一种新的谐振接地系统单相接地故障选线方法

为解决谐振接地系统单相接地故障在小故障合闸角情况下选线准确率不高的问题,利用集合经验模态分解(EEMD)和希尔伯特变换在频带分析方面的优势,提出了一种新的谐振接地系统故障选线方法。通过分析单相接地故障时暂态零序电流的分布特征,比较系统暂态电容电流与衰减直流分量的能量大小,自适应将能量较大的信号用于故障选线。暂态电容电流能量大时通过比较暂态电容电流的极性确定故障线路;衰减直流分量能量大时通过比较消弧线圈与初选线路衰减直流分量的能量确定故障线路。分别对不同故障合闸角,不同过渡电阻的单相接地故障进行了仿真验证。仿真结果表明,该方法选线准确率高,在小故障合闸角情况下亦能准确选线,具有一定的应用价值。     

综合暂态与工频信息的谐振接地系统小电流接地故障选线

对于谐振接地系统,利用工频电流的小电流接地故障选线方法不再适用,而受现场普遍存在的电压互感器/电流互感器接线极性反接问题影响,利用暂态电流极性比较与暂态无功功率方向的选线方法也易出现误选。文中在分析过补偿方式谐振接地系统中接地故障暂态与工频零序电流/无功功率分布差异的基础上,提出两种综合利用故障暂态与工频分量的全信息量选线方法,即:与任一其他线路暂态零序电流极性关系与工频零序电流极性关系均不一致的线路为故障线路;或暂态无功功率与工频无功功率流向不一致的线路为故障线路。两种方法均可有效避免因电压互感器/电流互感器接线极性反接或不确定造成的误选,扩大了对现场条件的适用性,提高了选线可靠性。仿真与现场数据验证了算法的有效性。     

基于暂稳态电流幅值比较的谐振接地系统故障选线方法

针对传统单相接地故障选线方法因互感器极性反接而误动或拒动的问题,提出一种基于零序电流幅值比较的选线方法。根据谐振接地系统单相接地故障等值电路,计算各线路出口处零序电流工频分量与暂态分量的幅值之比,分析各线路出口处零序电流的幅值特征,得出所有健全线路零序电流暂态分量与稳态分量的幅值之比相等,且明显小于故障线路零序电流暂态分量与稳态分量的幅值之比。该方法仅利用了零序电流幅值信息,实现简单,不受零序互感器极性的影响。通过MATLAB仿真和现场数据验证了方法的正确性。     

基于暂态电流波形斜率的中压柔性直流配电线路故障定位方法

为了提高中压柔性直流配电网的安全稳定运行能力,提出了一种基于暂态电流波形斜率的中压柔性直流配电线路故障定位新方法。通过分析时域内的单极接地短路故障、双极短路故障暂态特性,发现不同故障类型下暂态电流突变点的波形切线斜率不受电容放电形式的影响,暂态电流波形切线斜率与故障点位置构呈反比例型函数关系。利用正、负极电压梯度判别故障类型与故障极,针对不同故障类型,利用线路两端故障暂态电流波形的切线斜率求解故障距离。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方法的有效性与准确性,其能够在不同故障类型、不同故障距离、不同过渡电阻的情况下精确定位故障点位置。     

基于小波包方法的配电网故障选线与仿真研究

配电网单相接地故障选线问题一直未能很好地解决。在分析配电网发生单相接地故障暂态特征基础上,对中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障进行了仿真。介绍了一种利用小波包分解暂态零序电流的故障选线方法。该方法利用小波包对各条线路的暂态零序电流进行多层分解,按照能量最大的原则确定各线路暂态零序电流分布集中的特征频带,在征频带内进行幅值与极性综合比较选出故障线路。通过MATLAB仿真表明,该方法可以准确实现故障选线,具有较高的灵敏度,且不受过渡电阻、故障合闸角及电弧的影响。     

一种利用衰减直流分量的谐振接地系统故障选线方法

高频暂态量故障选线方法利用的是故障产生的高频分量。当在电压过零附近发生单相接地故障时,引起的高频分量将很少,高频暂态量选线方法灵敏度会大大下降。但电压过零附近故障会引起较大的衰减直流分量,可以构成基于衰减直流分量的暂态量选线方法。分析与仿真表明:对于经消弧线圈接地的小接地电流系统,当线路不在电压最大值附近发生单相接地故障时,故障线路上的衰减直流分量很大,而非故障线路上的衰减直流分量很小;当母线故障时,所有线路上的衰减直流分量都将很小。提出了一种利用衰减直流分量的故障选线方法,用来克服现有高频暂态量选线方法在电压过零附近故障时灵敏度低的缺点。该方法与高频暂态量选线方法集成可以形成完善的故障选线方案。     

不接地系统高阻接地故障特征及选线适用性分析

在不接地系统中,相比于低阻接地故障,高阻接地故障电流更小,故障点更不稳定,故障选线难度更大。基于故障等值电路,分析了不接地系统高阻接地故障工频及暂态电流特征,并对故障与健全出线的故障工频及暂态电气量进行了比较。得到了故障电流随不同故障条件(过渡电阻、线路电感、系统对地电容、故障初始相角)的变化规律。证明了现有常用的暂态电流幅值比较、极性比较以及暂态功率方向判别等选线方法仍适用于不接地系统高阻接地故障。若借助故障工频电气量辅助选线,可提高选线可靠性。最后,利用仿真验证了故障特征及选线方法的正确性。     

一种基于改进阻抗法的直流微网故障定位方法

直流配电网故障定位是排查故障、保障线路安全和保证供电质量的关键。文中研究了现今直流微网中的故障定位技术,在基于电压源换流器的直流微网中分析了单极故障和极间短路故障时的故障响应特性,提出了一种利用换流器出口侧电容放电过程,提取其中的故障电压电流信息计算线路电感值从而确定出故障位置的新方法。根据电压关系将故障过程分段,利用暂态电流的变化率进行故障选线,再根据故障电路的二阶响应过程,确定出故障位置。在PSCAD/EMTDC中进行了仿真验证,结果表明,定位算法能够准确识别出故障类型以及故障线路并精确定位出故障位置。极间短路故障的定位误差在0.5%以内,单极接地故障的定位误差在3%以内。     

高压直流双线并联运行故障选线策略

针对高压直流输电工程中双线并联运行方式,在总结了交流小电流接地选线经验的基础上,分析了已投运直流输电工程线路故障的特征,提出了双线并联运行故障选线策略,并将其分为与行波保护及电压突变量保护相配合的暂态故障选线策略和与线路低电压及线路纵差保护相配合的整流侧稳态故障选线策略以及逆变侧稳态故障选线策略三部分,阐述了上述三部分故障选线策略的逻辑,RTDS仿真模型验证了高压直流双线并联运行故障选线策略的正确性.     

基于极性能量相关性的配电网故障选线

利用故障线路暂态零序电流波形极性能量与非故障线路差异原理,提出基于馈线暂态零序电流极性能量相关性识别接地故障线路的新方法。小波包分解故障前后一个工频周期的馈线暂态零序电流,将最外层不同频带系数等间隔划分为若干小块,求出极性能量,得到时频谱矩阵,形成线路间故障综合相关系数选线判据,实现故障选线。MATLAB仿真结果表明:极性能量充分利用暂态零序电流局部时频特性,克服暂态零序电流微弱、小故障合闸角和电弧、高阻接地等因素影响,有效地提高了选线的准确度和可靠性。     

直流断线故障下海上风电经柔性直流送出系统的暂态特性

断线故障为常见的直流故障类型之一,研究该场景下海上风电经柔性直流送出系统的暂态响应特性对于系统的保护方案设计有着重要参考价值.首先,分析了直流母线正极断线故障下短路电流产生机理,推导了非故障极短路电流表达式,并分析了接地阻抗参数对该短路电流特性的影响.其次,研究了故障期间风电场侧与电网侧换流站交直流侧暂态电压演变特性....     

基于新型直流风电机组的串联型全直流发电系统设计研究

通过直流风电机组(DC wind turbine, DCWT)建设直流风电场实现风能的直流汇集与直流传输是海上风电系统的主要发展方向之一。为了使DCWT具备高压绝缘隔离、能量双向流动以及直流短路故障自清除能力,提出了一种适用于串联型全直流发电系统的新型DCWT拓扑。该DCWT拓扑采用了H桥结构的DC/DC变换器代替传统的隔离型DC/DC变换器,将DCWT直接串联并加以调制实现低压直流到高压直流的变换。基于PSCAD/EMTDC搭建了基于新型DCWT的串联型全直流发电系统仿真模型。经风电系统的DCWT在输出功率均衡、输出功率不均衡、高压直流母线电压波动等稳态运行工况以及故障DCWT动态切入切出等故障运行工况下的仿真,验证了该DCWT的输出特性、系统的运行特性以及系统对故障DCWT的处理能力,提高了直流风电场的运行可靠性与灵活性,为直流风电场的建设提供了一种切实可行的解决方案。     

基于模块化隔离型DC/DC变换器的海上直流风电场并网方案

与传统的海上风电场采用中压交流系统汇集电能不同,海上直流风电场采用直流系统实现电能的汇集和远距离传输。为减小海上风电场的投资,提高其运行效率,设计了一种基于模块化隔离型DC/DC变换器(MIDC)的新型海上直流风电场并网方案。首先,对三种可能作为MIDC子模块的DC/DC变换器进行了参数设计和对比分析,最终确定了LLC串并联谐振变换器作为MIDC子模块的拓扑。在此基础上,设计了MIDC的控制系统,在实现MIDC子模块间均压和均流的同时,实现了对风力发电机组输出功率的最大功率跟踪。最后,通过仿真验证了所设计的海上直流风电场并网方案的可行性和所设计的MIDC控制系统的有效性。     

全直流海上风电场高升压比DC/DC变换技术综述

采用直流汇聚、直流传输的全直流海上风电场,可以避免使用笨重的工频交流变压器,在功率密度、建设成本、系统损耗等方面具有较大的优势,因此基于直流汇聚、直流传输的全直流海上风电是目前海上电能传输的研究热点。在全直流海上风电系统中,风机端口电压需进行高变比升压后才能远距离传输,所以高升压比DC/DC变换器是整个风能变换传输系统中的重要环节。首先从变比、容量、故障隔离等角度对适用于全直流海上风电的直流变换器进行需求分析。其次对各种直流变换器的拓扑实现进行总结分类,并指出各种拓扑的优缺点以及应用前景。最后对各种拓扑结构及控制方法进行比较,对未来适用于全直流海上风电场的高升压比直流变换器进行展望。     

基于储能和无功优化的直驱机组海上风电场低电压穿越策略

针对直驱永磁机组海上风电场中的低电压穿越问题,提出了一种基于储能和无功优化控制的低电压穿越控制方案。采用锂电池作为分散式储能设备,吸收故障时刻直流母线上多余功率;同时以网侧变流器输出有功功率、直流母线电压、机端电压作为评价指标,对风电场中各台风电机组低电压穿越能力进行评估,优化控制各台机组的无功出力,从而有效抑制电网故障时机组直流侧电压上升,同时支撑并网点电压恢复。以某海上风电场为例进行仿真分析,仿真结果表明了该方案能显著提高风电场低电压穿越能力。     

海上风电直流汇集DC/DC系统实时仿真方法

随着深远海风电的开发与快速发展,采用柔性直流输电技术逐渐成为海上风电系统的首选方案。然而,海上风电及其输电系统的安全运行仍面临严峻的挑战。实时仿真技术能低成本、快速模拟各种复杂运行工况,得到越来越多的关注。直流汇集DC/DC系统是海上风电系统中的关键设备,其复杂的级联结构、数量众多的元件和更高的开关频率都给实时仿真带来了巨大的挑战。为此,提出一种海上风电直流汇集DC/DC系统实时仿真方法,通过仿真算法的并行设计和等效模型的构建两个步骤,实现大规模海上风电直流汇集DC/DC系统的小步长实时仿真。首先,将EMTP算法重新设计为适用于实时仿真的并行算法,并基于此构建直流汇集DC/DC系统子模块的等效模型。其次,根据子模块之间的串联耦合关系,构建直流汇集DC/DC系统的多端口等效模型。最后,在CPU-FPGA异构实时仿真平台中进行海上风电直流汇集DC/DC系统在多种工况下的实时仿真,并与PSCAD/EMTDC离线仿真结果进行对比,验证了所提实时仿真方法的准确性和高效性。     

辅助经VSC-HVDC并网的海上风电场故障穿越的动态制动电阻参数设计与控制策略

目前海上风电大规模远距离传输越来越多地应用基于电压源型换流器的高压直流输电系统（VSC-HVDC）。介绍了目前含VSC-HVDC的海上风电穿越岸上交流故障的研究方法,提出了一种利用动态制动电阻（dynamic braking resistor,DBR）抑制岸上交流故障期间直流线路的过电压,从而辅助风电场穿越岸上交流故障的改进控制方法,该方法能够无通讯地同时调节DBR功率和风电场输出功率。提出了能够满足直流过电压幅度和下降速度要求的DBR参数设计方法和控制策略。不同工况下的仿真验证了所提控制策略的正确性。     

基于谐波注入信息传递的海上风电柔直并网故障穿越方法

海上风电柔直送出系统在交流电网发生故障时应该具备故障穿越能力.然而,风电场和柔直系统中的多类型换流设备在没有高速通信的情况下,很难协同控制实现系统低电压穿越过程中的直流电压稳定.因此,提出基于谐波注入信息传递的海上风电柔直送出系统故障穿越协调控制方法.在故障期间,风电场侧换流器检测到直流电压超过阈值后降低风电场交流电压幅值,并向系统注入谐波,使得风电机组换流器根据不同谐波阈值协同限制注入电网的功率,实现无通信条件下系统多换流设备协同的故障穿越.通过与常规的只由风电场侧换流器单独降功率的方法进行比较,在电网的各种故障类型下,所提方法可以更快速地将柔直直流电压限定在允许范围之内,系统可实现安全、可靠的故障穿越.     

海上风电经柔性直流联网系统受端交流故障穿越协调控制策略

针对海上风电经柔性直流联网系统受端交流故障导致的直流过电压问题,提出了直流过电压协调抑制策略。针对单极直流过电压,通过合理切换双极MMC控制模式,可使故障极MMC主动维持直流电压稳定。并设计了风电场精确减载控制策略,以保证非故障极MMC满载运行,从而降低单极MMC退出对受端交流电网的影响。针对双极直流过电压,设计了一种基于本地直流电压测量信息的风电场减载控制策略,即根据直流电压变化率及偏差量主动降低风电场有功出力,以抑制直流电压上升率及幅值。并提出了附加桨距角控制及其参数选取原则,使风电场与各换流站内电容共同维持直流电压稳定,提高系统故障穿越能力。最后,基于RTLAB OP5600实时数字仿真平台搭建了系统仿真模型。不同受端交流故障情况下的仿真结果表明,所提直流过电压协调抑制策略可保证直流电压在安全运行范围,维持系统安全稳定运行。     

适用于双馈风电场联络线故障选相方法

双馈风电机组复杂的故障电流特性使得应用于双馈风电场联络线上的传统选相元件性能严重劣化,难以满足双馈风电场联络线保护与重合闸的选相需求。根据双馈风电机组的低电压穿越控制策略,分析了传统选相元件应用于双馈风电场联络线面临的缺陷。提出了基于相间电压突变量和相电压突变量幅值比较的故障选相新方法。根据双馈风电场侧保护安装处相电压突变量与相间电压突变量之间的比例关系,构建了故障相别选择系数,并利用故障相别选择系数在不同电网故障类型下的特征,以实现故障选相。仿真结果表明,所提选相元件可以可靠地选出故障相。