基于开关控制的风电场集电线路复合中性点接地方式研究

针对风电场集电线电缆线路传统中性点接地方式可能存在过电压水平较高、难以识别瞬时/永久性接地故障的问题,提出基于开关控制的风电场集电线路复合中性点接地方式。首先分析风电场集电线路传统中性点接地方式对过电压水平及零序电流保护的影响;然后在考虑暂态/弧光过电压水平的基础上,利用消弧线圈并联不同阻值电阻,建立基于开关控制的复合中性点接地方式,最后对其过电压水平及在零序电流保护性能方面进行仿真验证。结果表明:该方式在满足暂态/弧光过电压水平的基础上,解决了传统中性点接地方式在风电场集电线电缆线路发生瞬时/永久性接地故障时保护难以识别的问题,其对应的零序电流保护能够可靠动作。     

风电场接地变及其中性点接地电阻的 改进方案分析

结合某风电场,分析了当集电线路发生单相接地故障时的零序网络及其电容电流的计算方法,且当接地变及其接地电阻选取不合理时,将造成集电线路零序保护无法同时满足保护选择性与灵敏性的问题,并对设备和电网安全稳定造成威胁。综合经济性和可靠性要求,提出了交换两期工程接地变及调整中性点接地电阻达到继电保护整定要求。风电场的安全稳定运行证明该方案可行。     

基于实测数据的双馈风电场集电线路时域距离保护

基于傅里叶算法的传统距离保护在用于双馈风电场集电线路时,受风电系统故障特性及过渡电阻的影响,会导致保护不能正确动作。提出了不受频率影响且具有抗过渡电阻能力的时域距离保护方法,通过分析双馈风电场发生故障后的短路电流特性,解析推导了离散傅里叶算法提取基频分量及过渡电阻产生的测量阻抗误差表达式,进一步分析了双馈风机短路电流特性对传统距离保护的影响。根据云南某风电场实测录波数据,对风电接入系统故障及风电场传统距离保护在双馈风电场集电线路上的动作特性进行分析,并对集电线路参数进行参数辨识。结果表明,时域距离保护不受风电场侧短路电流特性的影响,提高了集电线路距离保护的动作可靠性。     

基于LVRT的风电场集电线路保护配合及整定优化

风电场集电线路的距离长且回路多,常规电源的继电保护在风电场集电线路上的应用具有不适应性,还存在风电场继电保护与低电压穿越(LVRT)配合问题及区域保护不协调问题。文章首先对现有箱式变压器保护和集电线路保护进行配合分析,研究风机LVRT的短路故障暂态机理,分析了考虑主要影响因素的集电线路短路电流变化曲线。结合现有集电线路的电流三段式保护整定方案,考虑其与箱式变压器保护、相邻集电线路保护和与LVRT的配合,提出了以自适应的反时限低电压方向保护作为主保护,电流保护作为后备保护的优化方法。使用PSCAD软件进行了算例仿真计算,验证了其理论分析的正确性。     

某海上风电场220 kV海缆线路单相接地故障分析

以某海上风电场实际发生的一起220 kV海缆线路单相接地故障为例，分析了故障发生时该海上风电场陆上集控中心端及海上升压站端的故障电压、故障电流波形及特性。分析结果表明：相较于陆上集控中心端，海上升压站端为弱馈电源端；由于海上升压站端的正序等值阻抗、负序等值阻抗远大于零序等值阻抗，当海缆线路发生单相接地故障时，海上升压站端流过的故障电流主要为零序分量，使故障电流的三相电流幅值、相位近似一致，与传统接地故障象征有明显差别。研究结果可为海上风电场220 kV海缆线路安全稳定运行，以及海缆线路继电保护正确选相及可靠动作提供有益指导。     

基于风机弱馈特性的集电线路故障方向判断

风电场集电线路发生反方向故障时,集电线路电流保护可能因流过反向短路电流而误动,须安装方向元件。针对传统功率方向元件受集电线路接线方式及风机低电压穿越方式影响而无法正确动作的问题,提出了一种新型的集电线路故障方向判断方法。该方法利用在线路发生正、反向故障时,因风机的弱馈特性保护所感受背侧系统等效阻抗存在明显差异的特征,能够快速可靠地判断出故障方向。文章搭建了集电线路仿真模型,通过仿真试验验证了该方法应用于集电线路的适应性和正确性。     

基于Matlab建立仿真分析确认定子接地故障点

对于发电厂定子接地故障,通过Matlab建立数学模型模拟发电机单相接地故障,根据一个发电厂接地故障的电流电压波形与相关数据,模拟计算出故障时的过渡电阻和零序电压,得出过渡电阻对应的零序电压大小之间的变化关系,从而确认故障点位置,与实际故障位置相吻合,为接地故障处理方提供数据判别依据。     

物联网下谐波电流差动保护在小电流接地系统中的选线及定位研究

为了提高供电可靠性,快速找到在经消弧线圈接地情况下单相接地故障的故障点位置,防止瞬时故障发展成永久故障,研究了在物联网下,电力5G通信方式基础上,通过判定3次及5次谐波电流实现快速差动保护的可行性.通过仿真,对配电系统中架空线路、电缆线路,以及在线路首端或者末端,过渡电阻影响下差动保护等进行了分析,可以有效避免故障范围扩大,以满足供电可靠性要求并提升配电网继电保护水平.     

计及逆变型分布式电源的有源配电网单相接地故障分析

风电、光伏等可再生能源以逆变型分布式电源(IIDG)形式并网后,使配电网成为有源配电网,其接地故障分布特点与传统配电网不同。文章通过分析恒功率控制型和低电压穿越控制型IIDG故障电流特性,建立其故障等值模型,然后,针对不接地系统建立计及IIDG的单相接地故障分析模型,分析并网变压器中性点不同接地方式和IIDG的接入位置下,故障点电流以及IIDG至故障点间线路零序电流特征分布,最后,通过PSCAD/EMTDC建立含IIDG接入的配电网故障仿真模型,验证了单相接地故障建模及分析方法的有效性。     

风电场10kV系统单相接地故障处理与分析

目前国内风电场内集电线路多为10kV或35kV系统,针对风电场集电线路经常出现的单相接地故障,本文在风电场工作实践的基础上对10kV系统单相接地故障进行分析,并结合风电场的实际情况提出了解决措施,提高供电可靠性,保证设备安全稳定运行。     

逆变型分布式电源接入对接地距离保护的影响与对策

针对IIDG接入系统的110 kV联络线金属性单相接地故障,分析了线路两侧正序电压极化接地距离保护的动作性能,指出存在由故障位置和IIDG容量决定的保护失效功率边界,若负荷无功高于此边界,IIDG侧接地距离保护在正向区内故障时拒动、在正向区外故障时误动,电网侧接地距离保护在反向区外故障时误动。提出两种应对策略,对策一将IIDG接入的110 kV变压器中性点直接接地,此时正序电压极化原理仍适用于IIDG接入系统;对策二采用零序无流判据和相电压极化距离元件构成接地距离保护方案,该保护判断不受IIDG接入的影响且无死区问题。     

110 kV线路接地故障与终端站保护配合案例分析

针对110 kV中性点直接接地系统中,主网终端且带地区电源的变电站在始端送电线路发生单相接地故障时,线路接地保护与终端变电站内相关保护的配合、整定问题,以华北电网发生的一起110 kV线路单相接地故障为例,阐述了线路接地保护及终端带地区电源变电站主变压器零序电压保护的动作过程,分析了导致零序电压保护动作与变电站全站停电的原因、110 kV主变零序电压保护的配置和110 kV线路接地保护、地区电源联络线保护、重合闸与备用电源自投装置等配合问题,并对保护配置和整定提出了改进建议。     

基于多端差动的风电场集电线路保护新原理

摘要： 分析了风电场故障对集电线路电流保护及距离保护的影响,提出了多端差动的单元式保护与风电场多段保护,并通过PSCAD/EMTDC进行了仿真,验证了多端差动保护动作的正确性,得到多端差动保护提高了风电场集电线路的保护灵敏度与可靠性,具有较高的准确度和灵敏度。     

10kV配电网接地方式改造风险分析与防范策略研究

针对中性点经消弧线圈接地方式运行的10kV配电网系统存在难以准确快速地隔离接地故障的问题,介绍了一种10kV可控电阻接地系统,系统正常运行时中性点经消弧线圈接地运行,仅在接地故障无法切除时投入小电阻,由零序保护迅速地隔离接地故障.文中详细地分析了该系统在10kV零序保护定值整定、10kV零序电流互感器安装接线、运行方式转换等方面存在的风险,并提出了相应的控制策略,确保变电站10kV可控电阻接地系统运行时风险可控,进一步保障了设备安全运行,提高了10kV系统供电可靠性.     

一起220kV变压器差动保护动作行为分析

针对一起220kV变压器发生接地故障情况进行了介绍及诊断,分析了变压器差动保护动作特性和故障情况下正序、负序、零序电流情况,分析结果与保护动作报告完全吻合。指出在电动机负荷距离故障点较近时故障后会向故障点返送电流。同时由于△绕组的存在,在单相接地时,装置采集电流中的正序和零序并不相等。     

平行双回线对反时限零序电流保护的影响及改进算法

在平行双回线内部发生接地故障时,反时限零序电流保护可能会出现误动,靠近故障端的保护速动性较差,故障线路两端的保护动作存在配合程度低,且灵敏度低的问题。为解决平行双回线对反时限零序电流保护的影响,提出改进算法,通过改变时间整定系数,使反时限特性曲线上下移动,从而配合其他曲线实现反时限零序电流的保护,解决平行双回线反时限零序电流保护误动问题。设定延时时间,提高保护选择性动作的正确性,确保快速切除接地故障。通过对比实验验证改进算法的有效性,结果表明,平行双回线出现接地故障时,研究算法可以有效减少反时限零序电流保护误动情况,增强保护速动性,实现故障保护选择性动作的灵敏配合。     

基于损失特征矩阵的CHB-BESS模块间接地故障诊断

模块间接地故障是H桥级联型电池储能系统（cascaded H bridge based battery energy storage system,CHB-BESS）的易发故障,快速诊断故障位置对减少故障损失至关重要。模块间接地故障的故障特征主要体现在零序电流上,会受到接地过渡电阻的影响。为实现接地过渡电阻不确定情况下,故障模块位置的快速准确鲁棒定位,本工作提出了一种基于损失特征矩阵的快速故障诊断方法。首先,本工作建立了零序等效电路模型;然后,将零序电流模型离散化;接着,提出基于损失特征矩阵的定位方法,该方法使用拓扑矩阵描述故障位置和过渡电阻的遍历信息,基于离散化模型来遍历计算零序电流,将计算结果与测量结果的偏差记录在损失特征矩阵中,通过偏差最优解确定故障位置;其次,本工作证实了故障定位问题作为最优化问题具有最优解唯一性,偏差最优解在接地过渡电阻不确定的情况下可获得准确的故障发生位置;最终,基于最优解唯一性提出了最优化计算的加速方法。实测表明,所提方法的平均定位误差仅为0.2个子模块,在接地过渡电阻较大范围不确定的情况下实现了准确定位,并且所提加速方法显著提高诊断速度。     

基于动态模式匹配距离的配电网单相接地故障选线研究

中性点经消弧线圈接地配电网发生单相接地故障,各线路的零序电流暂态含量丰富,在理论分析单相接地故障零序电流特性的基础上,提出一种基于动态模式匹配距离（DPM）的零序电流波形相似性度量聚类选线方法。首先将单相接地后线路暂态零序电流以等分段点和极值点作端点进行动态分段,根据各分段均值及其变化趋势实现子分段序列形态模式符号化表达,以模式之间的异同性定义模式匹配距离,其次运用动态时间弯曲（DTW）规划原理,获得线路零序电流波形间的动态模式匹配距离矩阵,最后利用模糊C均值聚类算法,实现单相接地选线。对不同故障初相角、非同步采样、信息缺失、两点接地故障、电弧故障等情况进行仿真。结果表明,所提出的方法较DTW有更高的故障区分度,且能够有效地提高配电网故障选线的准确性和容错性,对配网安全运行具有一定实际意义。     

核电厂变压器零序差动保护配置及其整定计算

百万核电机组的主变压器通常由3台500 kV单相变压器构成,单相接地故障是其主要故障型式之一,零序电流差动保护是针对单相接地故障的主保护。目前可供选用的零序电流差动保护装置的保护原理主要是比例制动式差动保护,在技术细节上仍存差异,保护整定计算方法不同,对电流互感器的配置适应性也不同。针对两类不同的零序电流差动保护原理,并分析其适应的不同情况,提出核电厂主变压器零序电流差动保护设计方案及其保护整定计算方法。     

基于改进巴氏距离的谐振接地系统故障选线方案

针对配电网谐振接地系统发生单相接地故障选线存在较大困难的问题,提出一种利用故障暂态阶段零序电流波形相似度的故障选线方案。分析谐振接地系统等值零序网络发现：健全线路在故障暂态的零序电流方向为由母线流向线路,而故障线路的零序电流方向为由线路流向母线。鉴于此,采用改进平均巴氏距离来表征线路波形差异度,根据健全线路平均巴氏距离趋近于0的特征构建相应的选线判据及选线方案。利用Matlab建模,验证该选线方案准确率高,且在不同过渡电阻、故障位置等故障情形下均适用,还具有良好的抗噪性能。