双极MMC-HVDC系统站内接地故障特性及保护策略

针对双极柔性直流输电系统模块化多电平换流器(MMC)交直流出口接地故障,研究了换流器闭锁后的电压电流暂态特性,并推导了故障分量的数学解析式。研究结果表明,交流出口发生单相接地故障时,换流器闭锁后非故障相上、下桥臂分别出现了过电压和过电流现象,并且交流侧电流出现直流偏置导致故障相短路电流不存在过零点。直流出口发生单极接地故障,换流器闭锁后桥臂短路电流主要由交流系统注入的稳态电流和上下桥臂电抗间衰减的环流构成。针对交流出口发生单相接地故障这一特殊的故障特性,提出了一种选相跳闸保护策略,解决了故障电流不存在过零点时交流断路器无法正常断开的难题。最后搭建了张北四端环网结构柔性直流电网仿真模型,仿真结果验证了换流器出口故障特性分析的准确性以及所提选相跳闸保护策略的有效性和可行性。     

无联接变柔直配电网的零序电流抑制控制策略

在基于模块化多电平换流器(MMC)的电压源换流器-柔性直流配电网(VSC-MVDC)换流站中,联接变压器是占地面积和造价仅次于换流阀的一次设备。取消VSC-MVDC换流站的联接变压器,可有效降低换流站占地面积,减小项目投资,还可降低系统损耗,减少维护和服务,提高系统经济性和实用性。但针对消弧线圈接地和电阻接地系统,无联接VSC-MVDC在发生接地故障时,会产生零序电流,并且可穿过直流侧流入对侧交流系统。零序电流若不进行抑制,会导致一次设备的电流应力增加,严重时可影响系统稳定性。此处针对该工况,提出了一种附加的零序电流抑制控制器,可有效抑制故障时零序电流,增强无联接变压器的MMC换流站的故障穿越能力。通过RTDS仿真验证了所述零序电流抑制控制器的有效性。     

交直流混合配电网交流接地故障隔离策略

在交直流混合配电网中,为使模块化多电平换流器像换流变压器一样能隔离交流接地故障,本文分析了单相接地故障下零序电流和零序电压的特性,提出基于比例谐振控制的零序电流抑制策略.本文在模块化多电平换流器中采用混合子模块拓扑及相应的调制策略,并为全桥子模块设计一种新型的电容充放电策略,在保证子模块电容电压均衡稳定的条件下提高桥臂...     

中性点不接地系统中接地故障分析及接地变、自动跟踪补偿消弧线圈的运用

2003年以来，随着城市建设发展的需要和供电负荷的增加，白银电网在城郊建设多座110／10kV终端变电所，10kV出线绝大多数为架空电缆出线，致使配电网络中单相接地电容电流将急剧增加．根据国家原电力工业部《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，3～66kV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，应采用消弧线圈接地方式．因变压器低压侧为△接线，无中性点引出，故在变电所设计中要考虑10kV接地变、消弧线圈和自动补偿装置的设置。通过对中性点不接地系统中接地变、消弧线圈及自动补偿装置的运用和接地故障的简要分析，重点阐述了自动跟踪消弧线圈成套装置的工作原理和性能特点．     

柔性直流配电系统换流器交流侧接地故障的分析

柔性直流配电网中的换流器若经联结变压器接入交流电网,联结变与换流阀之间发生绝缘损坏会产生换流器交流侧接地故障。接地故障对系统运行的影响及其保护方案值得研究。首先分析了柔性直流配电网中各部分的共模等效模型。考虑联结变不同的接地方式,建立了一个典型的五端柔性直流配电系统共模等效电路。推导了各端基频共模电流、电压的计算公式。其次考虑系统可能存在的各种谐振,提出了一种基于换流器直流侧基频共模电流、电压以及功率方向的多端柔性直流配电系统交流侧接地故障的保护方案。最后在PSCAD仿真平台上进行了验证。     

单变压器分区互联装置接地故障特性研究及控制保护策略设计

基于模块化多电平换流技术的分区互联装置在城市电磁环网解环方面具有广阔的应用前景,该文重点研究单变压器分区互联装置交流系统单相接地故障和直流系统单极控制接地故障的故障特性。针对交流单相接地故障引起零序电压问题,分析零序电压对故障穿越策略的影响,提出零序电压策略,降低故障情况下的直流侧过电压水平。针对直流单极接地故障引起的交流电流直流偏置问题,分析交流电流直流偏置机理,推导故障情况下交流电流的数学表达式,提出基于切除子模块和闭合子模块旁路开关的保护动作策略。在PSCAD/EMTDC中建立单变压器分区互联装置系统模型,通过仿真分析验证保护控制策略的正确性。     

基于小电流灵活接地的单相接地处理

为了更好地利用中性点不接地和经消弧线圈接地的运行优点,更好地应对电力系统发生的单相接地故障,提出一种基于小电流灵活接地方式的单相接地故障处理及控制方法.通过开关控制消弧线圈的投切完成系统中性点不接地方式和经消弧线圈接地方式之间的转换,系统正常运行时消弧线圈为断开状态,若系统发生单相接地故障,迅速采集故障零序信号后,马上...     

MMC-MTDC系统直流单极对地短路故障保护策略

直流侧故障保护是基于模块化多电平换流器(MMC)的多端柔性直流输电(MTDC)系统的关键问题。现有文献主要对直流双极短路故障展开研究,而直流单极接地故障同样可能对系统安全运行产生严重影响。首先针对不同的换流器接地方式,分析半桥型MMC-MTDC单极对地短路故障特性,指出交流侧低阻抗接地方式下存在的问题,为实际工程接地阻抗选择提供一定参考。利用全桥型MMC的短路电流清除能力,提出一种单极对地短路故障快速恢复保护策略,能够在交流侧低阻抗接地方式下避免交流断路器跳闸。PSCAD/EMTDC仿真结果证明了故障特性分析的正确性和所提出的故障保护策略的有效性。     

适用于中压配电网的无联结变压器柔性环网控制器

无联结变压器柔性环网控制器在交流侧出现故障时无法阻止零序电压分量传输,从而扩大了故障范围。文中采用经典电路分析方法和正负序分析算法,解释了零序电压分量的形成与传输的基本原理。提出了一种无联结变压器的柔性环网控制器拓扑,交流侧换流器都采用传统半桥子模块的模块化多电平换流器,而在正负极性母线上分别串联全桥子模块阀串。利用全桥子模块输出正负电压的能力,抑制了直流侧电压波动,同时也阻止了故障范围扩大。通过MATLAB/Simulink软件对故障时零序电压被抑制的特性进行了仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性和所提拓扑的有效性。     

具有直流故障清除能力的主动接地式模块化多电平换流器

针对传统半桥型模块化多电平换流器(MMC)无法阻遏故障电流,以及现有具备故障清除能力的MMC故障清除时间过长的问题,提出一种具有直流故障清除能力的主动接地式MMC拓扑。在传统半桥型MMC基础上,在换流器各相上、下桥臂电感外侧增加电流转移支路,在换流器直流出口增加断流支路和能量吸收支路。当MMC直流侧发生双极短路时,断流支路能够有效地隔离断路器和直流线路,电流转移支路能够消耗交流电流和电感电流,能量吸收支路能够快速清除故障电流。文中对主动接地式MMC的拓扑结构及其实现故障隔离和清除的过程进行详细分析,给出了关键参数的设计和计算方法,并利用RT-LAB OP5607软件搭建双端和四端MMC仿真模型,对比分析可知,所提出的主动接地式MMC能够在十几毫秒内清除故障,在经济性和实用性方面具有很大的优势。     

基于零序电压比率制动的小电阻接地系统接地保护

配电网高阻接地故障发生概率较大,对于小电阻接地系统,现场普遍采用的固定整定值零序过电流保护方法容易拒动。分析单相接地故障电气量特征发现,无论区外故障还是区内故障,保护安装处零序电流幅值与零序电压幅值成正比,且均随故障点接地电阻增大而减小。据此提出零序电压比率制动接地故障保护新原理,其核心是根据零序电压大小产生成比例的电流制动量,自适应调整零序过电流保护定值。该方法兼顾了低阻接地故障和金属性接地故障时的保护灵敏度与高阻接地故障时的保护可靠性,可将系统耐高阻能力提高到1 000Ω,仿真验证了算法的可行性。     

复合接地消弧方式接地故障分析及保护对策

论述了配电网中性点典型接地方式和复合接地消弧方式的接线形式。围绕单相接地故障分析,在广泛调研和梳理10 kV配电网典型网络结构及接入设备基础上,遵循现有电力设计标准规范,建立了反映配电网工程实际的精准仿真模型。分别阐述了转移接地方式和智能接地方式的工作原理,仿真分析了其故障处理过程,并提出一种利用本线路故障接地和操作接地的暂态信号首半波接地故障进行选线的方法,同时分析了过渡电阻对智能多模接地方式下零序电流保护的影响,为复合接地消弧方式的工程应用奠定了坚实的理论基础。     

仅利用零序电流的谐振接地系统接地故障方向算法

由于多数终端难以获得零序电压或三相电压信号,限制了暂态功率方向法在小电流接地故障定位、多级保护、分界技术的应用。分析了谐振接地系统单相接地时故障点上游与下游的零序电流工频分量、暂态主谐振分量以及衰减直流分量与故障初相角的关系,发现可利用零序电流工频分量作为零序电压的极化相量,进一步识别故障方向。当零序电流工频分量初相位分别在(-45°,75°)或(135°,255°)以内,暂态主谐振分量初相位分别在(-30°,30°)或(150°,210°)以内时,或者衰减直流分量与工频分量幅值之比大于预设门槛时,故障方向为正,否则故障方向为负。仿真和现场实际故障数据验证了算法的正确性。     

基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理

针对中性点非有效接地配电网单相接地故障处理难题,提出一种基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理方案。自动化系统由变电站内的故障相接地熄弧选线装置和配置于馈线开关的故障相接地启动保护装置构成。通过采用故障相接地手段实现单相接地故障的可靠熄弧,利用故障相接地断开前后的零序电压和零序电流变化特征实现永久性单相接地故障选线、选段、隔离和健全区域供电恢复。通过对故障相接地断开前后系统零序电压和零序电流的变化规律分析,构造了基于故障相接地断开前后基波零序电流比值的单相接地选线和选段判据。讨论了单相接地故障处理启动判据、故障相接地断开时刻感知、故障相接地断开前中性点中电阻投入必要性等关键技术问题。结合实例对所提出的单相接地故障处理过程进行了说明,并开展了实验验证,结果表明了所提出方法的可行性和有效性。     

小电流接地系统单相接地故障判断及处理

文章分析了电力系统单相接地故障的危害,指出查找单相接地故障时的注意事项,提出该类故障、真假接地的准确判断方法,以及单相接地故障的正确处理措施。     

基于零序导纳变化的灵活接地系统接地故障方向判别算法

目前灵活接地系统的接地保护大多直接采用小电阻接地系统的定时限零序过电流保护,存在高阻接地时保护灵敏度不足以及故障信息利用不充分等问题。通过分析灵活接地系统发生单相接地故障时,并联小电阻投入前后故障点上、下游及健全线路的零序测量导纳特征,发现并联小电阻投入前后故障点下游及健全线路的零序测量导纳不变,模值比为1,而故障点上游线路零序测量导纳的模值比远大于1,基于此提出了基于零序导纳变化的灵活接地系统接地故障方向判别算法。数字仿真和现场试验数据表明,该方法准确率高,不易受线路参数和过渡电阻等因素影响,可与定时限零序过电流保护配合使用,能满足现场实用要求。     

小电流接地系统接地故障电弧重燃暂态特征分析

小电流接地系统单相接地故障时常具有间歇性,针对电弧重燃时刻与重燃时电气量的分析可完善故障暂态理论并提高检测效果。文中根据接地故障熄弧后的电压与绝缘恢复特点,分析不同接地系统中在故障点不同稳定情况时的可能重燃时刻,并对重燃后故障暂态特征进行分析。故障点稳定时,不接地系统中易在熄弧后半个工频周期内重燃;经消弧线圈接地系统中,重燃主要发生在故障相电压峰值前时刻。故障点不稳定时,重燃时刻无明显规律。将重燃过程看作非零初始状态的单相接地故障,高频暂态电流的谐振频率、衰减因子与重燃时刻无关,幅值与重燃时刻故障相电压瞬时值近似成正比,经消弧线圈接地系统中的衰减直流分量衰减因子与重燃时刻无关、幅值与相电压对时间导数近似成正比。仿真及实测数据验证了分析结论的正确性。     

基于三相五柱式消弧线圈接地电网的选线研究

分析了三相五柱式消弧线圈的工作原理和单相接地故障时各线路零序测量导纳的特征;结合该消弧线圈的补偿控制特点,提出了针对稳态接地故障的零序导纳增量最大值的接地选线方法;对于电弧性接地故障,利用故障时各线路零序暂态电流的特征,提出了暂态电流互积求和选线法;针对由电弧发展为稳态接地的故障,则综合利用上述两种方法进行综合选线。6kV电网模拟试验和挂网运行验证了该方法的准确性和可行性。     

小电阻接地系统接地故障反时限零序过电流保护

现有的小电阻接地系统接地保护主要采用定时限零序过电流保护,定值较高,高阻接地时容易拒动。结合反时限过电流保护的特点,在分析小电阻接地配电网单相接地故障零序电流分布特征的基础上,提出一种改进的反时限零序过电流保护方法。通过各条出线保护间的横向配合,可使保护的启动电流定值无须躲过本线路的最大对地电容电流,显著降低了其启动门槛值,提高了高阻接地故障保护能力。通过MATLAB仿真验证了提出的反时限零序过电流保护的速动性和可靠性。     

发电厂直流系统接地的危害与处理

分析山东沾化发电厂直流系统接地故障的原因和危害,提出直流接地故障的处理方法。