基于特性参数自适应修正的花瓣式配电网反时限过电流保护方法

闭环运行的花瓣式配电网具有更为复杂的故障特性,导致传统保护方法难以满足选择性和速动性要求。针对这一难题,分析了花瓣式配电网的短路故障电流特性,揭示了故障点上、下游故障电流随故障位置移动的变化规律,并指出定时限过电流保护与标准反时限过电流保护应用于花瓣式配电网时存在的问题;结合花瓣式配电网的故障电流特性,提出一种基于特性参数自适应修正的反时限过电流保护方法,仅利用本地电流信息对反时限特性参数进行自适应修正,能够在保障保护选择性的同时显著提升保护速动性;基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建10 kV花瓣式配电网模型对所提保护方法进行验证,仿真结果表明该保护方法能在提升保护选择性和速动性的同时,克服传统保护方法应用于花瓣式配电网时的局限性。     

CPT及IRPT多场景电流分解对比及分析

以新能源为主体的新型电力系统发展对系统计量装置、功率变换设备等提出了新要求,迫切需要革新的功率理论指导上述设备的设计与控制,以适应不同电气系统结构。通过构建多种含不同源荷类型的三相电气系统场景,针对守恒功率理论（CPT）及瞬时无功功率理论（IRPT）,重点讨论二者在不同应用场景中电流分解的相似点及不同点。分析结果显示：IRPT仅在电压正弦条件下可以获得较好的电流分解结果,而基于CPT的电流分解,在正弦或非正弦等不同电压、负荷情况下均可较好地解释功率传输现象、分析负荷特性,其可作为有效的理论工具用于负荷特征识别、电费计量、滤波与补偿、功率变换器等领域中。     

计及灵活性供需的多场景分布式电源双层规划

高渗透率可再生能源并网对电力系统提出了更高的灵活性要求;在可再生能源系统规划阶段计及多种灵活性资源协同优化可有效提升系统灵活性,为此,基于灵活性调节能力分析,提出计及灵活性的配电网分布式电源双层规划模型,将经济目标和灵活性目标作为优化目标,构建了多场景协调优化规划模型;考虑到风光场景集过大所带来求解效率较低的问题,在仿射传播(affinity propagation,AP)聚类算法的基础上提出一种基于AP-Kmedoids的双层场景缩减技术,并对缩减后的场景进行校验。最后通过算例采用整数自适应粒子群算法(adaptiveparticleswarm optimization,APSO)-混沌粒子群算法(chaos particle swarm optimization,CPSO)混合求解策略对双层规划模型进行仿真,结果验证了所提规划方法在提升经济性和灵活调节能力方面的有效性。     

含分布式电源的小电阻接地系统分区域零序保护

小电阻接地系统中并网分布式电源的网侧中性点采用小电阻接地方式能够减小孤岛系统带故障运行时的过电压,也改变了原有小电阻接地系统的单相接地故障特征,导致现有的高阻接地故障保护方案不适用。文中分析了主网和分布式电源均采用中性点经小电阻接地的配电系统的单相接地故障特性,根据故障线路和非故障线路的零序电流幅值和相位特征将线路划分为两个区域,区域1为各中性点之间连接的线路,区域2为除各中性点连接线路以外的线路,并提出基于零序相位差动保护和零序电流幅值比保护的分区域零序保护方案。最后,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,通过对低阻接地故障、线性高阻接地故障和非线性高阻接地故障进行仿真,验证了保护方案的正确性。     

计及量测数据丢失的主动配电网电流保护自适应整定方法

随着逆变型分布式电源大量接入配电网,配电网运行方式灵活多变,给基于定值的三段式电流保护带来了挑战。同时,因配电终端和局域通信易受影响,基于局域通信协作的保护获取的量测数据可能存在缺失及错误问题,影响保护的动作性能。为此,提出了计及量测数据缺失及错误的配电网电流保护自适应整定方法。首先,通过多点量测信息实时感知配电网运行状态,并生成含实时拓扑信息的关联阻抗矩阵,经迭代计算后自适应调整保护定值,从而使得所提保护能够自动适应配电网运行方式的动态变化;然后,提出改进的基于Wasserstein距离生成式对抗网络的缺失数据重构与异常数据修正算法,解决了基于局域通信的配电网自适应电流保护存在的量测数据丢失及错误;最后,通过仿真验证了所提方法的正确性及有效性。     

新一代调相机变压器组启机过流保护误动作原因及对策

新一代调相机变压器组启机升压惰转过程中机端会出现幅值较大且波形畸变的电流,导致启机过流保护误动作。文中理论推导了升压主变压器铁芯磁链的实时计算公式,并通过PSCAD仿真进一步验证了公式的准确性。综合理论分析与仿真结果可知,变压器剩磁和机端电压幅值的不断升高可能导致其铁芯饱和,从而产生幅值较大且具有波形畸变特征的励磁涌流,引起保护动作。考虑到实际工程运行中,将调相机转子绕组视为一个大电感,当调相机在并网失败或故障下退出运行等工况灭磁时,调相机励磁电流不能突变,机端电压会缓降至0,变压器出现剩磁的概率较小。对于启机中出现的保护误动问题,应对策略为：一是在升压变压器直流电阻试验后进行消磁处理,可降低变压器发生铁芯饱和的概率,或者减小变压器铁芯饱和程度从而降低励磁涌流幅值;二是考虑到此保护仅在启机过程中投入运行,从保护调相机组安全、宁误动不拒动的角度出发,可采用传统的二次谐波按相闭锁启机过流保护方法,以应对变压器发生铁芯饱和的工况。     

电流源-电压源变流器混合并联独立供电系统的分布式功率控制

针对电流源型变流器和电压源型变流器共同支撑的混合型独立微电网,提出了一种适用于电流源-电压源变流器混合系统支撑独立微电网功率控制的新型下垂控制策略。其中,电压源型变流器仍采用传统的P-f、Q-V下垂控制,而电流源型变流器通过虚拟电流矢量在电压定向轴方向的投影来模拟有功电流的大小;无功电流是基于电压源无功下垂控制的对偶性,结合dq轴物理量之间的耦合特性,通过d轴电压计算得到,在不需要检测无功功率的基础上实现了无功功率的分布式控制。电流源仅通过电流环路便可实现和电压源之间合理的功率分配。通过建立小信号模型,对系统的稳定性进行了分析。最后,通过仿真验证了所提控制策略和参数设计的有效性。     

大型电力变压器安全运行与主动保护技术探索

现有变压器内部故障防护方法仍有不足,大型电力变压器爆燃事故时有发生。针对变压器轻微缺陷发展为严重缺陷、最终发生电弧击穿的全过程,文中提出构建大型电力变压器安全运行三级防线：第一级为轻微缺陷的检测和预警,文中分析了各类缺陷检测方法的现状,并初步提出了基于多点温度的热缺陷辨识方法;第二级为严重放电缺陷阶段的主动保护,在发生贯穿性电弧故障之前动作跳闸,文中通过放电试验研究了严重放电缺陷的脉冲电流、特高频及声信号特征,提出了基于多参量的变压器主动保护方案和新型轻瓦斯保护方案;第三级针对电弧故障提升传统变压器保护技术的灵敏性和快速性,为此文中提出了估算变压器主磁链的铁芯饱和判别技术,构建了基于漏磁幅值及对称性差异的匝间故障高灵敏度保护方案。文中对变压器主动保护技术的探索和所提出的三级防线故障防护体系对于提升变压器安全运行水平具有重要意义。     

涌流引起换流变压器零序过电流保护误动的机理分析及对策

针对高压直流输电工程中换流变压器空载合闸及外部故障切除引起零序过电流保护误动的案例,分析了换流变压器空投和外部故障切除时励磁涌流及恢复性涌流的变化特点及其对零序电流的影响机理。采用基于工程实际参数的高压直流输电的仿真模型,对高压换流站换流变压器空投及外部故障切除导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析,揭示了换流变压器零序过电流保护误动的原因。利用相空间重构技术提出了基于零序电流相空间分布重心幅值变化特征的换流变压器零序过电流保护闭锁新判据,并通过仿真验证了该方案的有效性。     

不同拓扑柔性直流配电系统过电流理论计算方法适用范围

柔性直流配电系统是接入新能源、促进分布式能源发展的重要技术手段,其过电流计算是限流方案设计、设备选型、保护策略等的研究基础。具有普适性的精确理论计算方法可以简化和指导过电流的大量电磁暂态仿真。因此,文中开展了放射状和环状柔性直流配电系统极间短路故障下典型过电流理论计算方法的误差原因、影响因素和适用范围的系统性分析。首先,分别分析放射状柔性直流配电系统中过电流的解析计算方法和环状柔性直流配电系统中过电流的数值计算方法,提出了理论计算方法产生误差的根本原因是线路模型误差和公共线路耦合等。然后,在不同拓扑结构下,分析限流电抗器、线路型式及线路长度等因素对过电流理论计算误差的影响。最后,针对不同工况,提出了不同拓扑结构的柔性直流配电系统过电流理论计算方法的适用范围。     

一次和应涌流造成过流保护动作的分析与对策

介绍了南京巴斯夫石化厂变电站在新变压器投运过程中多次发生进线开关的过流保护(Ⅲ段)误动作的情况,利用和应涌流模型解释了这一现象,最后提出了防止该情况下过流保护误动作的方案。     

厂用电切换引起厂变过流保护误动作的分析

电厂厂用电切换过程中 ,常因合闸冲击电流过大而引起高备变过流保护动作造成的厂用电切换失败。此文就失败原因进行了详细的分析 ,指出失败的主要原因是合闸开关的合闸速度不够快及合闸相位不当造成冲击电流过大造成了高备变过流保护动作。由于快速合闸可以减小后续电流 ,这样不会对电气设备造成危害。因此建议采用快速开关以减小后续电流和过流保护加小延时的策略以保证切换成功。通过现场多次试验 ,取得了令人满意的结果     

特高压分布电容对电流差动保护的影响分析及对策

在全球能源互联网的背景下,特高压输电技术迅速发展。特高压线路的分布电容对电流差动保护会产生不利影响,因此详细分析了分布电容对电流差动保护影响机理,并进一步分析了不同故障形式下动作电流的相角特征,进而提出了基于动作电流相角信息的电流差动保护动作逻辑。仿真结果验证了所提逻辑可以有效避免分布电容对差动保护产生影响。     

方向电流保护的整定对灵敏度及可靠性的影响

为提高供电的可靠性,需要采用方向电流继电保护,并且灵敏度要高。探讨了方向电流保护的整定对灵敏度及可靠性的影响,包括谐波、功率方向继电器等的影响,还探讨了一些新的整定计算方法及灵敏度、可靠性研究方面的新动向。方向电流保护的整定除满足电流整定一般原则外,还应考虑负荷电流突然增大、故障电流零序分量及与相邻线路保护的灵敏系数配合等因素。另外,可优先采用在线整定。方向继电器的内角需合理整定。谐波滤除中数字滤波器应用越来越多,较快的滤波算法意味着实时性好、可靠性高。     

含同杆双回线的输电网零序反时限过流保护加速配合方案

分析了同杆双回线内部发生接地故障时故障线路及相邻线路上零序反时限过流保护的动作特性。分析结果表明当故障位置与两侧系统参数满足特定条件时,双回线相邻线路上的零序反时限保护可能误动,故障线路两端保护的灵敏度配合可能存在问题。提出一种改变相邻线路保护时间整定系数的方法来避免可能出现的保护误动,该方法通过增加相邻线路保护动作延时来保证双回线保护优先动作,但也给相邻线路保护的速动性带来不利影响。此外故障线路两端保护的动作时间可能相差较大,不利于故障的快速切除。为此设计了基于零序电流变化和零序功率方向的加速方案,无论双回线故障还是双回线相邻线路故障,均能确保故障线路保护优先动作,从而保证各处保护的选择性和速动性。算例仿真验证了分析结论的正确性和所提加速方案的可行性。     

变压器过流保护动作时间与相邻保护动作时间配合的探讨

按整定要求,变压器过流保护动作时间需与相邻保护的后备保护动作时间相配合。为提高速动性,本文探讨了黄电#5高厂变低压侧A分支过流保护动作时间不与分支上电动机、低厂变后备保护动作时间配合的可行性,认为变压器过流保护动作时间不一定要与相邻后备保护相配合。     

微机变压器的相间后备保护

提出对变压器内部故障应以两套差动保护互为后备,距离继电器主要作为低压母线及馈线故障的后备保护,并建议采用负序距离继电器和椭圆形继电器为宜     

换相失败对TA传变特性及换流变差动保护的影响分析

详细研究了换相失败对电流互感器传变特性的影响机理,分析指出换相失败期间注入交流系统中大量的直流分量可能导致电流互感器暂态饱和。从理论上分析了换相失败造成直流分量过大的原因。然后综合分析了在电流互感器、换流变压器同时饱和时换相失败对换流变压器差动保护的影响,结果表明换流变压器发生内部故障时差动保护可能拒动,但发生外部故障时保护一般能可靠闭锁。最后从继电保护和换流器拓扑结构层面提出了相应的解决措施。     

变压器差动保护的P级电流互感器“同型”匹配方法

为有效防止变压器区外故障时因各侧电流互感器饱和程度不一致引起的差动保护误动,基于电路、磁路分析,以变压器发生区外故障时各侧电流互感器同时进入饱和为原则,提出变压器差动保护中各侧P级电流互感器的"同型"匹配方案。该"同型"匹配方案可消除由变压器各侧电流互感器饱和程度不一致引起的不平衡电流,防止变压器发生区外故障时因电流互感器饱和引起的误动。利用所提方案得到了影响电流互感器"同型匹配"的因素。利用PSCAD/EMTDC进行了大量的仿真分析,验证了所提"同型"匹配方案的有效性。基于研究结果给出了变压器差动保护用电流互感器的选型建议。     

采用S变换相位差及能量相对熵的换流变零序差动保护新判据

针对换流变压器零序差动保护误动现象,提出一种采用S变换相位差及能量相对熵算法的换流变零序差动保护新判据。通过分析换流变压器区内各类故障、区外故障及外部故障切除时零序电流的特点,利用零序差动保护两侧自产零序电流和中性线上零序电流的相位和能量概率分布差异进行识别。当发生区外故障时,零序差动保护两侧零序电流的波形极为相似,其相位差和能量相对熵值都基本为0。当发生区内故障时,零序差动保护两侧零序电流相位相反且波形相似度小,其相位差接近180°且能量相对熵值增大。仿真验证表明,该判据可准确迅速识别区内与区外故障,其性能不受故障类型和过渡电阻的影响,且具有一定的抗电流互感器饱和的能力。