基于RTDS系统的小电流接地选线装置测试技术

分析小电流接地系统接地故障特征,建立小型配电网仿真模型,模拟中性点不接地、中性点经消弧线圈接地等不同系统运行工况下各类单点接地、多点接地故障。对RTDS系统仿真波形进行分析,通过仿真不同系统工况下的接地故障,形成测试项目从易到难的闭环仿真测试平台,同时应用本测试平台完成多台不同原理选线装置的选线性能测试工作。     

间歇性电弧接地故障建模分析

在小电流接地系统中间歇性电弧接地故障普遍存在,建立准确的电弧模型是研究这类故障特征的基础。本文首先介绍了改进的"控制论"电弧模型,可以通过控制弧长有效地模拟不同情况下的电弧发展过程。将其应用于间歇性电弧接地故障的仿真研究,提出一种通过比较不同条件下稳定燃弧电压、空气耐受电压与系统恢复电压的熄弧燃弧判据。在PSCAD平台上搭建了典型10kV配电网仿真模型,分析了不同电弧模型参数对间歇性电弧接地故障特征的影响。仿真与实测结果说明了电弧模型的有效性以及所提判据的可行性。     

基于有源逆变技术的综合消弧方法*

我国配电网中性点大多为不接地或经消弧线圈接地,针对消弧线圈无法完全补偿故障电流,消弧效果不佳的问题,提出了一种消弧线圈与有源逆变装置相结合的综合消弧方法。在配电网中发生单相接地故障时,首先投入消弧线圈进行无源消弧,出现电流残流而无法自熄的情形,然后投入有源逆变装置分相注入补偿电流进行有源消弧,以完成对故障输入电流的全补偿。仿真结果表明,该方法将消弧线圈和有源逆变装置灵活结合,高效补偿了配电网单相接地故障电流,不仅实现了可靠熄弧,而且适应于不同接地电阻的故障情况。     

水中交流电弧伏安特性仿真

为了在流动的水中产生交流电弧对废水进行处理,设计了实验系统及测试电路,建立了适合水中交流电弧的动态模型.将经典的Mayr和Cassie电弧微分方程模型以串联电阻的方式联合起来,针对水介质的特点引入了最小电导参数,确立了模型参数的求解方法.并将电弧数学模型转化为电路模型,对电弧的动态伏安特性进行了仿真.仿真结果表明:实测与仿真的电弧电压、电流波形基本一致;水中交流电弧放电过程存在气液两相放电,但稳定的电弧放电实质上发生在水蒸气中;稳定燃弧电压为100 V, 电流自然过零时存在1～2 ms的熄弧时间;熄弧时段内,电流接近于零并且变化缓慢,电压则迅速升至约1 500 V使电弧重燃.     

考虑线路压降的快速接地开关消弧性能及应用

快速接地开关兼具电压、电流双重消弧效果,但传统分析未考虑线路压降对故障点电流的影响,需进一步分析其消弧性能。考虑故障线路动态参数,建立应用快速接地开关的配电网单相接地故障模型,采用对称分量法推导出故障点电流计算公式。计算结果显示故障点电流受故障线路负载电流、序阻抗、相间电容、故障距离以及过渡电阻等多重因素影响。分析快速接地开关等效熄弧电路模型,表明快速接地开关可有效抑制间歇性弧光接地过电压,但在故障线路动态参数造成故障线路压降较大的稳定低阻燃弧过程中,快速接地开关可能增大故障点电流,不利于电弧熄灭。结合快速接地开关的优缺点分别对单独应用快速接地开关消弧及其与消弧线圈配合消弧提出建议。最后通过MATLAB仿真验证了文中的分析结果。     

小电流接地系统单相故障的Matlab仿真

小电流接地系统发生单相接地故障导致非故障相电压升高,为防止进一步扩大成两点或多点接地甚至相间短路,应及时采取措施消除该故障。文中利用Matlab对中性点不接地系统单相接地故障进行仿真,重点探讨了仿真模型的搭建过程;通过对各线路零序电流波形的分析,判断出故障线路;通过对故障线路三相电压、电流波形的分析,判断出接地相。该方法简单、准确、可靠,较好解决了中性点不接地系统单相接地问题。     

主动转移型熄弧装置长馈线重载应用问题分析

为分析明确主动转移型熄弧装置在长馈线重载运行时是否存在熄弧困难的问题,建立了单相接地故障时变电站内故障相接地后的等效电路,理论推导了流过故障点的电流表达式。基于ATP-EMTP,对变电站内故障相接地后流过实际接地点的电流进行了数字仿真,得出了流过实际接地点的电流与单相接地过渡电阻的关系。通过实际测量、国外实验结果和行业标准要求等途径得出了实际当中单相接地过渡电阻的范围。根据上述研究结果,搭建实验电路,在实际中可能遇到的最不利熄弧条件下,对主动转移型熄弧装置的熄弧性能进行了测试。实验结果表明:当单相接地故障点的电弧长度超过1.5 mm时主动转移型熄弧装置就能熄灭电弧。综合上述分析结果表明主动转移型熄弧装置在长馈线重负载的情况下不存在熄弧障碍。     

基于快速短接故障相母线熄弧装置的故障区段定位方法

快速短接故障相母线熄弧装置的基本原理是在系统发生单相接地时,迅速在站内将故障相母线金属性接地以限制故障相电压,从而实现熄弧。在配置有快速短接故障相母线熄弧装置的中性点不接地系统中,考虑原故障点消除与原故障点未消除两种情况以及过渡电阻的影响,深入对比分析熄弧装置动作前后故障路径与非故障路径零序电流幅值与相位变化特征差异,结合馈线终端设备,提出利用零序电流幅值比及相位偏移辨识故障路径,实现就地快速故障区段定位,并对定位流程进行设计。利用ATP软件进行不同故障状态下的仿真,仿真结果验证了所提定位方法的正确性。     

基于小波算法的小电流接地系统高阻接地故障的识别

在10kV配电网络中，普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地方式，在发生高阻接地故障后，故障特征不明显，对故障识别的难度较高。基于上述问题，提出利用小波算法提取故障线路特征，将零序电流小波和小波能量熵作为识别高阻接地故障的特征量。利用仿真软件PSCAD搭建了10kV中性点经消弧线圈接地配电网线路模型，仿真得到小电流接地系统发生高阻接地故障时的电压电流波形，然后采用Matlab软件分析故障波形，提取故障的特征量并识别故障。仿真试验证明该方法具有良好的故障识别效果。     

换流站交流滤波支路断路器燃弧故障建模分析

换流站动态无功平衡需要频繁动作断路器投切滤波支路电容器组,投切容性负荷易诱发暂态过电压,近年来已发生多起断路器击穿爆炸恶性事故。现有模型无法准确模拟断路器投切容性负荷导致的击穿燃弧过程,针对该问题,分析现场实录故障数据,发现动态燃弧电阻是准确模拟的关键因素;针对传统时变电阻模型和Mayr电弧模型以工频熄弧原理为基础的局限性,将预燃弧阶段分为起弧阶段和不完全燃弧阶段,将全熄弧阶段分为准熄弧阶段和熄弧阶段,提出基于高频熄弧过程的二次动态燃弧模型。数值仿真与换流站实测波形对比,验证所提模型的正确性;并基于此模型,对断路器击穿燃弧电压、电流和电阻的动态特性进行分析,为后续换流站交流断路器燃弧故障的识别和预警提供基础。     

电路法仿真分析水平-垂直接地体模型冲击特性

通过建立ATP-EMTP的水平-垂直接地体模型和改变模型参数,用电路法代替行波法来近似分析接地体电压的变化,并计算冲击接地电阻值。仿真得出,当土壤电阻率不变时,冲击接地电阻值随接地体尺寸的增加而逐渐减小。在高土壤电阻率情况下增加接地体长度,对降低冲击接地电阻值具有显著效果。     

接地网网内压降的仿真分析

随着电力系统容量的不断提高,变电站接地网所承受的入地短路电流也越来越大,接地网的网内压降可能危及电缆和二次设备安全.为此,研究接地网网内压降的计算模型,并利用接地仿真软件计算不同情况下的接地网网内压降.结果表明,土壤电阻率越低网内压降越大：钢材导体的网内压降相比钢材导体要小;地网面积越大网内压降就越大.在网内压降会超过1.4 kV时应适当增加钢材导体截面积或者选用镀铜钢接地网.     

低压配电网中性点接地方式的仿真

介绍了配电网的3种接地方式(不接地、经电阻接地、谐振接地),分析了不同接地方式的原理和特点,利用ATP-EMTP仿真软件对35kV配电网的接地方式进行了仿真比较,指出了中性点经消弧线圈并联大电阻接地方式是目前比较好的接地方式。     

运用ATPDraw仿真分析变电所接地网雷电暂态效应

针对变电所受雷击时接地网中地电位分布不均的问题。运用ATPDraw软件仿真分析接地网的雷电暂态效应。首先,根据单根接地体的通用数学模型搭建ATPDraw接地体单元模型。然后对某500kV变电所实际接地网建立仿真模型,仿真计算其雷电暂态效应。根据工程需要,搭建保护小室附近局部接地网的模型,模拟雷电暂态效应对保护小室接地的影响与危害。并提出改进该接地网的建议方案。     

接地网轴向电流分布的模拟试验

提出了一种测量和分析接地体工频下接地电阻和电流分布的模拟试验法;尝试在电解池中运用电量隔离传感器来测量接地体中的电流分布;通过测量和分析按几何比例缩小的接地体模型的接地电阻和电流分布所得的数据,显示了地网的散流及其轴向电流分布规律,测量点相连支路越多则散流效果越差,垂直接地体每小段导体散流量随其深度增大。为研究地网的热稳定性和地网设计提供参考。     

用接地线电流法进行电力电缆绝缘在线监测的仿真计算

为单相电力电缆接地电容电流、三相电力电缆接地不平衡电流建立了电缆的分布参数仿真模型,计算了电力电缆在运行条件下其接地电容电流、接地不平衡电流对电缆绝缘缺陷状况反映的有效性与灵敏性。仿真结果表明,在线监测得到的接地电容电流或接地不平衡电流与绝缘缺陷有很高的正相关性,并且灵敏性较高,其灵敏性与电缆负载、缺陷位置等有关,三相电力电缆接地不平衡电流反映缺陷的灵敏度要明显高于接地电容电流。开发的基于ATP的仿真模型及相应的Matlab分析软件可以作为一种良好的学习型软件,用以指导现场在线监测测量结果的分析及故障部位的确定。     

配电网中性点接地方式的仿真分析

为了减小线路单相接地故障下的接地电流,限制电弧接地过电压的幅值,实现故障选线。本文提出了采用中性点经消弧线圈并联大电阻的接地方式,并基于Matlab的Simulink仿真环境,对10kV配电网三种接地方式下的单相接地故障进行了仿真比较。仿真结果表明中性点经消弧线圈并联大电阻接地的方式可以有效抑制故障电流,是一种理想的接地运行方式。     

单根伸长接地体的冲击特性与仿真模型的研究

冲击接地阻抗是影响输电线路防雷等级和雷击跳闸率的重要因素。目前,通常采用模拟试验或者仿真计算来研究冲击接地阻抗,无法真实反映接地体冲击接地特性。为了研究接地体在冲击电流下的特性,本文采用大型冲击电流发生器对接地体进行真型试验研究,以多种型式接地体为研究对象,讨论了冲击电流幅值和接地极尺寸对接地体冲击特性的影响并建立了接地体冲击接地阻抗EMTP仿真模型。试验结果表明,冲击电流幅值升高、接地体长度增加或截面直径增大都会使冲击接地阻抗降低,且接地体长度和冲击电流幅值的影响均出现饱和现象;仿真结果表明,通过分段π型等值电路Models模型建立的接地体冲击接地阻抗仿真模型可有效计算接地体冲击接地阻抗。     

运用EMTP预测变电所接地网雷电暂态效应

根据雷电流频率下的接地体通用数学模型搭建了EMTP接地体单元模型,并就某500kV变电所实际接地网建立仿真模型,仿真预测该地网的雷电暂态效应;然后优化设计500kV变电所接地网,给出了相应参考数据。仿真试验表明,优化设计垂直接地体和不等间距布置局部接地网,可有效降低接地网中单位长度的雷电流感应电位差,均匀接地网电位分布,便于工程应用。