并联补偿线路合闸操作直流偏置研究

通过理论推导阐述了带有并联电抗器的线路合闸时,断路器电流直流分量的产生机理和影响因素,建立起基于实际线路参数的500 kV德宏博尚Ⅰ回输电工程PSCAD模型,仿真计算并分析合闸电阻、串联补偿装置、合闸相位、并联电抗器投入情况对空载合闸操作时线路电流直流分量的抑制效果,提出可实施的抑制并联补偿线路断路器直流偏置的措施.     

高补偿过补偿线路合闸电流直流偏置问题研究

文中基于EMTP程序对500 k V台邑一线带高抗进行仿真分析,研究高抗补偿度、合闸电阻、合闸相角及合闸方式等因素对线路直流偏置的影响,综合考虑不同措施的优缺点。结合选相合闸和顺序合闸,通过合理确定不同阶段的合闸时间间隔,提出将空充电流的直流偏置时间降到最小的措施。     

避免高补偿度线路直流偏置风险的断路器合闸控制方法

断路器在关合带并联电抗器的空载线路时,尤其线路补偿度较高或过补偿时,合闸电流的直流分量较大,常伴有合闸电流长时间不过零的现象。在电流不过零期间若断路器分断,则会产生无法灭弧的风险。针对上述问题,在对直流偏置电流产生的原理及可能引发故障进行分析的基础上,比较和分析了装设合闸电阻、调整补偿度、相位控制等抑制直流偏置的常规措施及其局限性,提出了一种结合选相合闸技术及逐相动态延迟合闸的断路器合闸控制方法,有效避免了断路器触头持续长时间烧蚀或损坏的风险,并通过实时数字仿真系统(RTDS)和工程应用验证了该方法的有效性。     

单相重合时序对750kV输电线路合闸过电压的影响

单相重合闸投入时序对750 kV输电线路的合闸过电压有较大影响,为此分别建立了无补偿线路和两端经并联电抗器补偿的750 kV输电线路的分布参数模型,推导出单相重合闸期间非全相运行时线路恢复电压和一侧单相重合后的稳态电压解析式,分析合闸过电压与系统容量、补偿度、线路长度等因素之间的关系,分析结果表明无论是无补偿还是经并补补偿后的线路,由大电源侧首先重合可降低单相重合过电压峰值。并据此从抑制合闸过电压角度提出了750kV输电线路的单相重合闸时序整定策略。仿真算例验证了重合时序整定策略的有效性。     

基于转移支路逐组导通的混合式直流断路器软合闸策略

直流断路器是构建直流电网的关键设备,通过合闸实现输电线路和换流站接入直流电网、重合闸实现故障输电线路的快速恢复。本文以混合式直流断路器为研究对象,首先介绍了其合闸/重合闸工作原理,然后提出了利用转移支路电力电子模块逐组导通的软合闸策略,并分析了软合闸策略的2类基本暂态过程。通过不同合闸/重合闸应用场合下的暂态过程分析得出,直流断路器采用软合闸策略不仅可以消除输电线路接入直流电网和重合闸快速恢复故障线路时的操作过电压,而且可以实现换流站从直流侧无预充电回路并网启动。此外,还提出了软合闸过流保护方法和耗能支路能量均衡方法来优化软合闸策略,可有效减小合闸于故障的开断电流以及耗能支路能量的不平衡。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了软合闸策略、软合闸过流保护方法和耗能支路能量均衡方法的正确性与有效性。     

基于级联全桥型直流断路器的直流配电网自适应重合闸方案

柔性直流配电网是配电系统的重要发展方向,可以采用电缆和架空线2种方式组网。鉴于架空线路瞬时性故障多发的特点,基于架空线的柔性直流配电网应配备有效的自适应重合闸方案,以提高供电可靠性。为实现这一目标,从断路器线路端电压与电流的相位差异特征出发,提出一种基于级联全桥型直流断路器控制的自适应重合闸方案。首先,通过断路器转移支路的主动控制产生一定频率的故障检测电压;进而,根据断路器线路端电压电流在对应频率下相位特征的差异,区分瞬时性和永久性故障,并进一步分析了过渡电阻等因素的影响;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了柔性直流配电网模型,验证了所提自适应重合闸方案的可行性和有效性。     

应用相控合闸技术抑制并联补偿线路断路器直流偏置问题的研究

笔者对带有并联电抗器的线路,合空线操作时流过断路器电流的直流偏置问题进行了分析。在对直流偏置产生的原理、影响因素及可能引发故障风险的工况进行分析的基础上,对控制合闸相位、降低补偿度以及加装合闸电阻等抑制直流偏置的措施进行了比较。并进一步对应用合闸相位控制技术抑制直流偏置的相关技术进行了研究,包括控制策略、反馈参数以及对操作过电压的影响等方面。在此基础上针对典型线路对相控合闸技术的应用效果进行了实测,证明了限制效果的有效性,并对其适用范围进行了分析。     

输电线路断路器的合闸电阻仿真研究

为研究输电线路中空载合闸产生的过电压影响因素,以一条500 k V输电线路为研究对象,分析了断路器合闸空载线路时产生过电压的机理,并利用ATP-EMTP软件,建立基于频率的J.MARTI型等值线路分布参数仿真模型,对500 k V输电线路的合闸过电压进行了仿真分析。     

基于模型校核的柔性直流输电线路自适应重合闸方案

为解决柔性直流输电线路常规自动重合闸盲目合闸的问题,有必要研究断路器合闸前识别故障性质及熄弧时刻的自适应重合闸方案。首先,考虑线路分布式参数及参数的频变特性,在分析Marti模型的基础上,得到线路两端电压电流与行波间的时域表达;其次,基于模型校核思想,将无故障模型作为计算模型,当故障消失时实际模型与计算模型相匹配,而故障未消失时实际模型与计算模型不匹配;最后,利用Pearson相关性对上述差异进行提取,提出一种适用于柔性直流输电线路的自适应重合闸方案。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的有效性,以及相较于自动重合闸方案和现有自适应重合闸方案的优越性。     

带高抗500kV长线路合闸引起的电流直流偏置问题及应对措施

以重庆电网张家坝—隆盛带高抗500kV长线路为研究对象,通过电磁暂态仿真,研究了典型线路合分闸操作时的电流直流偏置问题,包括不同合闸相位进行各种合分闸联动操作时的电流直流偏置情况。此外还研究了采用合闸电阻及控制相角合闸技术抑制电流直流偏置的效果,结果表明,采用这2种方法可以加快电流过零,降低电流延迟过零出现的概率,但并不能完全消除电流过零延迟现象,对此进行了讨论并给出了建议。     

三相四线制D-STATCOM/HESS系统在配电网中的应用及其仿真研究

针对配电网中存在谐波、无功以及负荷频繁波动等问题,提出了含混合储能(HESS)的三相四线制配电网静止同步补偿器(D-STATCOM),实现配电网无功补偿和谐波抑制,平抑负荷有功功率波动。首先,针对三相四线制配电网,通过对传统ip- iq谐波电流检测法改进,实现了对负荷所需的有功、无功和谐波补偿电流的准确检测。在此基础上,将超级电容器和铅酸蓄电池组成的混合储能系统引入到补偿装置中,实现了对配电网有功、无功和谐波电流的全补偿。结合不同储能装置的充放电特性,采用协调控制方法,确保系统对配电网能量的迅速准确补偿。最后结合某建筑配电网实际负荷,验证了三相四线制D-STATCOM/HESS系统及其控制算法在谐波抑制、无功补偿和平滑负荷有功波动方面的有效性。     

综合工频与特征频率零序导纳角差的选线方法

针对配网线路中大量电缆线路的使用导致故障线路与健全线路零序电流差异小的问题,提出一种基于线路自身工频与特征频率上的零序导纳相角差的故障选线新方法。在分析线路特征频率的基础上,利用S变换提取直流与特征频段内整倍工频频率点幅值信息,通过比较两部分幅值大小判断故障合闸角范围。基于特征频段内频率点幅值最大原则确定故障系统零序电流的特征频率,并进一步分析线路工频与特征频率下零序导纳向量特性。最后提出利用故障线路、健全线路的工频与特征频率零序导纳角差相差180°构建判据。基于Matlab的仿真验证本选线方法具有良好的选线效果。     

并联电容器组同步关合最佳目标相位的确定

分析了断路器绝缘特性和合闸时间分散性对并联电容器组同步关合的影响;建立数学模型,给出了根据断路器关合特性和合闸时间偏差确定电容器组同步关合最佳目标相位的方法.根据建立的数学模型,计算了在不同关合特性和开关合闸时间偏差下的同步关合最佳相位和对应的最大开关预击穿电压,为电力系统中电容器组的同步关合控制系统设计提供了理论依据.     

基于故障等值网络的双馈风电机组三相短路电流计算方法研究

目前关于双馈风电机组短路电流的研究主要基于传统磁链分析方法。提出一种计算双馈风电机组定转子三相短路电流的新方法。首先将发生三相对称短路的故障网络分解为无故障网络和故障附加网络,在此基础上,考虑机端电压相位跳变以及转子侧变流器调控的影响,从功能解耦的角度出发,进一步将故障附加网络分解为定子侧故障附加网络和转子侧故障附加网络。然后利用Laplace变换方法计算两组故障附加网络下的定转子短路电流增量,并推导全电流解析式。仿真及动模实验结果均验证了定转子短路电流表达式的正确性,对于含双馈风电机组的电力系统短路电流计算和继电保护整定意义重大。     

基于柔直电网的暂态量保护方案及配合策略研究

柔直电网中直流线路故障的检测和隔离是一个亟待解决的问题。针对柔直电网的基本架构,在分析直流线路故障对直流线路保护的需求的基础上,引入了基于边界原理的暂态量保护,并进行了适用性分析。通过分析发生直流线路故障时快速跳开直流线路两端的直流断路器必要性,提出在提高测量采样频率和优化判据时间窗的基础上,根据故障反行波能量和前行波能量在功率送端站和受端站的不同特征,对暂态量保护判据进行优化,并给出了直流线路两端配置的保护方案。在此基础上,进一步研究了暂态量保护与直流断路器、直流母线保护相配合的故障清除策略。通过仿真验证了所提策略的可行性。     

光伏经多端柔性直流输电并网的控制研究

为解决大规模光伏电站远距离输电问题,采用光伏电站接入基于直流电压-有功功率-交流电压控制的多端柔性直流输电系统的并网方案。利用Matlab/Simulink仿真软件构建了一个包含两座光伏电站和一个无源网络的五端柔性直流输电系统模型,并对该系统的运行特性进行了详细的仿真分析。仿真结果表明,当光伏电站的输出功率发生波动时,五端柔直系统传输的有功功率可实现自动平衡;当电网发生三相短路故障时,光伏电站依然能够稳定运行,具有较好的故障穿越能力。     

并联型多端直流输电系统运行方式研究

LCC通过反转电压极性实现整流和逆变的转换,可能导致并联型多端直流输电系统功率短时中断。为此,提出一种基于LCC的并联型三端直流输电系统接线方案,分析可能存在的运行方式及转换方法,提出极性转换、电压控制站投退的控制顺序和故障极紧急停运策略。基于PSCAD/EMTDC平台建立三端直流输电系统仿真模型,仿真极性转换、电压控制站投退和故障极紧急退出实验。仿真结果表明该多端系统换流站功率反转不影响其余换流站功率稳定运行,并且能够安全隔离故障设备,快速恢复健全系统稳定运行。