基于VMD-后向预测prony的直流混合线路故障测距方法

直流线路采用架空线和电缆混合的拓扑结构时,会造成频谱混叠,影响固有频率主频的提取,故障距离和固有频率的关系也变得复杂。针对这一问题,提出一种基于VMD-后向预测prony来确定固有频率的直流混合线路故障测距方法。首先,通过VMD算法分解得到多个IMF分量;其次,选取暂态信息丰富的IMF分量,采用后向预测prony算法确定固有频率主成分对应的频率值,以确定故障区段;最后,根据对应区段线路的故障距离和固有频率的关系式计算故障距离,实现测距。仿真结果表明,该方法频率提取精度高,在保留固有频率法耐过渡电阻能力强的特点的同时,提高了故障测距精度。     

光伏系统直流侧故障电弧危害分析及保护策略

针对光伏系统直流侧故障电弧危害评估问题,提出一种适用光伏系统故障电弧燃烧的临界条件分析方法。该文搭建了光伏系统实验平台,采集光伏系统直流侧故障电弧波形,并分析直流特性;借鉴现有标准中对直流源故障电弧的危害分析,推导出适合光伏系统的临界条件,并通过仿真和实验证明该方法的正确性;考虑到光伏系统并联电弧的高危害性,研究针对光伏电站并联电弧的熄灭方法,并验证该方法的可行性。     

光伏发电系统直流串联故障电弧检测方法研究

根据光伏阵列不同阴影下的伏安（U-I）输出特性，分析光伏发电系统直流串联故障电弧产生机理，通过搭建故障电弧实验平台分析直流故障电弧的信号特性，进而提出一种基于Volterra级数的串联直流故障电弧检测方法。该方法先对电流信号进行相空间重构，然后在重构的相空间内建立Volterra级数模型以提取时域核特征，并采用狮群算法（LSO）优化的核限学习机（KELM）辨识故障电弧。实验结果表明：该方法能准确检测光伏阵列正常运行与阴影状态下的强直流故障电弧，还能检测微弱直流电弧。     

MMC-MTDC线路双极永久性故障快速识别方法研究

对于采用"半桥子模块+直流断路器"模式的多电平多端柔性直流输电系统,直流线路发生双极故障断开直流断路器后,若能快速检测出线路故障为永久性故障或瞬时性故障,则有助于提升MMC-MTDC系统和与之连接的可再生能源系统的运行稳定性。文章分析了永久性故障、瞬时性故障和保护误动等不同场景下断路器动作后电气量特征,发现可以用正负极电压之差是否为零来识别永久性故障;进一步采用强局部加权回归方法滤除电压信号中的高频分量,实现暂态过程中线路永久性故障的快速识别。     

光伏系统直流电弧故障检测方法对比研究

光伏系统中存在着大量的接口和导线,一旦接口松动就很容易发生电弧。根据接口位置的不同,电弧分成串联电弧和并联电弧,且由于光伏板大量的串并联连接,同一种类型电弧因发生位置不同产生电弧噪声差异性,导致电弧检测误判和漏判,给工程应用带来经济损失或火灾风险。该文采集了多种电弧情况下直流母线处的电弧噪声信号,得到了对应故障电弧的特征,分别从时域、频域以及时频域这3方面对实验得到的电弧信号进行研究分析,从而实现故障电弧的对比分析研究。实验结果证明时域检测能实现串联电弧的识别,但对并联电弧的检测有局限性;频域方法不受其他因素的干扰,准确度高,但缺乏时间尺度,不够全面;时频域检测方法的精确度高,电弧类型和发生位置对结果影响不大,更适合于故障电弧的全面分析与识别。     

基于多脉冲注入法的高压直流输电接地极线路故障测距

分析了脉冲信号在高压直流输电接地极线路上的传播过程以及脉冲信号的选择,避免单一脉冲的测距盲区影响故障测距,根据脉冲注入法的单端测距原理提出了一种利用多宽度脉冲注入法的直流输电接地极线路故障测距方法。该方法通过宽度为8 μs的脉冲周期性地检测接地极线路的运行状态,在判断线路发生故障后,通过4 μs和2 μs的脉冲分别探测故障的位置,最后取平均值得到测距结果。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法在直流系统双极运行或单极运行状态下,能够满足工程上对故障测距误差精度的要求,且避免了故障电阻的影响、减小了因选取宽脉冲而造成的大范围测距盲区,在保证反射脉冲高识别度的情况下提高了线路测距精度。     

光伏电站中直流电弧故障的噪声强度分析

针对大型光伏阵列中不同位置的直流串联电弧或并联电弧故障,基于电弧静态伏安特性和光伏阵列输出I-V特性,分析电弧的稳态工作点和电阻特性,进而定性推断电弧电流信号噪声的强度关系。结合实验测试,从电弧电流频域分量大小的角度,明确了光伏阵列不同位置的同类型电弧故障检测的难易程度,为大型光伏电站中各种位置的电弧故障有效检测提供了参考。     

光伏电站中故障电弧信号的传输行为研究

在大型光伏电站中存在数量众多的连接点和连接线缆,表明可能产生电弧故障的潜在发生点很多,故障电弧信号从发生点到达电弧检测单元可能需穿过光伏组件串和连接电缆。为分析光伏系统直流故障电弧信号从故障点传输到检测点可能的信号变化情况,建立大型光伏电站的高频等效模型,分别针对不同位置的串联、并联电弧信号到达直流母线上电弧检测点的传输行为进行仿真及分析。结合实验模拟测试,证实电弧信号主要会受传输线缆寄生参数的影响而导致其频率特性发生一定的改变,在大型光伏电站故障电弧检测过程中的信号特征提取需考虑电弧信号的变化。     

脉冲注入法用于直流输电系统接地极线路故障测距

摘要： 分析了直流输电系统在双极运行方式下,外部注入脉冲信号在接地极线路上的传播过程,提出一种利用注入脉冲信号的直流输电系统接地极线路故障测距方法。该方法通过周期性地从接地极线路始端注入脉冲信号探测线路是否发生故障,在判断线路发生故障后,通过改变注入脉冲信号的宽度和脉冲极性探测故障点位置,最后以取平均值的方式得到故障测距结果。以PSCAD/EMTDC为仿真平台,搭建了直流输电系统在双极运行方式下的接地线路故障测距仿真模型,并借助MATLAB对仿真波形数据进行分析,仿真结果表明该方法是可行的。     

光伏直流配电故障诊断及火灾风险评估技术

长期服役的光伏发电系统直流配电故障概率高、火灾风险及危害大,严重影响光伏电站的运行安全、发电与出力能力,并对电站运维提出故障与火灾精准检测的技术挑战。为此,从生产现场直流配电柜故障分析入手,揭示接触不良、绝缘劣化、故障电弧、电气火灾的演变机理;分析国内外故障电弧诊断与火灾检测技术的理论成果应对在运电站电弧火灾的有效性,提出故障电弧预诊断与火灾检测技术的应用解决方案。研究结果表明,提出的故障电弧诊断与火灾检测技术应用方案,弥补直流继电保护对串联电弧故障无法保护的不足,能够有效诊断故障电弧并检测烟雾和高温,避免火灾及其扩大事故的发生。     

带限流模式直流断路器在柔性直流输电系统中的应用

直流断路器的设计与研发是直流系统实际应用中的难点。对此,提出了一种具备故障限流模式的混合式直流断路器,该断路器具有正常运行、限流运行和故障隔离三种工作状态,通过三种状态之间的相互转换可实现正常工作时以低电抗方式运行、故障时进入限流状态以高电抗方式运行限制故障电流,最终隔离故障,可起到保护系统设备的作用,并对该断路器进行了闸组内的电压、电流应力分析。最后通过在PSCAD/EMTDC上搭建的仿真模型验证了该断路器的可行性和有效性。     

一种带缓冲支路的双向限流混合型直流断路器拓扑

直流线路发生短路故障时,故障电流上升速率极快且对断路器耗能支路冲击较大,对此在混合型直流断路器中引入一种缓冲支路和双向限流回路,形成一种带缓冲支路的双向限流混合型断路器,在电流正向或反向流通时均能快速清除直流线路故障,并有效抑制故障电流上升和减小故障电流对耗能支路的冲击。对断路器动作各阶段的电路进行理论分析,并在PSCAD平台搭建两端VSC-HVDC模型进行仿真验证,仿真结果表明提出的断路器能在快速清除故障的同时减小故障电流对耗能支路的冲击,有效限制故障电流的上升速率。     

特高压直流对同塔交流线路的过电压影响分析

随着我国电力工业的发展,特高压直流输电凭借其在远距离输电上的优势而成为我国特高压发展的重要方向。局部地区电力走廊紧缺,使交直流同塔架设输电线路成为必然。当交直流导线同塔架设时,将在导线间产生很强的电磁耦合。主要研究特高压直流线路故障对同塔架设交流线路过电压的影响。根据规划中的锡盟—上海交直流同塔多回输电线路相关数据,采用电磁暂态程序建立了详细的直流换流站模型以及交直流同塔架设输电线路模型,研究了特高压直流输电线路故障对同塔架设的超高压交流线路的影响,并分析了不同故障类型、运行工况、耦合段线路长度、耦合段位置等因素对交流感应过电压的影响。结果表明,交流线路上的感应过电压幅值在交流线路绝缘水平允许范围内;直流发生接地故障时,交流线路通过耦合作用在直流故障弧道产生潜供电流。分析了交流线路不同换位方式对直流线路潜供电流的影响,并对限制措施提出了建议。     

一种交直流混合输电系统直流侧双极故障保护策略

为进一步分析含柔性直流输电(MMC-HVDC)的交直流混合输电系统的故障特征,基于交直流混合输电系统和模块化多电平换流器(MMC)的拓扑结构,推导了MMC的数学模型,研究了直流系统双极短路的故障机理和故障特征,针对含MMC-HVDC的交直流混合输电系统的双极短路故障,设计了限流电路及闭锁换流站与交流断路器跳闸相结合的故障保护方案。以厦门市柔性直流输电系统为例,在PSCAD/EMTDC中搭建了交直流混合系统,并对保护方案进行了仿真验证。结果表明,提出的保护策略能有效地降低故障电流,提高系统稳定性。     

基于大规模风、光并网外送需求的高压直流混合式直流断路器研究

全控型器件的直流断路器作为风电、光伏直流外送通道的关键设备,存在成本高、耐短路电流能力差等问题。文章提出了一种基于晶闸管和IGBT全桥子模块串联的新型混合直流断路器拓扑结构,其固态部分由大量晶闸管和少量IGBT全桥子模块串联构成,降低了器件成本和送出通道建设成本,同时借助全桥子模块,晶闸管可以在反向电压的作用下快速关断。最后仿真验证了新型直流断路器的分断性能。     

特高压奉贤换流站最后断路器保护调试异常原因及改进建议

鉴于高压直流输电系统逆变站最后断路器跳闸装置是非常重要的换流站直流系统控制设备,介绍了奉贤特高压换流站最后断路器保护的基本原理,针对系统调试期间该保护未正常动作的异常情况,通过分析现场故障录波图中各参数变化曲线得出调试时最后断路器保护未正确动作的原因是由于系统输送功率过小所致,并提出了相应的改进建议,使得在低功率系统调试时能起到测试最后断路器保护的作用,同时避免了设备损坏。     

基于电弧功率的断路器触头电气磨损状态监测算法

为准确估算弧触头电气磨损程度,提出了一种基于断路器电弧功率的断路器状态监测算法,首先通过在电弧放电时测量断路器的端子上的瞬时电压和通过断路器的瞬时电流,对电弧放电功率和能量进行相应计算;然后采用断路器的累积电弧能量作为弧触头退化水平的评价指标,对断路器触头的电气磨损情况进行评估;最后通过仿真和试验验证了所提算法可准确评估弧触头的电气磨损情况,为断路器的弧触头的检修和维护时间提供了判断依据。     

断路器综合在线监测分析

介绍了一种较适用的断路器开断电寿命计算方法,指出高压断路器绝缘监测方面应注意的问题;讨论了一种基于分合闸线圈电流电压的全工况断路器二次回路完好性监测方法;同时对目前所采用的各种监测方法存在的问题做了总结,对如何更准确有效地计算高压断路器燃弧时间以及如何简单有效地实现对高压断路器机械特性进行监测的方法做了展望。     

首台国产750 kV罐式断路器故障分析

描述了750kV兰州东—银川东输变电工程系统调试过程中,银川东变电站750kV断路器发生内部对地短路故障的过程,对发生故障的原凶进行了深入分析,最后认为开展系统调试对新建750kV工程十分必要,并就提高800kV断路器可靠性给出了建议。     

基于超声波传感器的高压断路器检测方法及应用

为提高高压断路器速度检测效率与精度,提出了一种基于超声波传感器的高压断路器速度检测方法,利用TR40系列超声波换能器产生超声波信号,将发射传感器固定于断路器合/分连接杆上,接收传感器安装在万能三角支架上,通过统计接收和发送信号的频率差,计算当前断路器运行的瞬时速度,并在此基础上开发了断路器机械特性测试仪.现场试验结果表明,超声波传感器安装方便、测试数据精度较高、不确定度小,能满足高压断路器现场速度检测的需求.