不换位高压线路分相建模研究及其不平衡性分析

由高压输电线路参数不对称所引起的不平衡电流,除了会增大电网输电元件的损耗之外,过大的负序电流分量还会导致发电机负序保护动作从而引起发电机跳闸.在对不换位架空线路进行分相建模的基础上,提出了适用于研究不平衡电流的220 kV架空线路简化模型,通过理论计算和EMTDC仿真验证了该模型的适用性.在此简化模型下通过分析线路互感矩阵的不对称特性,推导出以互感导纳矩阵元素为变量的正、负、零序电流的解析关系式,并进一步探讨了通过调整线路互感矩阵元素以降低负序电流不平衡度的可行性.计算分析结果表明,该方法能够有效抑制由线路参数不对称产生的负序电流分量.     

同塔双回输电线路电气不平衡度的改善措施

同塔双回输电线路电气参数不对称会造成线路电流、电压不平衡,影响系统运行的经济性与可靠性.介绍了同塔双回输电线路电气不平衡度的分析指标与计算方法,搭建了输电线路仿真模型,研究了双回输电线路不平衡度的改善措施.研究结果表明:同塔双回输电线路采用鼓型杆塔和逆相序导线排列方式可以有效降低负序和零序不平衡度;减小回间距离可以明显降低负序不平衡度,但会使零序不平衡度略微增大;单个整循环换位应该采用逆相序反向换位方式,两个整循环换位应该采用l/6-l/6-l/3-l/6-l/6换位方式;电容器补偿可以显著降低负序不平衡度,而且随着线路长度的增加,改善程度逐渐增大.     

不换位输电线路产生的不对称问题及解决方法

在线路负荷较轻或系统黑启动的初始阶段,由不换位超高压输电线路参数不对称产生的负序电流可能导致发电机负序保护动作,引起发电机跳闸或阻止发电机并网运行而造成大面积停电,或损坏系统中的一些用电设备.文章利用三相潮流计算程序对不同输送功率和不同线路长度情况下的由输电线路参数不对称引起的负序电压和电流进行了计算和分析,并对通过合理设置线路串补元件及线路两端无源无功补偿元件参数来减小负序分量的方法的可行性进行了探讨.计算分析结果表明,该方法能够有效抑制由线路参数不对称产生的负序电流和电压.     

短距离不换位同塔多回输电线路不平衡分析

衡量短距离不换位同塔多回输电线路三相不平衡度需要准确测量正弦稳态下正序、负序和零序电流，这在潮流不断变化且电磁耦合复杂的实际线路中是很难实现的。为此，引入概率统计中衡量数据离散度的变异系数来衡量输电线路的三相不平衡度，直接计算线路阻抗的变异系数，计算简单、准确。同时，考虑架空地线、大地电阻、无功补偿装置和串联电抗器对线路阻抗的影响，基于输电线路分布参数模型，建立了短距离不换位同塔多回输电线路的分析模型。分析了计算江西某220 kV实际双回输电线路。结果表明，线路电流计算结果与实测值误差小于1%,并提出了该线路不平衡度最小的相序排列方式为ABC-CBA。为减小短距离不换位同塔多回输电线路的不平衡度提供了理论参考。     

烟墩–天山750kV双回线路不平衡电流的计算与分析

基于电磁暂态仿真程序(electro-magnetictransient program,EMTP),以750kV烟墩-天山线路(烟天线)为例,文章对平行架设且不换位的双回线路不平衡电流问题进行计算与分析。研究表明,零序环流是导致烟天线零序电流较大进而保护报警的主导因素。调整平行架设双回线路的相序排列方式(推荐逆相序排列),是改善零序环流问题的有效措施。逆相序下两回线路的地线配置相同且按镜面对称排列,可以消除零序和负序环流的影响。条件允许时,推荐采用2根连续地线位于内侧、2根分段地线位于外侧的布置形式。采用同相序(或相序4、5、6)且回间距离较近时,可能出现严重的零序环流。在零序环流分量远大于零序直通分量且系统等值阻抗变化不大的条件下,文章提出一种估算3I0最大值的简便方法。针对不同的情况,对平行架设且不换位的双回线路不平衡电流问题提出3种对策。     

基于故障分量的配电网接地选线技术的研究

配电线路一般不经过交叉换位,线路结构参数和负荷常常是不对称的,因此在正常运行时,系统中存在不平衡的零序电流。当正常运行零序电流较大时,可能“淹没”因为接地所引起的零序电流,增加了故障信息提取的难度,影响接地选线的准确性和可靠性,而零序电流故障分量既充分包含了接地的故障信息,又能有效排除系统正常零序电流的影响,在理论分析和故障仿真的基础上,提出了利用零序电流故障分量进行接地选线的原理,仿真计算说明利用零序电流故障分量进行接地选线具有更高的准确性和可靠性,不受系统结构参数和负荷不对称的影响,可以适用于中性点不同接地方式系统的接地选线。     

基于故障分量正序、负序和零序综合阻抗的线路纵联保护新原理

提出了故障分量正序综合阻抗、负序综合阻抗和零序综合阻抗的概念。发生区外故障时,故障分量正序综合阻抗等于线路正序容抗,负序综合阻抗等于线路负序容抗,零序综合阻抗等于线路零序容抗,数值较大;被保护线路上发生区内故障时,故障分量正序综合阻抗、负序综合阻抗和零序综合阻抗分别反映系统和线路的正序、负序和零序阻抗,数值较小。根据该特征,可以区分线路上是否发生故障,据此提出了基于故障分量正序综合阻抗、负序综合阻抗和零序综合阻抗的纵联线路保护原理,不需对电容电流进行补偿,灵敏度高,不受过渡电阻的影响,整定原则明确,定值裕度大。     

同塔双回线纵向故障特征分析及零序方向保护改进

同塔双回线在发生不对称纵向故障时,由于负荷电流的转移,健全线路上会流过较大的不平衡电流,可能导致健全线路上带零序电压补偿的纵联零序方向元件误动。分析了同塔双回线纵向故障时零序、负序分量的特征,阐释了单相故障跳闸后健全线路上带零序电压补偿的零序方向保护误动的机理,并且提出了利用单回线负序分量信息的保护改进方法。在零序电流达到门槛值而零序电压不足时,引入负序电流门槛来判断是否启动零序电压补偿,并结合带负序电压补偿的负序方向元件来判断故障方向。仿真结果表明,所提方法在相邻线路发生不对称纵向故障时能有效闭锁本线路的方向保护,防止保护误动作;在本线路靠近对侧发生接地故障,本侧零序电压较低的情况下改进的零序方向保护有较高的灵敏度,能够可靠动作。     

基于暂态非工频零序电流的含DG新型配电网的接地选线方法

含分布式电源的配电网发生单相短路故障时,各相短路电流的分布情况随分布式电源容量的变化而发生变化,但各线路首端零序电流的特征不会改变,即全系统健全线路的零序电流之和等于故障线路首端的零序电流,且两者的非工频零序电流的方向相反,可继续利用这一特征识别故障线路。利用希尔伯特-黄变换提取各线路的非工频零序电流分量,再求取各线路非工频零序电流的能量权重系数;利用数字陷波器取出各零序电流的5次谐波分量。当5次谐波分量有相同极性时,故障发生在母线上;当某条线路的能量权重系数最大,且其他线路5次谐波分量的极性与该条线路相异时,故障发生在该条线路上。通过仿真实验证明,该方法适用于小角接地故障、高阻接地故障及线路末端故障等不利于实现选线的故障,且该方法有较高的准确度和可靠性。     

基于暂稳态电流幅值比较的谐振接地系统故障选线方法

针对传统单相接地故障选线方法因互感器极性反接而误动或拒动的问题,提出一种基于零序电流幅值比较的选线方法。根据谐振接地系统单相接地故障等值电路,计算各线路出口处零序电流工频分量与暂态分量的幅值之比,分析各线路出口处零序电流的幅值特征,得出所有健全线路零序电流暂态分量与稳态分量的幅值之比相等,且明显小于故障线路零序电流暂态分量与稳态分量的幅值之比。该方法仅利用了零序电流幅值信息,实现简单,不受零序互感器极性的影响。通过MATLAB仿真和现场数据验证了方法的正确性。     

特高压电网对福建电网安全稳定影响研究

分析了交、直流特高压电网对福建电网安全稳定的影响,研究了特高压交流电网、特高压直流系统发生故障时福建电网的安全稳定性以及受端换流站附近交流电网单一或严重故障对直流系统的影响及系统安全稳定水平。分析了特高压电网对福建电网短路电流和无功补偿的影响以及1 000 kV/500 kV电磁环网的解环等问题。结果表明：大容量直流输电系统单极/双极闭锁后主要问题是引起局部500 kV网架过载;交流特高压线路单一乃至个别多重故障情况下福建电网均能保持稳定运行。福建电网具有较大的抗扰动能力。     

山东电网部分500 kV线路不平衡电流偏大原因的分析及改善措施的研究

针对山东电网部分500 kV线路的局部电流不平衡现象,通过仿真模拟了系统运行中的大(上午10:00)、小(凌晨3:00)潮流方式下的电流不平衡现象,并与电网运行中实测积累的大量不平衡电流数据进行比较,找出500 kV系统局部产生不平衡电流的原因是线路参数不平衡,即淄川-益都-潍坊同塔双回线路全线不换位及多条不平衡线路构成的2个环网,使个别线路在一定条件下产生了严重的不平衡电流。为改善该不平衡现象,对22种同塔双回线路的导线排列方式进行模拟计算分析,得出优化的导线排列组合方式。模拟计算结果表明,通过在变电站出线处合理调整同塔双回线路的导线排列方式,可有效改善山东500kV系统的局部电流不平衡现象。     

750 kV同塔双回不换位线路电流不平衡度研究

在线路走廊特别紧张的地区,部分线路可能没有条件采用完全换位的方式架设,而同塔多回线路采用不换位架设将导致电气三相参数不对称。针对这个问题,对同塔双回不换位线路不平衡度计算进行了推导,并应用PSCAD/EMTDC软件从杆塔类型、相序排列方式、回间距离、线路长度几个方面对750 kV同塔双回不换位线路进行了仿真分析。仿真结果表明,输电线路较短时采用同塔同窗逆相序方式架设并适当调整回间距离,电流不平衡度能控制在一定的范围之内。输电线路较长时则需进行换位,避免对系统造成不良影响。     

电网电压不平衡下星形级联H桥STATCOM的三相直流电压偏离控制策略

电网电压不平衡下,星形级联H桥STATCOM的三相直流电压通常被控制为相等。然而,为了应对电网的负序电压,三相调制波会变得不平衡。不平衡的调制波会减少STATCOM输出电压的阶梯数,同时还会使得三相直流电压的二次脉动不平衡,由此增加了输出电流的高频与低频的谐波含量。不仅如此,输出电流中还需要注入负序分量用来重新分配三相有功功率实现三相直流电压均衡,由此不利于电网的电能质量。为了提高电流的质量,在电网电压不平衡下将三相直流电压调节为不相等值,从而保证三相调制波的平衡且三相调制最大。基于这个思想,通过正负序分离,在满足电流平衡的前提下推导出三相直流电压参考值。同时,为了维持三相直流电压的稳定,推导了由三相直流电压偏差所产生的输出零序电压,由此分析STATCOM三相输入的功率流,发现由负序电压和零序电压产生的功率相互抵消,这就意味着STATCOM的三相直流电压可以自稳定,无需注入额外的负序电流用来实现三相直流电压稳定。最后,搭建400 V/±5 kvar的星形级联H桥STATCOM样机,验证了提出方法的可行性与有效性。     

一种序分量高压线路保护选相元件

本文通过对各种不对称故障的序分量相对相位关系的分析，得出了一种新型的序分量电流相对相位与不对称故障类型的对应关系，提出了新型的故障相区划分方法，用于高压线路保护的选相元件，能够准确确认各种故障类型及故障相别。通过大量动模试验表明，是高压线路保护实现单相重合闸较为理想的选相元件     

带并联电抗器的双回线故障测距算法研究

超、特高压输电线路为了补偿线路的容性充电功率,控制无功潮流,稳定网络运行电压,限制潜供电流等,一般要安装并联电抗器。由于并联电抗器的安装,直接测取双回线两端母线处的电压及线路流过的电流进行测距,必然会引起误差。采用基于反序网的双端量算法进行故障测距,并根据并联电抗器的特点消除其影响。该测距方法在原理上不受线间互感、过渡电阻、分布电容、不同步角的影响。仿真结果表明其具有较高的计算精度。     

海上风电场VSC-HVDC并网不对称故障负序电流控制

基于大型海上风电场通过柔性直流输电并网系统,分析研究了柔性直流输电系统的数学模型和控制策略。针对交流电网侧发生不对称故障时产生负序电流,采用延时法进行正负序分解,进而对正负序电流单独控制,提出了负序电流控制策略,抑制不对称故障时产生的负序分量。基于PSCAD平台搭建了仿真模型,仿真验证了所提策略可以很好地抑制负序电流。     

光伏电站对送出输电线路选相元件的影响研究

通过某地区电网分析了光伏电站对送出输电线路相电流差突变量选相元件和序分量选相元件的影响。光伏电站的容量相对于系统容量很小,在送出主变中性点接地的系统中,当送出输电线路发生接地故障时,光伏电站侧零序等值阻抗远小于其正、负序等值阻抗,故障电流主要成分为零序电流,因而三相故障电流幅值、相位相近,致使选相元件误选相。以某地区光伏电站并网为例,在PSCAD/EMTDC中分别搭建了基于相电流差突变量和基于序分量的选相元件的仿真模型,并对两种选相元件进行测试。仿真结果表明两种选相元件的动作性能均受到严重影响。     

新型高压直流输电系统接入三相不平衡电网分析

新型高压直流输电系统接入三相电压不平衡电网时会遇到直流电容电压出现2倍工频纹波的问题,从而导致换流器性能下降,影响整个系统的正常运行。若只考虑基波电动势,使用对称分量法可以将不平衡电压分解成对称的正序和负序2部分,而这2部分平衡且相互独立。换流器d、q轴分量是直流正序分量与2次交流谐波的负序分量之和,参考在电压平衡情况下的数学模型,可以得到三相电压不平衡情况下电压源型换流器在两相同步旋转坐标系下的数学模型,这个数学模型包含正序和负序2个部分。由三相输入的复功率可知,有功功率包含2次余弦和正弦部分,通过正序电流和负序电流分别独立控制的双电流闭环控制方法使其为零,从理论上就可以消除直流电容电压的2次纹波。利用电力系统仿真软件Matlab/Simulink对系统进行仿真,结果表明,双电流闭环的控制方法可消除直流电压的纹波,保证了新型高压直流输电系统在电压不平衡的情况下仍然具有良好的性能。