计及配电网接地故障消弧的逆变器设计*

针对现有的有源电压消弧方法未考虑线路阻抗和负荷影响,在配电网重载工况下会出现故障点电流较大,存在难以稳定消弧的问题,首先通过复合序网模型图分析了计及线路阻抗和负荷影响的电压消弧法的原理,推导出消弧逆变器的控制目标,并提出了一种适用于配电网有源电压消弧的逆变器设计方法。该逆变器采用平均值电压闭环,确定了控制器和滤波器的参数,实现了逆变器输出电压、相位的精确控制。最后,在PSCAD/EMTDC和实验室中分别搭建了仿真模型与实物样机进行验证,结果表明逆变器闭环参数设计合理,消弧逆变器具有良好的故障电流抑制性能。     

适应线路参数及负载变化的配电网柔性优化消弧方法

中性点非有效接地配电网长期存在单相接地故障消弧难题,在分析线路参数及负载对已有消弧方法的影响以及已有消弧方法优缺点的基础上,提出一种配电网单相接地故障柔性优化消弧方法。故障发生后,通过级联H桥变流器向配电网注入接地故障补偿电流,并根据母线处零序电压确定接地过渡电阻大小。接地电阻较大时,判断注入补偿电流后母线处三相电压变化趋势,选出故障相,根据故障选相结果调整变流器注入电流,控制母线处故障相电压为零,即采用电压消弧方法,否则继续注入接地故障补偿电流,即采用电流消弧方法。仿真结果表明所提方法能够有效抑制接地电弧重燃,解决了单一电流消弧方法和电压消弧方法因线路参数和负载影响而存在的不足。     

可适应线路结构动态变化的有源消弧算法

小电流接地故障发生后,为使有源消弧法在配电网线路可能发生切换的情况下仍具有良好的消弧性能,提出了能适应线路结构动态变化的有源消弧算法。故障发生后,注入电流并测量母线零序电压,计算接地电阻。在接地电阻较大时,忽略线路压降,控制故障相电压为0,即采用电压消弧法;在接地电阻较小时,利用配电网自动化装置计算故障后配电网零序导纳,控制故障点电流为0,即采用电流消弧法。仿真结果验证了所提算法的有效性。     

计及线路阻抗与负荷影响的不平衡配电网电压消弧方法

在单相接地故障和接地故障消弧的分析中,通常假设配电网是三相平衡的。已有的消弧方法在对地参数和负载不平衡的配电网单相接地故障时消弧效果不佳。针对上述问题,提出一种计及线路阻抗和配电网参数不平衡的电压消弧方法。分析考虑配电网参数不平衡和线路阻抗的配电网等效模型,推导出精确电压消弧指令值,通过故障前后各注入一次电流计算电压指令值,有源消弧装置调控零序电压至该指令值从而抑制故障点电压、电流为0。为了避免任意注入电流引起故障电流增大,将传统电流消弧作为电压消弧的过渡能有效补偿故障电流。通过和已有考虑线路阻抗电压消弧方法、忽略线路阻抗电压消弧方法对比,仿真结果表明,在不同的不平衡度、故障位置和接地电阻下,所提方法消弧性能最佳。     

计及配电线路参数影响的有源消弧算法分析与改进

考虑到配电网馈线自身阻抗及三相耦合作用的影响,对基于有源逆变器的单相接地故障全补偿零残流消弧算法进行了深入分析,并提出了改进思路。推导了全补偿故障消弧时有源逆变器的等效注入电流公式,表明有源消弧注入电流是由故障相电压和短路点的零序输入阻抗唯一确定。分析了有源电流和有源电压消弧算法,提出需利用消弧线圈电流折算、故障过渡电阻测量、单相接地故障区段定位等方法优化有源电流消弧算法;可通过监测负载电流和定位单相接地故障位置来优化有源电压消弧算法。研究结果对配电网单相接地故障有源消弧方法的改进提供了重要的理论依据。     

基于三相级联H桥变流器的配电网接地故障分相柔性消弧方法

中性点非有效接地配电网长期存在单相接地故障消弧难题,传统柔性消弧方法利用实时检测的电源电压计算注入补偿电流值,通过控制连接于配电网中性点的单个有源逆变器实现消弧,已有方法需进行故障选相并且逆变器需通过Z型变压器及升压变接入配电网。提出基于三相级联H桥变流器的配电网接地故障分相柔性消弧新方法,三相级联H桥变流器通过连接电感直接挂接在各相线,发生接地故障时,利用实时检测的相电压计算注入补偿电流值,分相控制级联H桥变流器注入补偿电流,控制故障点电压为零,实现接地故障消弧。仿真结果表明该方法可灵活、有效地补偿接地故障电流,抑制接地故障电弧重燃。且采用单相或三相级联H桥变流器进行故障消弧时,不需要进行故障选相。     

计及配电网线路阻抗影响的自适应接地故障消弧控制策略

接地故障电弧可靠熄灭是配电网安全运行的重要保障,针对现有有源消弧方法很难同时兼顾高阻与低阻接地故障消弧需求的问题,文中提出一种计及配电网线路阻抗影响的自适应接地故障主动调控方法.首先,推导了故障点残压、残流随接地电阻和故障距离的变化规律,证明电压消弧受线路阻抗影响的机理.其次,通过对比配电网接地故障电流完全消弧与未完全...     

基于二次注入的配电网接地故障有源电压消弧方法

针对中性点非有效接地配电网中存在的单相接地故障消弧问题,提出了一种基于二次注入的配电网接地故障有源电压消弧方法。该方法通过向配电网中性点注入工频电流来达到单相接地故障消弧目的,确保电网安全稳定运行。注入电流的参考值由二次注入特定电流的方法得到,将注入电流偏差信号通过比例谐振控制器,驱动逆变器开关管产生逆变电流,经滤波电路后注入电网中性点,抑制故障点电压和电流到零。仿真及10kV接地故障实验表明,该方法响应速度快、灵敏度高,能补偿配电网接地故障电流的无功电流分量、有功电流分量及谐波分量,实现瞬时接地故障快速可靠灭弧。     

基于有源逆变分相注入的电压消弧与位移电压抑制方法

针对配电网发生单相接地故障时极易产生电弧,以及在非故障情况下由于三相对地参数不相同而导致的三相电压不对称问题,提出一种基于有源逆变分相注入的电压消弧与位移电压抑制方法.在三相线路首端分别挂接有源逆变,通过脉宽调制信号控制有源逆变电路的输出电流.当配电网出现单相接地故障时,有源逆变向系统分相注入零序电流,通过零序回路调节...     

配电网单相接地故障的柔性熄弧装置

现有柔性熄弧方法仅利用有源逆变器控制故障点电压为零,熄弧电源容量高达50 kVA,且体积较大。针对这一问题,在电压熄弧的基础上,提出了功率源转换与有源逆变器结合的柔性熄弧方法。在配电网发生单相接地故障时,通过功率源转换将中性点电压反相钳位到接近于故障相电源电压,偏差电压的幅值和相位通过有源逆变器进行精确补偿,使故障点电压远小于熄弧电压,实现快速熄弧。在利用Matlab/Simulink对传统消弧线圈的仿真基础上,仿真了仅投功率源转换、功率源转换结合有源逆变器的柔性熄弧方法在各工况下的运行特性。通过10 kV真型配网实验场,验证了该方法的有效性。结果表明该柔性熄弧装置可以有效降低故障点电压,实现快速熄弧,大大降低有源逆变器的容量。     

新型接地故障指示器的设计

通过对中性点不接地配电网结构的分析,提出了可以利用线路零序电流幅值的大小进行故障区段指示。通过对相电流采集模块、零序电流合成模块以及各自模块的电源供给部分的详细介绍,设计了一种基于零序电流的新型接地故障指示器,并利用ATP-MATLAB仿真软件进行了仿真分析。     

金属氧化物避雷器故障类型比较研究及事故分析

通过分析研究常见的各类金属氧化物避雷器故障事故,全面系统地总结了不同故障类型的特点以及故障检测步骤。以一起±800 k V直流换流站避雷器故障为研究对象,还原故障经过,通过保护动作分析和现场试验,确定了故障位置;根据解体检查分析,结合避雷器故障特点,发现故障是由于避雷器积污严重引起阀片劣化,造成电阻片缺陷、沿面绝缘不良。避雷器在承受电压时产生局部过热引起热崩溃,造成避雷器内部击穿。通过研究污秽引起避雷器劣化的机理,提出了防污措施,经过实际工程验证,所提出的措施可有效改善积污情况。     

接地异常引起的设备故障分析处理

以一起变电站接地异常引起的设备故障为例,分析了造成设备故障的原因,提出下一步急需对所有变电站接地网开展普测和开挖检查工作,对锈蚀严重、接地电阻超标的立即进行接地网改造等针对性防范措施,有效避免因接地异常引起设备损坏事件的重复发生。     

故障树分析法在故障预测中的应用

用故障树方法对油断路器系统进行故障分析,能够清晰发现对顶事件发生影响最大的因素,为农网故障提前预测和故障预防工作提供指导,给大型复杂系统的故障诊断提供了一种有力的工具,在工程上有广泛的应用前景。     

应用电弧特性的单端线路故障定距算法

线路故障定距一直是电力系统重要而难于解决的课题。针对传统单端故障定距算法信息量不足的缺陷,文章提出了一种利用故障电弧特性的单端故障定距算法。该算法仅利用线路一端的电压、电流采样值,且不受故障点位置、故障发生时电源相位等的影响。数值仿真试验和模拟试验的结果表明该算法有较高的准确度。     

一种暂态分量故障测距方案

超高压线路故障产生的周期性高频暂态分量在频域上表现为一系列谐波形式,在分析暂态频率特征的基础上,提出了一种基于暂态分量的单端故障测距方案,并分析了电源侧和故障点反射系数对测距结果的影响,针对实际应用中存在的若干问题给出了相应的对策。该方案计算简单,不受故障时刻、运行方式等因素的影响,ATP仿真和M atlab分析验证了该方案有效性。     

基于故障树理论的GIS故障分析

目前对气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switchgear,GIS)的故障研究大多集中在故障诊断与故障识别的层面上,缺乏对故障的系统研究。文中在分析研究大量GIS故障案例的基础上,从机械故障与绝缘故障两方面入手建立GIS故障树,并对GIS故障树进行定性与定量分析。通过对GIS故障树的定性分析发现制造与安装不当是引起GIS故障的主要原因,并且绝大多数故障是可控的。而对GIS故障树的定量分析主要针对常见绝缘缺陷的重要度研究。通过对GIS故障树的分析研究,为提高GIS可靠性,需要提高GIS的制造与安装质量,防止在制造与安装过程中留下故障隐患,同时需要对GIS的运行进行科学管理。     

基于回路直流电阻测量的输电线路单相接地故障离线故障定位

首先基于线路绝缘电阻测量进行故障检测和诊断——识别故障类型和故障相,然后针对发生率最高的单相接地故障,提出基于回路直流电阻测量的离线故障定位方法.定位前先对线路直流电阻和大地回路电阻进行测量,随后考虑接地电阻影响,分别利用故障相构建两回独立电压方程组,通过求解方程组计算故障距离.基于PSCAD/EMTDC搭建仿真模型进...     

故障电流转移型MMC的通用故障电流计算方法

直流电网作为风电和光伏等新能源汇集的有效手段,其故障电流的计算对设备选型、保护设计、参数优化等工作具有重要意义.首先对需要源侧和网侧配合的故障清除方案进行特性分析,介绍了故障电流转移型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的基本原理.然后结合其故障穿越的具体过程,提出了一...     

一种基于录波数据的故障事件检测的混合方法

当电网发生故障时,变电站会产生大量的报警和录波数据。这其中包括二次回路信号、故障录波数据和PMU数据。故障录波数据包含故障发生发展的细节信息,可以用于诊断故障发生时间、断路器动作时间。这对电网诊断和智能报警功能非常重要。然而,一般用故障录波数据进行诊断分析需要调度人员的参与,耗时很长。本文面向IEC 61850和数字化变电站设计一种两层的故障诊断模式。基于此,提出一种检测反映故障过程中的主要事件的录波数据突变检测的混合算法,这些主要事件包括故障发生、断路器动作等。使用仿真算例验证了所提方法的正确性和有效性。