基于希尔伯特-黄变换的输电线路距离保护方案

微分方程算法采用集中参数的电阻和电感串联模型,可以实现快速动作.线路故障后的暂态期间,由于受到电压、电流互感器传变特性和线路分布电容等因素影响,微分方程算法计算出的阻抗会在实际值上下频繁波动,影响保护的可靠动作.针对这一问题,提出采用希尔伯特-黄变换(HHT)处理微分方程算法计算结果的方法.通过经验模态分解将代表高次谐波的固有模态函数分离出来,得到具有单调变化趋势的“残差”,再由此计算出故障线路阻抗.仿真结果表明,该方案能在线路故障后快速估算出具有较高精度的阻抗值.     

STATCOM保护系统设计

当STATCOM装置处于异常、紧急及故障等不同状态时,保护系统应采取不同的保护措施。当系统发生故障或大扰动时,装置可能工作于异常状态,此时应采用安全运行区内的正序电流控制。紧急状态下,采用了“封锁脉冲运行方式”。文中对STATCOM的综合保护系统的设计方案进行了分析和描述,其可行性已在实践中得到验证。     

抑制分布式静止串联补偿器对线路保护影响的方法研究

分布式静止串联补偿器(distributed static series compensator, DSSC)通过调节注入线路的电压可改变线路功率,优化电网潮流分布。针对现有交流线路保护算法难以适应DSSC串入线路运行的问题,提出了抑制DSSC对线路保护影响的方法。首先,分析了DSSC对交流线路保护的影响,证明了DSSC注入电压可能改变距离保护的阻抗测量值,导致距离保护有拒动或误动的风险。然后,提出了利用DSSC本体过流保护快速将DSSC旁路、或基于故障辅助判据主动将DSSC注入电压降为0的方法,以抑制不同类型的线路故障时DSSC对线路保护的影响。最后,基于硬件在环RTDS实时仿真平台以及浙江湖州DSSC示范工程现场进行试验,验证了所提抑制DSSC对交流线路保护影响的方法的有效性。     

改进dq变换法及在STATCOM中应用

针对传统dq变换法在检测电网三相不对称分量时存在的一些缺陷,提出一种新的检测方法,将单相电压通过一个微分器得到与该相电压正交的微分量,然后利用二者的正交关系直接通过数学关系求解出同步旋转角.该方法不仅适用于负载不对称系统,也适用于电源电压不对称系统.在检测过程中,不需要采用锁相环(PLL)电路获得同步旋转角,消除了PLL延时带来的影响,也不需要对三相电流进行移相,解决了移相带来的误差.将该检测方法应用于静止同步补偿器(STATCOM)控制器后,能有效降低接入点电压的不平衡度.仿真分析和实验结果表明所提出的方法在检测电流正序、负序分量时具有精度高、实时性强的特点,更适合于STATCOM的应用.     

STATCOM控制方法的研究

随着非线性负荷和冲击性负荷在电网中的广泛应用,电能质量问题成了电力系统研究的热点。从静止同步补偿器的基本结构和工作原理出发,简要介绍了电流控制策略和无功检测技术,提出一种基于瞬时无功功率理论的改进检测技术,取代传统的无功电流检测方法,消除了锁相环,简化了硬件电路的设计。利用MATLAB/Simulink软件建立了检测电路模型,分别对有畸变和无畸变的三相电源电压进行仿真,验证了改进检测方法的有效性。在此基础上,结合直流控制中的滞环控制,分别建立了感性负载和容性负载下的STATCOM系统仿真模型。仿真结果表明,所设计的补偿器具有良好的补偿效果。     

STATCOM并网支路串联电容器的实验研究

阐述了并网滤波支路串联电容器的静止同步补偿器(STATCOM)工作原理,分析了无功补偿电流与换流器逆变输出基波电压之间的关系,根据解析出的换流器反向调制特性,提出了串联电容器参数的选择方法。实验结果表明,与传统拓扑结构的STATCOM性能相比,并网滤波支路串联电容器的STATCOM具有直流电压要求较低,功率损耗较小等特点。     

基于实时数字仿真器的STATCOM控制保护闭环物理测试技术研究

实时数字仿真器(real time digital simulator,RTDS)将被控设备及电网用数字模型实现,通过I/O接口与控制器实时交互,对控制器在各种运行工况、扰动或故障条件下的功能和性能进行全面测试,评估被控设备与电网的相互作用。基于此,提出了基于RTDS的静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)控制保护闭环物理测试方案。测试了STATCOM的恒无功控制功能、恒功率因数控制功能、阶跃响应、无功冲击响应,并将试验结果与离线数字仿真和高压样机试验结果进行对比,证明了RTDS试验的有效性。     

STATCOM并网侧LCL谐波抑制器新设计方法北大核心

研究静止同步补偿器中并网侧电流谐波抑制器的技术问题,主要研究了静止同步补偿器中LCL型谐波抑制器新的设计方法,并结合Matlab的分析方法对LCL谐波抑制器的数学模型和各参数的选择进行了研究;同时在保持总电感量相同的情况下,对LCL谐波抑制器和L谐波抑制器的性能进行了对比研究,并得出LCL型谐波抑制器有着显著的优势;搭建了静止同步补偿器系统仿真模型,进行了仿真对比验证;最后通过基于DSP的实验平台进行试验并对试验电流波形进行FFT分析,验证了上述理论分析的正确性和有效性。     

STATCOM保护系统新进展

在研究了国内外有关静止补偿器(STATCOM)保护系统的文献的基础上,分析了STATCOM的硬件特点及对保护系统的要求,为充分发挥STATCOM在电力系统中的作用,提出了装置的4种运行状态的划分方法,以及将原有保护和某些控制功能相结合的综合保护体系——反故障系统的概念。     

链式STATCOM的SVPWM方法分析与实现

大容量静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,简称STATCOM)要求PWM策略避免过高的开关损耗,输出电压的谐波含量必须也很小.空间矢量脉宽调S0(Space Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM)具有算法简单、谐波含量少、开关损耗小等特点,且适合数字化实现.在SVPWM的基本原理和工程算法的基础上,构建了基于链式STATCOM的Matlab/Simulink仿真模型,结合STATCOM样机,对该方法进行了实验研究.仿真和实验结果表明,基于SVPWM控制方法的STATCOM装置可有效地补偿电网中的基波无功及谐波电流,且谐波含量少,开关损耗小,是STATCOM中的理想选择.     

基于暂态电流谱能量的母线保护新原理

提出了一种基于故障暂态电流的母线保护新原理。利用小波变换提取母线上各回路故障暂 态电流高频分量,通过比较各暂态高频电流在一定时窗内的谱能量实现母线内、外部故障的快速、 可靠判别,从根本上避免了电流互感器饱和问题的影响;结合一个半断路器母线接线方式,给出了 相应的母线保护方案;通过ATP-EMTP对实际电网的大量仿真计算,验证了所提出原理的正确性 和有效性。     

分布式参数输电线路电磁暂态分析新方法

根据函数逼近原理,输电线路的电报方程可以整理为一组正交基的线性组合。文章采用Daubechies正交基,经过投影变换,映像到与依赖于时间变量的和建立在确定架构的函数空间,与输电线路的电压和电流相关的微分方程被转换为代数矢量方程。从而,建立起每一单元的投影等效模型,然后可以在投映域中对输电系统的暂态进行计算。利用EMTP仿真验证了所建议的方法。     

基于时频矩阵相似度的输电线路暂态保护方法

为提高传统暂态保护方法的可靠性,综合运用宽频带暂态信号在时域和频域上的故障信息,提出一种输电线路保护新方法。该方法利用S变换提取宽频带暂态信号在不同时段不同频带下的故障信息,通过构造时频矩阵来反映暂态信号的时频变化特性;利用奇异值分解提取时频矩阵的时频特征,并减少矩阵冗余量;将奇异值矩阵与样本库矩阵进行时频特征匹配,计算矩阵相似度;根据矩阵相似度判别区内外故障。仿真结果表明,该暂态保护方法能准确快速识别区内外故障。     

基于小波分析的特高压直流输电线路双端电压暂态保护

分析云广直流输电线路和边界的频率特性,结果表明当故障发生点与保护安装点的距离大于一定值时,线路对某频率的高频信号衰减作用将大于本侧边界对该频率高频信号的衰减作用,据此提出用保护元件区分对端区内外故障的特高压直流线路暂态保护原理。分析和仿真试验表明该暂态保护原理能够保护线路的全长。通过比较两端检测到的故障暂态信号,判断故障位置更靠近整流侧还是逆变侧;对检测到的对端故障电压暂态信号进行多尺度小波变换,利用高频段小波能量与低频段小波能量不同构造区内外故障判据;根据故障后两极线上暂态电压之间的差异构造故障选极判据。仿真结果表明所提方法具有良好的反映过渡电阻的能力。     

基于小波-形态学的串补线路超高速保护新原理

提出了一种串补输电线路的超高速保护新方法,利用小波作为前置滤波单元,有效检测出高频突变量的同时较好地抑制了信号中的稳态分量,数学形态学中的多分辨形态梯度可用来进行边沿检测,突出波形的暂态特征。作者将二者有机结合提取暂态信号中多个频段的谱能量,实现了区内外故障的识别。ATP仿真结果表明该方法对超高压输电线路中不同位置的各种故障均有较好的适应性,该算法的计算量较多尺度小波变换的计算量小,有利于工程实现。     

基于母线关联出线暂态频谱信息的UPFC线路纵联保护

统一潮流控制器(UPFC)作为新一代柔性交流输电系统元件在输电线路中逐渐应用,需要对含UPFC线路的保护原理进行深入研究。通过分析UPFC对线路故障暂态影响,得出高频分量经其串联侧时发生严重衰减,使仅利用单端暂态量的保护可靠性下降。分析母线关联出线的故障暂态特征可知,同一母线的故障侧线路与非故障侧线路的电流频谱分布存在明显差异。通过采用小波能量熵提取母线各出线暂态信息,提出一种适用于含UPFC线路的方向纵联保护方案。仿真结果表明,该方案可准确识别区内、外故障及母线故障,在不同过渡电阻、故障初始角等故障情况下,均具有较好的灵敏性和可靠性。     

一种基于固有频率的超高压线路相间保护方案

在分析影响固有频率因素的基础上,提出了一种利用固有频率的超高压输电线路相间故障保护方案。理论分析表明,故障后产生的各种频率信号中,固有频率信号是明确的,且信号较强,便于采集。该方案利用线路两侧的固有频率主频差和阻抗判据区分区内、外相间故障,可以有效提高区内故障时保护的动作速度,同时保证区外故障时保护不误动。该方案不受系统振荡、负荷电流、故障时刻、过渡电阻、故障点位置和系统运行方式的影响,受电流互感器饱和的影响较小。ATP仿真和MATLAB分析验证了该方案的有效性。     

输电线路单端暂态量保护

在阐明单端暂态量保护内涵和优越性的基础上,系统介绍了距离保护和边界保护这两类输电线路单端暂态量保护的研究现状,重点分析了最新的数字信号处理技术（如小波变换、数学形态学等）在单端暂态量保护中的应用特点,最后展望了单端暂态量保护的研究前景和难点。     

串联电容补偿线路的相差保护特性研究

高压输电线路上靠近串补电容处发生故障时,由于电容的补偿作用,线路两端电流、电压的相位差可能达到180°,远远超出了传统相差保护的整定值,导致保护无法判别故障。为此,作者提出一种改进算法,对故障时的暂态电流信号进行小波变换,获取暂态相位差值作为保护动作的依据,并考虑了金属氧化物变阻器不能导通时串补电容对保护性能的影响。仿真结果表明,改进算法能快速准确地判断故障区域,弥补了传统保护的缺陷,且不受串补电容补偿度、安装地点的影响,对普通线路同样适用。