计及风机短路电流偏移特性的配电网阻抗幅值差动保护方

区别于常规电源机组,当输电线路发生短路故障时,风电机组配置的Crowbar保护可能启动,导致风电机组转速下降,从而引起风电侧短路电流频率发生偏移,使得基于基频短路电流计算的测量阻抗出现偏差,传统距离阻抗保护方法可能拒动或误动。针对该问题,提出了计及风机短路电流偏移特性的配电网阻抗幅值差动保护方法,首先探究了风电短路电流偏移特性,建立了线路故障时,风机侧短路电流偏移误差模型,并基于阻抗平面图,研究了其对距离保护的影响机理。然后,基于差动阻抗和制动阻抗在正常运行、外部故障和内部故障之间的显著差异,提取阻抗幅值差动特征,构造了阻抗保护幅值差动判据,其不受短路电流偏移的影响。最后,基于PSCAD/EMTDC进行仿真分析,结果表明：提出的保护方法不受风电接入比例及短路电流偏移的影响,并且过渡电阻电阻可以提高内部故障时保护动作的灵敏性,以及外部故障保护不动作的可靠性。     

基于电流幅值关系与制动系数相配合的有源配电网差动保护方案

随着分布式电源在配电网中的接入量和渗透率的不断增加,传统的电流差动保护方案可能会出现灵敏性和选择性上的问题。该文首先分别从区内故障和区外故障对电流幅值故障特征进行数学分析,得出了馈线两端的电流幅值会在不同故障下出现较大差异,同时由于制动系数对电流差动保护的选择性和灵敏性起到决定性作用,基于此提出了一种基于故障电流幅值比与制动系数相配合的新型保护方案。最后通过理论分析证明及 Matlab/Simulink仿真验证可知,相比于传统的电流差动保护方案,该方案在保证选择性的前提下提升了灵敏性,工程实用性较高。     

可控移相器对电网短路电流特性影响及限流控制策略

可控移相器在有效改善电网潮流分布、提升线路关键断面输送能力的同时,也会对电网短路电流特性产生一定的影响。根据可控移相器拓扑结构和工作原理,构建其三序分量等效模型;计及可控移相器接入对电网参数的影响,分析含可控移相器系统的短路电流周期分量和非周期分量衰减时间常数的变化规律;结合三相桥式整流电路和限流电感,提出可控移相器短路控制策略,增强可控移相器在应对系统短路故障时的安全性。通过广东电网典型场景算例,分别验证了可控移相器接入对电网短路电流特性的影响规律,以及短路电流控制策略的有效性。结果表明：装设可控移相器能够抑制系统短路电流周期分量,但会使得短路电流非周期分量衰减时间常数有所提升;所提短路电流控制策略能够增强可控移相器在应对系统短路故障时的安全性。     

不同风电机组的短路特性及对接入网继电保护的影响

在MATLAB/Simulink环境下分别搭建了由双馈异步风电机组、普通异步风电机组和直驱永磁同步风电机组组成的单机无穷大系统,仿真得到了相同容量的3种风电机组在不同故障下的短路电流,分析了其短路特性及对所接入电网电流保护的影响。仿真结果表明,当外部短路故障相同时,普通异步风电机组短路电流对接入网冲击较大但衰减很快,双馈异步风电机组是否提供持续短路电流与其保护动作特性密切相关,直驱永磁同步风电机组可以提供持续的短路电流。针对不同风电机组的短路特性,提出了相应的保护配置方案及原则。     

考虑Crowbar动作特性的DFIG风电场短路电流特性分析

随着风电场并网容量的不断增加,分析风电场短路电流特性也愈加重要。电网发生不对称故障时,双馈风力发电机的短路电流与电网发生对称故障时的短路电流有差异。另外,受Crowbar动作特性的影响,加装Crowbar保护的双馈风力发电机在不同机端电压跌落程度中的短路电流也不同。为全面分析风电场的短路电流特性,首先推导了双馈风力发电机适用于对称故障及不对称故障下,计及Crowbar动作特性的短路电流解析式;然后基于Crowbar动作区域曲线,判断风电场中各双馈风力发电机Crowbar的动作情况;以Crowbar是否动作作为分群准则,将风电场分群等值为两机模型,在此基础上进行风电场的短路电流计算。文章利用Matlab/Simulink仿真软件,验证了对称故障及不对称故障下计及Crowbar动作特性的风电场短路电流计算方法的正确性。     

船舶电网方向保护配置的研究

船舶电网任意点短路故障时,电动机支路在短时间内会转变成发电机运行状态向短路点馈送短路电流。从电网方向保护的基本原理出发,分析了船舶的短路工况及电动机馈送短路电流,研究电动机馈送电流对电动机支路出口自身过电流保护的影响。结果表明,短路暂态过程中大容量电动机馈送的短路电流能达到额定电流的10倍,且随电动机容量的增大,馈送电流也相应增大,易造成电动机支路出口的过电流保护误动作。提出了在大容量电动机支路安装功率方向元件的措施,为船舶电网的安全运行提供保障。     

基于PSS/E的特高压交流系统等值方法

在对特高压交流系统进行电磁暂态仿真时,为了简化系统通常需要在保证待保留系统边界节点短路容量恒定的条件下对外部网络进行等值。传统等值方法要对边界节点进行逐一短路,获得与边界节点数目相同的节点电压方程,根据节点电压方程组联立求解得到节点导纳矩阵。当边界节点较多时,方程组维数较大,计算过程繁琐。利用PSS/E软件中SCEQ模块,对特高压浙北—福州工程投产后的华东电网进行等值,将特高压系统作为研究系统,将500kV系统等值为接入特高压中压侧母线的发电机及其互阻抗。通过等值前后无功调压灵敏度和边界母线短路电流对比,验证了等值方法的正确性。     

变压器比率制动式差动保护灵敏度分析

分析了Y,d11变压器内部发生两相金属性短路故障时变压器绕组、电流互感器及加入差动保护回路的电流分布,得出微机变压器比率制动式差动保护灵敏系数计算方法.     

风电场的继电保护

大规模风电接人系统对电力系统电能质量的影响较大.风能的随机性和不可控性,使风电占系统容量的份额增大时,向系统提供的短路电流也越来越大,因此,风电保护配置对电网的影响也是重要的.文章对风电系统保护进行了论述,分析了风电对电网继电保护的影响,使用MATLAB的动态仿真工具SIMULINK、对包含风电场的单机无穷大电力系统发生联络线故障时进行动态仿真.通过分析双馈发电机不同故障类型下的故障电压、电流曲线,指出风电场应采用的适应性保护.     

串联制动电阻提高VSG的LVRT能力和功角稳定研究

虚拟同步机发电机(VSG)在短路故障期间存在输出电流幅值骤升和无法支撑并网公共点(PCC)电压等问题,甚至在严重的三相短路故障中可能出现功角失稳.为此,采用串联制动电阻提高VSG的低电压穿越(LVRT)能力及功角稳定性.通过电网电压、电流矢量图阐述串联制动电阻利用自身产生压降限制过电流和抬升PCC电压的原理,根据等面积...     

比率制动变压器差动保护整定分析

为合理选取变压器差动保护整定参数防止误动,分析了双绕组变压器比率制动差动保护制动系数、斜率间的关系,给出了比率制动差动保护判据、整定参数选取方法;并提出了制动系数选取、制动电流选择原则及计算幅值补偿平衡系数时应注意的问题.     

风电接入对安庆地区电网的影响

为研究风电接入对安庆电网的影响,根据风功率的转换特性及双馈感应电机的运行特性,建立了风电场的风功率模型及双馈感应电机的动态模型,利用中国版BPA软件分析了风电接入系统后对电网静态电压稳定性、网损、短路电流及电网暂态稳定性的影响。结果表明,风电接入后电网电压满足正常运行要求,有利于网损的减小,但增大了短路点的短路电流;此外,由于风电容量较小,风电接入对电网暂态稳定性影响不大。可见,风电接入后安庆电网能安全经济运行。     

光伏电源对IEEE 34节点测试馈线过电流保护的影响

以IEEE 34节点测试馈线为研究对象,加入重合器和熔断器等过电流保护设备,在特定位置接入不同容量的光伏电源,利用PSCAD软件进行仿真,就短路电流和保护之间的协调性,研究光伏电源对过电流保护设备的影响.为此进行了多种故障仿真,以验证接入光伏电源后,电网的保护设备之间的协调性是否改变.仿真结果表明:并不是电网中的所有位置接入光伏电源,都会对保护产生影响,只有在特定位置接入光伏电源时,才会使某些保护失去选择性,导致其误动或拒动.     

双馈感应风力发电机三相短路电流分析与仿真研究

基于DFIG精确暂态数学模型,深入研究了机端三相短路所激起的双馈电机电磁过渡过程产生的机理及定、转子电流中各频率成分之间的依存关系,并详细推导了三相短路电流的解析表达式, 在此基础上,深入分析了定子和转子绕组阻值对短路电流幅值的影响规律,得到抑制短路电流最佳阻值,实际仿真验证了分析结论的有效性。此研究对于深入探索风机crowbar保护的电阻值整定及短路电流抑制措施都有十分重要的意义。     

基于故障电流控制的直流微网过电流保护研究

[目的]随着分布式电源以及电动汽车等新型负荷的发展,直流微网相较于交流微网有着换流环节少,系统损耗低等优点,成为目前的研究热点。直流微网覆盖范围小,且接入了大量的分布式电源,因此发生极间短路故障时,故障电流上升速度快,幅值大,使得传统交流配电网采用的过流保护难以实现级差配合,给故障定位造成了极大的困难。[方法]对此,针对直流微网故障电流的特点,提出限流与保护相融合,基于故障电流精确控制值设计过流保护整定值的方法,结合各支路合理的容量设计,可轻松实现级差配合,准确定位故障。[结果]文章在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建相应的直流微网模型,对所提保护方案进行了仿真验证,结果表明该方案能正确定位故障点并迅速切除故障。[结论]所提的保护方案保证了过电流的选择性。这验证了所提保护方案的合理性。     

内置Crowbar电路的双馈风电机组短路特性研究

风电装机容量在电网中所占的比例不断增高,当电网运行出现故障时,不能忽略风电机组短路电流对继电保护装置所造成的影响。当电网电压大幅度跌落时,撬杠保护(Crowbar)动作使风力发电机组的拓扑结构发生变化,影响风电送出线路继电保护装置的整定计算。文章在推导撬杠保护动作时风电机组等值模型的基础上,分析得到双馈感应风力发电机组的短路特性以及用于短路电流计算的模型,最后在PSCAD平台下验证了模型进行线路保护装置整定时的有效性。     

适应于光伏电站主变压器的差动保护工作模

光伏电站主变压器产生的合闸涌流,经过电流互感器（current transformer,CT）传变后,其二次谐波比会有所提高,若同时发生区内故障,光伏逆变器的短路电流会带来额外高含量的二次谐波,这将导致主变压器差动保护在涌流闭锁期间无法及时切除故障。根据主变压器差动电流基波与二次谐波的相位差变化特征,提出一种防止保护拒动的工作模式,甄别出涌流闭锁过程中的故障发生时刻,并依据涌流与区内故障时的二次谐波比差异,及时提高故障时刻定值,以避免保护闭锁。借助PSCAD/EMTDC软件,验证故障定值选取后差动电流的二次谐波比变化和保护动作情况,结果表明,所提光伏电站主变压器差动保护工作模式区分性能优异,能够可靠切除涌流过程中发生的区内故障。     

大规模分布式光伏接入对城市配电网的影响

分布式光伏发电是城市电力能源碳减排的重要手段,但大规模分布式光伏接入会带来配电网双向潮流,造成配电网末端电压升高、短路电流增大以及谐波等电能质量问题。以上海城市电网典型网架作为案例,采用Digsilent Powerfactory仿真软件对大规模分布式光伏接入电网场景进行了分析,重点讨论了分布式光伏接入对电网潮流、节点电压、短路电流和电能质量的影响。     

500 kV超导限流器在广东电网应用选点研究

随着电力需求的不断发展,广东电网短路电流水平迅速提高。超导限流器对电力系统的正常运行无影响,一旦发生故障能够立即投入限制短路电流,达到对短路电流的抑制。以2015年作为研究水平年,以广东规划电网为研究对象,对广东500kV电网短路电流水平进行计算分析。综合考虑超导限流器安装对短路电流的抑制效果、对电网发展的适应性及对电网运行的影响等方面来进行其在广东电网应用选点方案的研究,推荐西江站、东纵站及深圳站考虑作为加装超导限流器的站点,有力降低广东电网短路电流水平,促进广东电网发展。     

基于多区域相位突变量信息的主动配电网故障定位方案研究

针对分布式电源接入主动配电网后,传统电流保护可能出现误动或者拒动的情况,提出一种基于多区域相位突变量信息的主动配电网故障定位方案。文章首先介绍了在DG接入主动配电网时的故障定位方案,该方案根据母线上各线路电流的相位突变量信息识别出故障线路;然后利用该线路各区域线段两端的正序电流与负荷电流的相位突变量信息关系对故障线段进行区域定位;最后在PSCAD仿真软件中对方案进行仿真验证。仿真结果表明,该方案受DG接入位置、容量的影响较小,可有效解决传统电流保护拒动或者误动的情况,有效地提高了主动配电网的安全稳定性。