直流牵引供电系统的建模以及参数分析

建立正确的短路模型并对其进行数学描述是研究地铁直流牵引供电系统保护的基础。在分析地铁运行期间牵引供电系统短路电流的衰减振荡波形时发现了电流上升率+电流增量保护(地铁直流牵引供电系统主保护)短路模型的缺陷。结合二阶系统时域分析,建立了地铁短路系统的二阶模型,并对模型进行了数学分析。仿真结果证明该模型对地铁直流牵引供电系统电流上升率+电流增量保护误动作的排除及其相关问题的研究具有十分重要的意义。     

基于PSCAD的牵引供电系统建模与短路电流仿真

在地铁牵引供电系统馈线保护方式中,电流变化率及电流增量保护是地铁供电系统中常用的保护方式。然而从地铁故障录波得到的众多故障波形看,故障电流常存在幅值很高的冲击电流而后振荡衰减的特点。电流变化率及电流增量保护方式假设的故障电流按指数规律变化的特点与史际情况有出入。笔者基于PSCAD对供电系统进行建模,分析了整流器对短路电流中暂态电流冲击的影响,考虑到实际电器短路瞬间漏抗增大,对PSCAD中的实际电器做了--一定的改进,最后得到的仿真波肜与实际短路电流波肜十分吻合。对基于电流变化量原理的保护研究以及误动作的排除及其相关问题的研究具有卜分重要的意义。     

基于EMD分解的直流牵引供电系统短路故障识别

准确识别牵引供电系统故障电流的信号特征是实现直流牵引供电系统继电保护的基础,直流牵引负荷的电流振荡会使得di/dt-ΔI保护做出错误故障判断从而引起馈线开关误动。根据振荡电流与短路电流模态上的差异,采用经验模态分解(EMD)可获得振荡电流的有限个固有模态函数(IMF)及其余量,以余量斜率作为特征量可正确判断运行状态。仿真结果表明,此方式配合di/dt-ΔI保护即可实现直流牵引供电系统短路故障的准确识别。     

基于关联维数的直流牵引网故障识别

地铁牵引供电系统的发散型振荡电流容易造成直流牵引网继电保护误动,因此欲提高直流牵引网保护系统的可靠性必须寻求更为有效的特征提取方法。分形理论中关联维数的特征提取方法可灵敏地反映出牵引网非线性动态特征信息的变化,并准确识别出牵引网中振荡电流和短路故障电流。在确定的时间序列内,牵引网电流信号经相空间重构和关联维数计算后,定义关联维数为其故障模式识别的特征矢量。实测数据证明,该保护方法不仅具有灵敏性高和概念清晰的优点,而且适合复杂的直流牵引网运行状态信息的诊断。     

地铁隧道内电磁场分布特性分析

准确掌握地铁隧道内电磁场的分布状况是建立直流牵引供电系统电磁暂态模型的基础,也是开发直流牵引供电系统馈线保护方法的需要.针对地铁隧道内非对称的空间结构,利用有限元分析法计算了不同工况下地铁隧道内的电磁场分布特性,确定了地铁隧道内电磁场与钢轨电位、钢轨电流间的定量关系,以及列车位置对电磁场分布的影响.分析结果符合电磁场分布理论表述的规律.     

基于小波包变换的地铁远方短路电流分析

本文讨论了地铁直流侧远方短路故障的三种保护方案 ,指出现有的基于电流变化率方法以及基于傅立叶变换的方法都难以躲开机车起动电流。文中根据远方短路故障电流受铁轨集肤效应的影响而具有不断变化的时间常数的特点 ,提出使用Haar小波包变换来提取该短路电流的暂态特征的新方法 ,仿真结果表明该方法可有效避开机车起动电流     

一种适用于直流微网的电流差动保护

直流微网线路发生故障时,故障电流的迅速飙升对系统供电的可靠性极其不利,因此快速检测并切除故障对其可靠运行至关重要.传统电流差动保护具有良好的速动性和选择性,但其灵敏度受短路阻抗影响较大,在高阻短路故障时可能出现拒动问题.在此背景下,针对放射形直流微电网,根据故障点两端电流变化特性,引入低制动系数实现对高阻故障的检测,并...     

环网MMC-MTDC系统极间短路故障穿越策略分析

在基于环形直流电网的多端柔性直流输电系统中,极间短路故障严重影响系统的安全运行.虽然直流断路器可以迅速地隔离直流故障,但是残余过电流仍会构成威胁.残余过电流注入近故障端换流站,致使换流站触发过电压保护而脱网运行.此外,在直流断路器动作后,环网拓扑发生改变,直流潮流随之转移,需要考虑非故障线路的过载情况.针对上述问题,提...     

地铁杂散电流引起变压器直流偏磁电流的相关性分析

地铁运行过程中泄露的杂散电流导致附近地表电位发生改变,使各个接地变压器处于不同的地电位上,引发变压器的直流偏磁.为探究地铁杂散电流引起变压器直流偏磁电流之间的数值关系,针对地铁的双端供电模式的运行环境,研究地铁供电系统中杂散电流泄露方式与引起变压器直流偏磁的流通路径,揭示地铁运行过程中变压器直流偏磁的产生机理;基于双端供电的杂散电流分布离散模型,考虑杂散电流的泄露路径对变压器直流偏磁的作用机理,搭建杂散电流引起变压器直流偏磁电流的等效电阻模型,建立变压器直流偏磁电流随地铁运行工况变化的计算方程,实现由杂散电流引起的沿线变压器中性点直流电流的数值分析与计算;利用CDEGS仿真模型验证该模型的有效性,能够准确计算地铁站附近的变压器中性点直流偏磁电流,对地铁站、变电站的规划建设具有一定的指导意义.     

牵引供电系统建模与短路电流的仿真

由于牵引供电系统中感性和容性元件的存在,在发生瞬间、永久短路故障以及机车充电过程中,都会有不对称暂态电流冲击,这对基于电流变化量原理的保护判据将产生很大的影响,甚至导致保护的误动作。笔者基于EMTP对供电系统进行建模,分析了变压器对短路电流中暂态电流冲击的影响,考虑到实际电压器短路瞬间漏抗增大,对EMTP中的实际变压器做了一定的改进,最后得到的仿真波形与实际短路电流波形十分吻合。分析结果表明该模型具有很好的灵活性和较高的精确性,对基于电流变化量原理的保护以及误动作的排除等相关问题的研究具有十分重要的意义。     

保护继电器测试仪中的畸变波形产生电路设计

本文提出了一种利用软件计算辅助硬件合成的数字畸变波形合成电路的方法.可以模拟电力系统发生短路故障时含有高次谐波和直流分量的电流和电压,使保护继电器测试仪的功能更趋完善.     

感应发电机接入配电网的不对称短路电流峰值评估

短路电流计算是分布式发电接入配电网规划和保护的基础. 研究了感应发电机(IG)的不对称故障暂态特性, 推导配电网不对称故障时IG定子短路电流的解析式. 由于配电网不同位置发生短路故障时, 故障瞬间电压相位变化和发电机转速在故障过程中快速上升, 都将对IG注入电网的短路电流产生影响. 在计及配电网不对称故障后IG转子转速变化的同时, 利用转子运动方程和正负序静态等值电路, 得到了估计电网发生故障后IG的短路冲击电流算法, 最后利用电磁暂态分析软件中IG的5阶动态模型仿真验证该方法的正确性.     

基于Park变换和Teager能量算子的晶闸管逆变器保护新方法

在高压直流输电系统中,晶闸管逆变器直流差动保护误动于区外故障,以晶闸管逆变器作为研究对象,提出了基于Park变换和Teager能量算子的晶闸管逆变器保护新方法。首先,利用Park变换分析逆变器交流侧电流,建立和直流侧电流的平衡关系,提出主判据;其次,采用逆变器交流侧接地故障的零序电流和逆变器交流侧电流的Teager能量算子作为辅助判据;最后,通过PSCAD仿真将该保护和传统直流差动保护进行比较。结果表明：该保护可有效解决传统直流差动保护误动于区外故障的问题,对于直流差动保护不能动作区内的相间短路故障,该保护方法可正确动作。     

直流牵引供电系统行波保护研究

对于供电系统继电保护而言,如何提取并利用供电系统的故障信息是确保保护装置可靠性的关键因素。通过深人分析行波仅与传输线单位阻抗有关的传播特性,提取直流牵引供电系统的瞬变信息,建立了直流牵引供电系统的行波保护模型,克服了电流保护和di／dt-△I保护受线路总阻抗影响的弊端,从而提高了保护装置的可靠性和速动性。经现场试验,得到令人满意的结果。     

双馈风电场送出变保护动作特性仿真分析

作为双馈风机实现低电压穿越的重要措施,Crowbar保护的投入会导致短路电流频率发生偏移.而目前双馈风电场送出变仍使用常规变压器保护,风电场短路电流的频偏特性会导致基于工频量的传统变压器保护动作性能受到影响.选取全电流差动、故障分量电流差动和复合电压启动过流三种保护作为研究对象,在Matlab/Simulink中建立带Crowbar保护的双馈风电场送出系统和保护仿真模型,分析三相、两相以及匝间短路故障下,风电场短路电流频率偏移对三种保护的动作性能影响.仿真结果表明:全电流差动保护和故障分量电流差动保护电流差动元件和二次谐波制动元件均受到频率偏移的影响,导致动作时间延迟,而复合电压启动过流保护不能准确动作.     

考虑蓄电池Run-time等效模型的船舶直流应急电网短路电流计算

为计算直流应急电网不同故障类型下的短路电流,便于直流应急电网开关器件的型号以及相应的保护措施的选择,提出了一种考虑蓄电池Run-time等效模型的船舶直流应急电网短路电流计算方法。与传统蓄电池的Thevenin等效模型和PNGV(the partnership for a new generation of vehicles)等效模型相比,所提方法考虑了蓄电池容量衰减、温度、循环次数、存储时长、电流倍率、自身产热等多因素的影响,对蓄电池的故障等值电路进行了精确模拟。最后,利用实际的直流应急电网短路电流仿真和实验验证了所提方法的准确性,与Thevenin等效模型和PNGV等效模型相比,不同故障下蓄电池Run-time等效模型短路电流的计算误差更小。     

适用于柔性直流电网的新型限流式直流断路器

混合型高压直流断路器凭借损耗低、速度快、高可靠性等优势,成为直流领域中的重要方向.而现有断路器在减少电力电子器件冗余方面的贡献有限,并且未充分挖掘断路器的故障限流潜力.为解决上述问题,文中提出一种兼备限流及开断功能的直流电网保护动作设备.利用晶闸管来替代传统断路器中IGBT的大规模使用;通过主动短路的方式进行引流,达到减小故障时线路开关的电压电流应力的效果;通过加入限流电感抑制故障电流的上升速率.最后,在PSCAD软件中将所提拓扑应用于四端柔性直流电网,并与传统直流断路器进行对比,验证了所提拓扑的有效性与经济性.     

基于边界电流的柔性直流线路保护新方案

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电线路保护技术越来越受到关注,由于MMC-HVDC与传统高压直流输电有所差别,提出一种基于边界电流的新型柔性直流线路保护方案。通过对MMC-HVDC直流线路在不同位置发生各类故障时线路边界电流波形的变化特征进行分析,当线路发生内部故障时,其暂态过程中线路整流侧出口电流值明显大于逆变侧出口。当线路发生外部故障时,两端电流值则无明显差异。在此基础上,提出基于边界电流波形差异度的MMC-HVDC直流线路保护判据,并在PSCAD/EMTDC中搭建双端MMC-HVDC模型。大量的仿真结果表明,该保护方案能够正确地判别区内故障和区外故障,具有较高的可靠性。     

新型电力系统下能量路由器母线短路故障研究

能量路由器的直流母线短路故障类型多样,故障特性复杂,影响电网的柔性可控和安全稳定。针对能量路由器中模块化多电平变换器的母线短路,将故障过程按照谐振原理分为2个部分,分别进行理论分析,并根据对发生母线短路故障的模块化多电平变换器直流母线电容上R-L-C谐振电压以及故障点R-L-C谐振电流的理论推导,分析了数个关键系统元件参数对故障特性的影响,最后通过仿真对不同系统结构参数下的故障特性进行比较分析,验证了理论分析的准确性。     

直流与交流电气线路中铜导线短路痕迹的分析

直流电气线路及交流电气线路中铜导线发生短路故障时所形成的熔痕的组织特征不同,为区分二者之间的差别,利用模拟试验手段制备出金相样品,并采用宏观分析、金相分析等各种技术手段进行分析总结,归纳出二者发生短路故障时所形成的痕迹特征规律.模拟研究结果表明,直流线路一次短路熔痕的金相组织以细小的柱状晶为主,且孔洞较少;在交流线路中,一次短路故障形成的熔痕的金相组织胞状晶较多,且交、直流电气线路中铜导线发生短路故障时所形成的熔痕的组织特征明显不同,这些特征可用于实际鉴定工作中.