电流互感器传变的数字仿真

基于基本励磁曲线的静态模型,推导出描述电流互感器的电路方程,然后将该方程离散化进一步得到对电流互感器进行数字仿真的迭代表达式.根据迭代表达式,对电流互感器传变大电流、小电流、暂态电流、励磁涌流及二次侧为不同阻抗状态下的电磁过程进行了仿真.仿真结果表明,该数字仿真方法正确、简单、实用.     

基于RTDS仿真的电子式电流互感器暂态特性测试研究

暂态特性是衡量电子式电流互感器性能的一个重要参数,理论分析及仿真电子式电流互感器采用模拟积分器和数字积分器时的暂态特性,仿真结果表明积分器参数或积分算法选取不当,其暂态特性可能受到影响。为此,有必要对其暂态特性进行测试。针对利用传统动模试验系统进行暂态测试的局限性,提出一种基于RTDS仿真技术的测试方法,给出了暂态特性实时仿真方案。利用该方法测试电子式电流互感器暂态特性,结果表明该方法能直观有效反映出电子式电流互感器对各种暂态过程的响应。     

计及TA传变特性的输电线路行波故障定位研究

研究了电流互感器非理想传变特性引起的行波信号畸变和对行波故障定位的影响。建立了电流互感器的高频电路模型，并由实验确定了电路模型参数，然后根据该模型对二次侧的畸变电流进行校正以逼近一次侧电流，从而减小由电流互感器非理想传变特性引入的误差。数字仿真和实验结果表明，该方法可有效地校正电流互感器引起的行波信号畸变和误差，提高行波故障定位的精度。     

电流互感器暂态仿真研究

在分析继电保护和综合自动化系统用的电流互感器铁心电磁特性的基础上，利用一个微小时间段上电流互感器励磁电流的变化量，建立了计及铁心非线性、局部磁滞及原始利用影响的电流互感器暂态仿真模型。开发了仿真计算程序，并利用该程序计算了电流互感器在电力系统三相短路故障时某相短路电流包含最大非周期分量情况下的暂态响应过程。仿真结果说明所作的电流互感器的暂态仿真能够准确地模拟电流互感器在暂态过程中的真实状况。     

电流互感器多点接地故障在线监测技术研究

针对电流互感器二次侧多点接地对继电保护装置安全运行的影响,根据保护接地电缆电流变化特征提出了1种在线监测电流互感器多点接地故障的方法;通过建立电流互感器二次侧多点接地电路模型,计算了接地特征参数;研制了电流互感器多点接地故障在线监测装置,实际应用效果表明,该装置能够实时监测TA二次侧多点接地故障,解决电流互感器多点接地故障监控问题     

变压器间及其与电流互感器暂态交互作用分析和保护对策

交直流混联复杂电网发生扰动和故障期间,变压器之间及其与电流互感器之间将发生暂态交互作用,这一复杂暂态过程,增加了故障判断的难度,影响到继电保护正确动作。近年来,电网发生不少由于变压器空投导致相邻变压器、发电机和输电线路保护误动的事故,威胁电网安全运行。从原理分析、数字仿真以及动模试验等多个层面围绕变压器励磁涌流、和应涌流以及互感器暂态饱和开展研究,论述变压器之间及其与电流互感器暂态交互作用机理,分析电磁暂态对保护的影响,提出保护的应对措施。并讨论了一种多场景仿真平台,可用于电流互感器选型和事故分析。     

基于MATLAB的变压器恢复性涌流仿真研究

旨在研究变压器区外故障被切除后的暂态过程特性,为变压器差动保护的正确动作提供理论参考。首先从变压器恢复性涌流产生暂态过程进行分析;其次利用了MATLAB中的电力系统模块库(PSB)建立变压器区外故障时恢复性涌流产生的数字仿真模型,并对对恢复性涌流的影响因素和二次谐波进行仿真分析;最后根据仿真结果分析得到变压器恢复性涌流本身不会引起变压器差动保护误动,但是由于变压器各侧的电流互感器暂态特性不一致形成的差流,可能导致差动保护误动的结论。     

CT饱和影响因素及其对差动保护的影响分析

CT饱和对差动保护正确动作有着不利的影响。首先基于Lucas电流互感器模型,研究了电流互感器多种饱和影响因素,随后建立电流互感器一致测试数字仿真系统,分析高低压端电流互感器不一致对保护装置的影响。结果表明,短路电流交流基波分量、一次侧直流衰减分量、二次负载等因素均会影响CT饱和二次电流波形;在区内故障时,无论仿真AB端左右两侧是电磁式互感器还是电子式互感器,差动保护均能可靠动作,但在区外故障时,电磁式、电子式混用会导致差动保护误动作。该研究结果可为电流互感器的使用配置提供可靠依据,有利于防止电流互感器发生饱和致使保护装置误动或拒动。     

电流互感器暂态传输特性对纵差保护的影响

分析了电流互感器暂态过程的传输特性,介绍了纵差保护误动的各种工况,提出可以采用调整电流互感器时间常数,增大电流互感器变比,降低电流互感器二次负载,降低二次谐波制动比,采用带气隙电流互感器等措施来解决差动保护区域外故障暂态过程中存在的误动问题。     

电流互感器二次回路中性线断线的动模试验研究

为了分析电流互感器二次回路中性线断线对故障后二次电流及保护动作行为的影响,进行电流互感器二次回路中性线断线的动模试验研究。首先分析三相电流互感器二次回路中性线断线后的等效电路及电流回路,然后在MATLAB/Simulink上建立三相电流互感器模型,通过以MATLAB/Simulink作为仿真模型开发手段的新型实时数字仿真继电保护测试系统建立110 kV线路保护动模试验测试实例,进行电流互感器二次回路中性线断线后的相关动模试验。试验结果表明,电流互感器二次回路中性线断线后,差动保护在发生区外单相及两相接地短路故障时容易误动,接地距离保护在发生区内单相及两相接地短路故障时容易拒动。对电流特征和阻抗特征的分析结果印证了试验结果的正确性。最后,提出保护逻辑改进方案,并通过仿真验证了改进逻辑的可行性。     

基于MMC的两端TWBS-HVDC直流侧短路故障电流计算方法

基于三线双极结构的高压直流(TWBS-HVDC)输电系统能够较大程度地发挥直流线路的输电能力,是一种实现交改直和线路增容改造的有效方式。针对TWBS-HVDC系统与双极直流系统在接线形式上的差异,文中提出了一种适用于两端TWBS-HVDC的直流侧短路故障电流计算方法。首先基于模块化多电平换流器(MMC)暂态等效电路建立两端TWBS-HVDC在不同直流侧故障发生至线路直流断路器动作阶段的暂态等效模型。以暂态等效电路中独立回路数和动态元件阶数为标准,将所有直流故障归纳为3类,分析推导各类故障下的状态方程,通过求解状态方程中系数矩阵的特征值和特征向量得到故障电流解析表达式。最后在MATLAB/Simulink数字仿真平台中,搭建两端TWBS-HVDC模型进行仿真验证,结果验证了所提TWBS-HVDC直流侧短路故障状态方程求解法的准确性和有效性,为直流断路器选型和限流电抗器参数整定提供了可靠依据。     

Simulation models of fault states in high-voltage three-phase current short distance ring systems

A digital simulation model of the fault states of high-voltage three-phase current short distance ring systems is introduced with the aid of the software MATLAB SIMULINK. The stability of the integration in the digital simulation model is discussed. The simulation result of a numerical example shows the usefulness of this model.     

MMC-HVDC系统直流侧非金属性短路故障电流计算方法

为研究基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)系统直流侧短路电流的工程实用计算方法,基于金属性短路故障电流通用解析式,分析了MMC-HVDC系统发生非金属性短路故障时换流站放电电流的相互抑制作用以及放电回路的耦合机理,并基于所推导的解析表达式提出了故障电流的解耦计算方法。基于PSCAD/EMTDC对MMC-HVDC系统发生非金属性短路故障工况进行仿真分析,将仿真结果与解析计算值进行对比验证。搭建数字-物理混合仿真实验模型,在数字端和物理端分别设置短路故障,对比实验值与解析计算值。验证结果表明,所提故障电流计算方法能准确地表征MMC-HVDC系统直流侧非金属性短路故障电流的演变趋势。     

用于DFIG风电场接入电网的固态变压器控制策略

固态变压器(SST)作为解决DFIG风电场接入电网所存在问题的一种新的接入方式,得到了越来越多的关注。通过对电网故障情况下DFIG定、转子电压、电流过渡过程机理的分析,提出了通过控制SST风场侧换流器电压的下降和故障切除时电压上升的斜率,来抑制电网故障过程中因电网电压突变而使双馈发电机的电压、电流以及转矩产生的冲击。分析了通过SST控制风场侧电压下降斜率与能量传递、SST直流链等效电容容值的关系,同时也分析了电网故障过程中,风场侧电压与电网电压跌落的关系。最后建立了双馈风力发电机、SST及其控制系统的模型,并针对电网三相短路故障进行了仿真计算,进一步验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

限流器用第二代超导带材大电流冲击过程的物理模型研究

为研究用于电阻型超导限流器的第二代(2G)超导带材的故障限流特性,本文对在该过程中带材的瞬态物理变化进行分析,结合2G超导带材的物理结构及成分配比,针对短时交流大电流冲击下超导体瞬间从超导态转变为有阻态过程,建立超导带材的物理模型。利用Matlab对该过程进行数字建模仿真,获得故障限流过程中超导带材的电流、电阻等系列参量的直观变化规律,并对上述物理模型进行校验,实验验证仿真结果的有效性。     

集中式光伏并网输电线路的故障暂态分析与保护

集中式光伏并网输电线路发生故障时,光伏侧的故障暂态过程与系统侧完全不同,导致传统工频量保护动作性能下降。为提高保护动作的可靠性,分析了集中式光伏并网输电线路光伏侧短路电流的故障特征,推导了光伏侧短路电流三个不同阶段的近似解析表达式,并详细分析其功率控制暂态过程的变化特征。发现光伏侧的暂态电流为非旋转量,与系统侧衰减旋转量的波形特征截然不同。基于此特性,提出了一种基于暂态电流波形相关性的纵联保护方法。仿真结果表明所提保护方案在各种故障类型和不同的过渡电阻下均能可靠动作,有望提高光伏并网输电线路的安全运行能力。     

多绕组变压器副边短路故障保护策略分析

针对多绕组移相变压器单个绕组短路故障难于检测的问题,介绍了基于原边三相电流及三相电压采样的故障判断方法.该方法通过计算原边电流无功及负序分量,能够及时判别变压器副边短路故障.理论仿真及实际测试结果表明,该方法可实现多绕组变压器副边短路的快速保护.     

稳定控制装置故障跳闸判据在特高压交流电网中的应用

特高压电网对稳定控制装置的正确动作提出了更高要求。搭建了特高压交流输电线路仿真模型,分析了目前稳控装置中普遍使用的故障跳闸判据在特高压电网中的适应性,指出在线路对侧发生故障时此判据可能会出现拒动的问题。基于特高压输电线路发生故障跳闸后电气量的独特特性,提出了结合零序电流的单相故障跳闸新判据,以及结合相间余弦电压Ucos()???的相间故障跳闸新判据。利用RTDS实时数字仿真系统验证了判据的有效性和可靠性,实验结果表明:改进后的故障跳闸判据正确、可靠、有效。     

Digital simulation models of a capacitor voltage transformer

Mathematical models for two kinds of capacitor voltage transformer (CVT) with various states, i.e., zero load state, normal load state, short-circuit state of the primary side, and short-circuit state of the secondary side are presented. Digital simulation models of the CVT corresponding to the various states by using an adequate digital integration method are developed. Using the basis of these models, a digital simulation of the CVT on a PC is conveniently realized and transient characteristics of the CVT are researched on a PC according to the national lab standard, GB4703, of PR China. Details are demonstrated with the aid of a numerical example. The results indicate that the mathematical models and the digital simulation models are in good agreement.

机电-电磁暂态混合仿真多端口模型的比较分析

机电—电磁暂态混合仿真在端口建模方面主要有两种方法:一种基于多端口诺顿等值电路在端口处进行直接的电路耦合(耦合模型);另一种是在电磁侧的端口与端口之间进行解耦,通过机电暂态计算进行间接耦合(解耦模型)。建立了稳态期间两种模型的数学模型,将机电暂态的计算过程考虑进解耦模型的等值电势,证明了稳态情况下解耦模型与耦合模型的一致性。考虑电磁侧直流输电系统的控制特性,推导了经扩展之后的两类模型的节点导纳矩阵。结合两种模型的节点导纳矩阵的特点,对两种模型进行了暂态特性的对比分析。理论和仿真结果表明,当扰动和故障发生在电磁侧时,两种模型在本地直流的换相失败现象的分析过程中表现基本一致,而对一回直流逆变侧故障引起其他直流的换相失败的分析,解耦模型的适应性较弱。两种模型在仿真建模中应进行合理选择。