建,适用于无交流电容的高压构网型换流器的外环电压控制。通过选取特定的交流电压频率指令值,构网型换流器可实现恒电压运行或虚拟同步机运行。时域仿真结果表明,所提高压构网型换流器控制在电网故障时可自动实现换流器的负序电流抑制和故障穿越功能,避免换流器过流闭锁及损坏,并在故障清除后恢复正常运行。     

Negative-sequence Component Analysis of an AP1000 Nuclear Turbo-generator in an Internal Short-circuit Condition

Abstract—This article analyzes the fault location, negative-sequence component, and current harmonic content of the first AP1000 third-generation 1250-MVA nuclear half-speed (four-pole) turbo-generator with internal phase faults. To this end, the internal armature winding fault of an AP1000 turbo-generator is systemically explored by using both an experimental method and the field-circuit coupling simulation method. The internal phase short circuit is one of the worst faults that a generator can experience; such a fault may have serious consequences for nuclear power large-capacity turbo-generators because of the severe mechanical and heat damage caused by the high current. To understand these problems, the possible position of the internal short circuit is investigated in detail according to the winding arrangement of the AP1000 turbo-generator, and the internal short-circuit faults of two branches from different phases are calculated. Furthermore, the negative-sequence current can be captured by analyzing each harmonic of the short-circuit current. In addition to the calculations, the steady-state negative-sequence component and degree of asymmetry of the internal phase short-circuit current in different fault locations are also obtained. The results significantly enhance the accuracy assessment of a large-capacity generator imbalance and provide a theoretical reference for the protection of a large-capacity generator system.