实用化的微网单相接地短路故障识别

为解决分布式电源微网在并网运行下快速感知公共配电网单相接地短路故障,确保公共连接点PCC处的有效保护,提出了一种故障分量加dq坐标变换的单相接地短路识别方法。利用PCC处的工频三相电压推算故障相故障分量电压,判别是否发生不对称短路故障,对三相故障分量电流进行正序、负序及零序分解,利用故障分量电压的有无决定是否进行零序电流补偿并进行dq变换,构造出故障电压、电流特征量判定单相接地短路故障,根据正、负序故障分量电流相位关系实现故障选相。仿真结果表明,基于故障分量和dq变换的单相接地故障识别方法是有效的和实用的,该方法能准确识别单相接地故障,实现故障选相,从而为微网的运行提供参考依据。     

实用化的微网单相接地短路故障识别EI北大核心CSCD

为解决分布式电源微网在并网运行下快速感知公共配电网单相接地短路故障,确保公共连接点PCC处的有效保护,提出了一种故障分量加dq坐标变换的单相接地短路识别方法。利用PCC处的工频三相电压推算故障相故障分量电压,判别是否发生不对称短路故障,对三相故障分量电流进行正序、负序及零序分解,利用故障分量电压的有无决定是否进行零序电流补偿并进行dq变换,构造出故障电压、电流特征量判定单相接地短路故障,根据正、负序故障分量电流相位关系实现故障选相。仿真结果表明,基于故障分量和dq变换的单相接地故障识别方法是有效的和实用的,该方法能准确识别单相接地故障,实现故障选相,从而为微网的运行提供参考依据。     

基于叠加原理的配电网短路电流计算

根据配电网的结构特点,提出了一种利用叠加原理计算配电网短路电流的方法。该方法首先将短路故障分解为正常运行方式和具有一个电压源的故障分量,然后利用故障前的三相潮流计算结果并结合故障边界条件计算出故障点的短路电流,该短路电流作为附加的注入电流叠加到故障节点,利用回推前推法计算出短路后各支路电流和节点电压。 所提出的方法采用abc三相模型,克服了传统的对称分量法应用于配电网短路电流计算所遇 到的困难。而且该方法符合配电网的结构特点,能够适应于大规模配电网的短路计算,具有 很高的效率。     

基于二次注入的配电网接地故障有源电压消弧方法

针对中性点非有效接地配电网中存在的单相接地故障消弧问题,提出了一种基于二次注入的配电网接地故障有源电压消弧方法。该方法通过向配电网中性点注入工频电流来达到单相接地故障消弧目的,确保电网安全稳定运行。注入电流的参考值由二次注入特定电流的方法得到,将注入电流偏差信号通过比例谐振控制器,驱动逆变器开关管产生逆变电流,经滤波电路后注入电网中性点,抑制故障点电压和电流到零。仿真及10kV接地故障实验表明,该方法响应速度快、灵敏度高,能补偿配电网接地故障电流的无功电流分量、有功电流分量及谐波分量,实现瞬时接地故障快速可靠灭弧。     

具备接地故障电流转移功能的配电网柔性多状态开关设计方法研究

针对配电网单相接地故障电流在柔性互联配电网之间流通,导致故障影响范围扩大,负荷供电可靠性降低的问题,提出利用柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMS),同时实现接地故障电流转移和负荷转供。若互联的两个配电网同时发生单相接地故障,利用FMS的双向流通性,可实现双重故障清除。根据瞬时功率理论,在dq0坐标系下,通过控制FMS的dq轴输出分量,可实现互联配电网之间的有功和无功功率交互。通过控制FMS的0轴输出分量,可柔性改变接地故障电流的流通路径,使流过故障点的电流为0,实现故障电弧抑制。利用0轴分量与dq轴分量相互解耦的关系,实现接地故障电流转移和功率交互的协同控制,在抑制故障电弧的同时,保障了受故障影响负荷的供电可靠性。仿真验证了所提方法的可行性和有效性。     

含多感应发电机的配电网短路计算对称分量法

短路电流计算是分布式电源接入配电网规划和保护的基础。文中根据感应发电机(IG)的故障响应特性,建立IG短路计算的序分量电流源模型;比较不同短路比下配电网发生短路故障时IG端电压和故障电流的响应,揭示出IG短路电流与配电网的耦合关系。应用叠加原理研究IG与配电网正负序网络的交互作用,推导了计及负序电压的故障点短路电流序分量计算公式,提出计算含多IG配电网短路电流的对称分量迭代算法。采用PSCAD/EMTDC仿真软件中IG的5阶动态模型仿真验证了该方法的正确性。     

基于零序电流的单相接地故障定位系统

基于对称分量法对配电网输电线路发生不对称接地故障时零序分量进行分析,提出基于零序电流的配电网故障定位方法.基于零序电流的故障定位方法适用于中性点不接地系统发生单相接地故障时的故障定位,阐述零序分量的原理与特点,介绍零序电流采集系统的基本构成及对于零序电流的滤波放大处理方法,分析零序电流相位的提取与计算,最后总结了零序分量在相位法故障定位的特点及应用前景.     

新型微电网外部短路故障保护方案

结合微电网与配电网的隔离策略,提出了一种基于正序故障分量原理的新型微电网外部短路故障保护方案。该原理分别提取微电网与配电网之间的联络线两端的正序故障分量进行阻抗计算,然后利用阻抗角构成的新判据确定是否发生微电网外部故障。该原理无需考虑负荷电流和故障电阻的影响,克服了微电网故障时短路故障电流小以及潮流双向流动的问题。同时采用正序故障分量电流幅值差动保护作为阻抗角保护判据的启动判据,构成了一套完整有效的微电网外部短路故障保护方案。用PSCAD/EMTDC建立一个连接配电网的微电网仿真模型,进行各种短路故障仿真,仿真结果验证了所述保护方案的正确性和有效性。     

考虑参数不对称的配电网单相接地故障柔性消弧方法

为了解决配电网参数不对称导致的中性点位移过电压以及消弧不彻底的问题,在配电网正常运行时利用闭环控制对中性点电压进行调控,自动跟踪配电网结构参数的变化,实现不平衡电压的快速精准抑制。设计注入电流反馈控制环节,结合不平衡电压调控过程以及故障后的零序电流和零序电压,仅注入一次电流便可实现故障辨识、故障选相并求得故障可靠消弧所需的注入电流参考值。仿真分析验证了闭环控制能够有效跟踪、抑制中性点不平衡电压,所提柔性消弧方法在系统参数不对称的情况下,故障判别精度高,故障消弧效果良好。     

交流系统短路故障下MMC对短路电流的影响及抑制策略

基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统(MMC-HVDC)接入交流系统可能会对交流断路器清除短路故障造成影响。基于MMC的拓扑结构和控制策略,分析了交流系统短路故障下MMC对交流断路器的影响。然后,研究了交流系统发生对称短路故障时,MMC的运行工况对短路电流的影响,发现MMC对短路电流的贡献主要来源于MMC向交流系统注入的无功功率。接着,研究了交流系统发生非对称短路故障时,MMC在不同运行工况下贡献的三序短路电流的计算方法,得出MMC阀侧零序和负序电流为0,阀侧正序电流是三相对称的且大小由运行工况决定的结论。最后,提出了交流系统对称短路和非对称短路故障下抑制MMC贡献的短路电流的控制方法,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所得结论的正确性以及控制方法的有效性。     

电网短路故障时交流励磁风力发电机不脱网运行的励磁控制策略

提出一种电网短路故障时保持交流励磁风力发电机不脱网运行的新型励磁控制策略。分析了电网短路故障时交流励磁发电机的暂态物理过程和转子过电流的原因。改进控制方案从限制电网故障时定子工频过电流的角度出发,有效限制了由定子电流工频分量引起的转子电流交流分量,同时利用发电机定子电阻对定子磁链暂态直流分量进行灭磁,实现了故障时避免转子出现过电流的目的。建立了2 MW商用交流励磁风力发电系统仿真模型,在电网对称故障和非对称故障条件下,对"crowbar protection"方案和该文所提方案进行了仿真对比研究。仿真结果验证了该文所提改进方案的有效性,实现了电网故障期间发电机转子励磁变频器的安全运行,提高了交流励磁风力发电系统在电网故障时的不间断运行能力。     

基于状态估计的含DG配电网故障定位

DG的接入使得配电网故障定位更加复杂。提出了一种基于状态估计的配电网故障定位方法。首先分析了状态估计在配电网故障定位的方程,提出了故障定位的伪量测方法,即固定某些量测量不变,从而减小状态变量的计算量。其次分析了配电网中接入DG后其对短路电流的影响,并给出了相应的表达式,建立了基于状态估计DG伪量测数学模型,该模型利用量测误差对故障进行定位,误差最小的节点确定为故障节点。最后利用含DG的IEEE 34节点对系统进行了仿真,分析了系统正常运行时、发生三相平衡故障时和发生相间短路时的故障定位情况,说明了所提方法的准确性和可行性。     

大型火力发电厂入地短路电流影响因素研究

针对发电厂发生接地故障时入地短路电流数值越来越大,导致采取通用防护措施后跨步电位差、接触电位差不能满足设计规范值的问题,以某6x1 000 Mw 装机容量的大型火力发电厂为研究对象,利用对称分量法计算不同类型接地短路故障时各点短路电流,分析接地电阻和中性点经电抗接地对入地短路电流的影响,为发电厂的接地网设计、断路器选型...     

基于不平衡过电压动态抑制的谐振接地配电网单相接地故障保护新方法

现有配电网单相接地故障保护技术在高阻接地故障时无法可靠启动,选相与选线结果易受三相不对称的影响。针对这一问题,提出了基于不平衡过电压动态抑制的谐振接地配电网单相接地故障保护新方法。在三相不平衡过电压动态抑制的基础上,分析了故障前后注入电流与馈线零序电流特征。根据故障发生后注入电流变化量特点构建了接地故障动态感知判据,利用注入电流变化量的相角与幅值分别进行故障相识别与过渡电阻计算,通过比较各馈线零序电流变化量有效值进行故障选线。通过PSCAD/EMTDC仿真软件对所提方法进行验证,结果表明所提方法能够准确识别高阻接地故障,选相与选线结果不受三相不平衡与系统对地电容大小影响。     

电网电压三相不平衡时FMSS正负序电流补偿型VSG控制

柔性多状态开关（FMSS）是一种取代传统联络开关应用于现代配电网的新型电力电子设备,能够优化现代配电网分布式电源的消纳和调控。和传统控制算法相比,采用VSG控制的FMSS不受弱电网环境下锁相环性能恶化的影响,在低电网强度下能够向电网提供频率支撑,从而增强系统的稳定性。FMSS作为接入配电网的装置,当电网电压发生三相不平衡现象时,传统VSG控制下的FMSS输出电流、功率会发生明显的波动,并网点的效率会大大降低。针对此问题,以模块化多电平变流器（MMC）结构为基础,在VSG控制策略的基础上引入正负序电流补偿,分别实现不平衡电网下FMSS输出电流、有功功率及无功功率的稳定。最后,通过Matlab/Simulink搭建四端FMSS模型,利用仿真验证所提控制策略的有效性。     

基于FMSS的配电网馈线互联控制策略

现有的电力系统配电网亟需解决分布式电源大规模接入的问题,由于目前配电网一般设计时采用闭环方式,运行时采用开环方式,造成配电网内部会出现严重的馈线功率不平衡问题,常规开关等传统调控方法难以有效解决这类问题,而柔性多状态开关可以有效平衡馈线负载分配。针对这一问题,文中提出一种基于柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)的配电网馈线互联控制策略。在探讨了FMSS接入配电网原则与拓扑结构的基础上,研究了开关和两边馈线实现功率交换的机理,设计了相应的控制策略使得FMSS可以同步实现配电网有功潮流调节与无功补偿。搭建了FMSS的仿真模型与试验平台,从而对配电网馈线互联控制策略的可行性与有效性进行验证。试验结果表明,文中提出的基于FMSS的配电网馈线互联控制策略能够较好地实现有功潮流调节与无功补偿。     

基于二次扰动的配电网单相接地故障有源电流消弧方案

采用有源电流注入是谐振接地配电网单相接地故障时有效抑制残余电流的措施,但注入电流严重依赖于配电网对地参数的测量精度。提出了一种不需要测量配电网参数,通过二次电流扰动直接计算单相接地故障时注入指令电流,进而实现配电网单相接地故障的有源电流消弧方案。利用有源逆变装置在配电网正常运行时二次注入同相异幅工频电流,根据中性点的偏移电压与故障相电压的电路关系,直接得到各相的指令电流;设计了采用幂次趋近律滑模控制策略的有源电流消弧的控制系统,并分析其稳定性。仿真与实验结果均表明：应用所研究的二次电流扰动法确定的有源消弧系统注入电流指令值,具有较高精度,可不依赖于配电网的测量参数;采用滑模控制策略较PI控制策略具有更好的响应特性,能够实现单相接地故障时有效抑制残余电流的需求,有助于故障电弧的熄灭。     

含双馈风电机组的电力系统短路电流实用计算方法

分析了电网发生对称短路故障时双馈风电机组的电磁暂态模型和定、转子磁链的故障暂态过程,推导出不同定子电压跌落程度下双馈风电机组定子短路电流的表达式,提出可有效减小短路电流计算误差的定子电压跌落系数修正方法,并通过仿真计算验证了修正后短路电流表达式的准确性。提出了含双馈风电机组的电力系统发生对称短路故障时的短路电流实用计算方法。以故障点为分界,将电力系统简化等值为含发电机支路和系统支路的二支路网络,求取发电机支路和系统支路短路电流周期分量的运算曲线,确定短路点短路电流周期分量的幅值,推导了短路点短路电流非周期分量和转子频率分量的表达式。     

不对称短路故障下非故障6 kV电动机速断保护动作行为分析

根据对称分量法,分析了单相接地短路和两相接地短路两种不对称短路故障下的电压向量。对6 kV电动机在不同序电压下的运行情况进行了分析,表明运行在同一6 kV母线上的非故障电动机速断保护在不对称短路情况下,特别是在两相接地短路时,负序电压产生的较大电流可能会导致电动机速断保护误动作。提出在进行电动机速断保护定值整定校核时,不仅需要考虑启动电流,还需要考虑不对称短路故障时的负序电压影响的问题。     

不对称短路故障下非故障6kV电动机速断保护动作行为分析

根据对称分量法,分析了单相接地短路和两相接地短路两种不对称短路故障下的电压向量.对 6 kV 电动机在不同序电压下的运行情况进行了分析,表明运行在同一 6 kV 母线上的非故障电动机速断保护在不对称短路情况下,特别是在两相接地短路时,负序电压产生的较大电流可能会导致电动机速断保护误动作.提出在进行电动机速断保护定值整定校核时,不仅需要考虑启动电流,还需要考虑不对称短路故障时的负序电压影响的问题.