舰船用大型发电机保护方案配置

大功率发电机在现代舰船上被越来越多地采用,它的安全运行是舰船电力系统正常工作的重要保证.文章提出舰船用大型发电机保护的配置方案,借鉴陆上电网保护的经验,提出将纵差动保护应用于船舶发电机.并对船舶大型发电机的过载保护、外部短路保护、欠压保护和逆功率保护的应用进行了分析.     

船舶同步发电机短路过程仿真研究

本文首先对船舶同步发电机的工作过程进行了分析,并在Matlab/Simulink/PSB平台下建立了由船舶同步发电机、励磁模块、柴油机与调速系统组成的船舶同步发电机系统的仿真模型。然后在船舶电力系统环境下对该模型进行短路过程仿真实验,分析了在三相短路和相间短路两种情况下的电网三相电流变化过程,并给出了相应结论。     

基于解析法的概率暂态稳定扰动后初值计算

根据一段时间内负荷和发电机的运行曲线,采用解析法计算和分析了在电力系统受到扰动后瞬间节点电压和电流的均值和协方差,完成了解析法概率暂态稳定分析的初值计算。以节点注入功率和PV节点电压运行曲线构成系统的多运行方式,计及了节点注入之间的相关性,在发电机变量的概率特性计算基础上,推导了扰动后节点电压、电流的均值和协方差的线性化算式。为便于协方差的计算,由电力系统的运行特点提出了变阻抗负荷模型,对其余的各种负荷和发电机模型也提出了相应的解决方法。根据线性化和完整二阶2种概率潮流的计算结果,以三相短路故障为例,在一8机系统的算例上完成了计算分析。结果表明,短路电压均值的计算精度较高,短路电压协方差的误差较大。     

隐极发电机励磁绕组匝间短路故障定位及短路匝数估算

为实现对发电机励磁绕组匝间短路故障的在线检测与保护,以一台12kW、3对极隐极同步发电机为例,采用多回路法对该样机负载运行时发生的励磁绕组匝间短路故障进行计算,并与实验进行了对比分析;基于计算与实验结果,分别探讨了分布式励磁绕组的故障位置及短路匝数对故障特征量的影响;在此基础上,提出利用定子分支谐波电流进行故障定位及短路匝数估算的新方法,为隐极发电机励磁绕组匝间短路故障在线检测与保护方案设计奠定了理论基础。     

基于双馈风电场的三相短路电流计算及保护方法

新能源发电技术在电力系统中逐渐占据越来越大的比重。为了实现电力系统安全运行的稳定性,需要了解系统故障的影响,根据双馈风力发电机的撬棒动作情况以及相关暂态特性完成短路电流计算。通过建立双馈风力发电机模型,并根据双馈风力发电机在三相短路故障期间投入的撬棒保护,对风机内在机理的动态变化进行分析,精确计算定转子磁链在故障期间的变化情况,从而得到撬棒动作时的新三相短路电流计算方法。最后通过PSCAD/EMTDC 进行仿真验证,并利用Matlab检验计算方法的精确度。同时根据风场的低电压穿越能力与电流保护装置的特性,提出一种针对双馈风电场的低电压穿越保护方案。该方案根据低电压穿越能力的电压变化要求以及短路电流的大小协作完成对线路的保护,以便清除故障后风场电压可以及时恢复并且保持并网运行,且在一定程度上可应对低电压穿越能力的延时问题。     

直流网状网络短路电流计算

为了解决舰船电力系统主网多电站短路电流的计算,根据其直流网状网络的特点,给出了一种有效的短路电流计算法。该方法用星网等值变换,将直流网状网络简化为各发电机通过整流器直接与短路故障点通过阻抗相连的形式,从而得到它们之间简单的电量关系,然后将直流侧突然短路等效为发电机三相对称短路,通过直流侧阻抗折算到交流侧的等值关系,计算母线上短路时的短路电流。仿真结果表明,该算法准确度较高,满足工程实际要求,可以用来计算直流网状网络的短路电流,为系统的保护设计提供依据。     

单元件发电机内部短路保护的研究

本文依据在０．６３ＭＷ、４５ＭＷ、３２０ＭＷ等各型水轮发电机上的真机试验和运行资料，分析和计算了各种运行工况下的不平衡电流和短路事故中的故障电流，提出了以发电机中性联线零序电流为判据，对各种内部短路事故和定子绕组开断，气隙严重偏移故障进行高灵敏度的综合保护，并为这种单继电器式发电机内部短路保护系统提出了适用于工程应用的完善的整定计算和校验方法。     

发电机内部短路的试验研究及其保护定值的商讨

近年来发电机内部相间或匝间短路的新型保护装置相继研制成功,它们的动作灵敏度和速度有了显著提高,以纵差保护为例,最小动作电流由过去的1.3～1.4倍额定电流减小为0.1～0.5倍额定电流,为什么要减小这么多?最小动作电流究竟多大合适?这与发电机内部短路电流的大小直接有关。发电机内部短路的分析研究,国内外已有不少文献发表,为了验证这些理论分析的准确性和校验实用计算方法的近似程度,东方电机厂等单位组织了两次同步发电机匝间短路的真机试验,根据这些试验结果,推荐有关发电机内部短路的理论分析和实用计算公式,并利用此研究成果计算了发电机的内部相间和匝间短路电流,提出了纵差和横差保护定值的初步意见,供大家讨论和参考。     

船舶交直流混合电力系统短路计算与仿真

近年来,船舶交直流混合电力系统的优越性越来越突出。为实现船舶交直流混合系统短路计算与仿真,文中以VC++6.0为平台编写软件程序,采用面向对象的程序设计思想,以模型为基础、以数据库为支撑,在已建立的船舶电力系统仿真平台基础上,通过分析计算各个电流源提供的短路电流,实现了船舶交直流混合电力系统任意点短路的可视化仿真计算,并通过实例验证了计算结果的准确性,该方法具有实际可行性。     

核电站控制棒电源系统相复励发电机短路故障的解析计算

针对核电站控制棒电源系统,现有保护仅采用以额定电流为定值的定时限过流保护作为短路后备保护,导致该系统已发生多起过流保护抢先动作与失磁保护失配的事件。解决保护失配问题的关键在于对控制棒电源系统发电机短路故障电流的准确解析,解析重点在于考虑发电机实际采用的相复励无刷励磁方式对故障电流的影响,而相复励励磁电流由并励电压对应的励磁分量和复励电流对应的励磁分量合成产生。经过合理的假设与模型简化,结合发电机基本方程和励磁系统数学模型,推导得到了并励电压分量作用下的三相短路电流。引入复励电流分量作用,根据励磁电流变化对短路电流进行修正,得到了包含暂态分量和稳态分量的相复励发电机三相短路电流时域解析表达式。由正序等效定则扩展得到两相短路电流的时域解析表达式。基于PSCAD/EMTDC平台建立了控制棒电源系统电磁暂态模型,对理论分析结果进行了验证,进一步对保护优化方法进行了讨论。     

微型机在继电保护整定计算及运行管理工作中的应用

继电保护整定计算及运行管理是一项关系到电力系统安全运行的重要工作。在我省,220kW 电网一级整定计算和运行管理的主要内容有:单相接地、两相接地、两相短路、三相短路的短路电流计算;根据短路电流计算结果,对电网内各种保护进行整定计算;绘制网内220kW 各线路的零序短路电流曲线,供查找接地故障点等使用;绘制序网图、保护配置图、定值图;编制整定计算方案;修编继电保护运行规程。这些内容计算量大,繁琐、复     

浅析风电场短路电流计算

目前国内外电力系统关于短路电流的计算方法及软件都已经相当成熟,但对风力发电机系统短路电流计算的方法和对于各种风电场不同问题的研究全都很少,绝大部分是从电力系统的角度说明短路电流计算的方法,没能做到真的适应于风力发电场的实际情况.而风电场内部的电气设备选择直接影响到风场的经济效益.因此,将风电场作为独立系统进行短路电流的分析计算,对其风场内系统配置的影响具有重要的现实意义.     

短路电流的热效应实用计算方法

短路电流的热效应计算,过去一直沿用苏联的“假想时间法”,它主要是将电力系统短路电流计算用的网络,归并为只有一台等值发电机的单电源网络,而且假设负荷全部集中在等值发电机的端口。实际上,短路电流计算网络总是有多个电源向短路点供电。随着电力系统的发展扩大,向短路点供给的短路电流越来越大。由于大机组的出现,主要负荷也不接在发电机端口。因此,过去的计算方法,不符合实际情况,误差较大。本文介绍的计算方法,经有关部门审查,可以在工程设计中试行。     

基于主保护不平衡电流有效值的转子匝间短路故障监测

为利用发电机主保护所配电流互感器来监测励磁绕组匝间短路故障,以三峡VGS发电机为例,采用多回路方法对故障后进入各主保护的不平衡电流进行了计算与分析;在此基础上,指出利用不平衡电流中的单次谐波进行故障监测的不足,由此提出基于主保护不平衡电流有效值的励磁绕组匝间短路故障监测原理;通过对不同短路匝比故障的计算与理论分析,指出...     

含双馈风电机组的电力系统短路电流实用计算方法

分析了电网发生对称短路故障时双馈风电机组的电磁暂态模型和定、转子磁链的故障暂态过程,推导出不同定子电压跌落程度下双馈风电机组定子短路电流的表达式,提出可有效减小短路电流计算误差的定子电压跌落系数修正方法,并通过仿真计算验证了修正后短路电流表达式的准确性。提出了含双馈风电机组的电力系统发生对称短路故障时的短路电流实用计算方法。以故障点为分界,将电力系统简化等值为含发电机支路和系统支路的二支路网络,求取发电机支路和系统支路短路电流周期分量的运算曲线,确定短路点短路电流周期分量的幅值,推导了短路点短路电流非周期分量和转子频率分量的表达式。     

35 kV变电站多功能继电保护设计

正继电保护装置与安全自动装置属于二次系统,对电力系统安全稳定运行起着重要的作用,合理的继电保护设置可以在电力系统发生故障时迅速切除故障设备或线路。以35 kV变电站为例进行继电保护设计,研究设计了35 kV变电站继电器保护综合自动化系统的结构以及防雷保护。短路电流计算1.短路计算的假设一般来说,为了简化短路电流计算的过程以及相关的影响因素,在进行计算时做如下的假设:1)系统在正常运行时,三相对称,各电源频率、相位角相同。     

考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法

双馈风电机组在电网故障期间保持并网运行,其输出的短路电流对电力系统保护和控制产生较大影响。电网故障下,双馈风电机组通常先投入撬棒保护并闭锁转子侧变流器,而后重启转子侧变流器控制机组输出无功功率。目前,针对双馈风电机组短路电流已有较多研究,但是尚未考虑低电压穿越全过程中机组运行状态切换所造成的电气参量的变化,可能造成短路电流的分析和计算出现较大误差。为此,分别建立了撬棒投入和转子侧变流器无功控制两个阶段的双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)数学模型,推导了这2个阶段DFIG定子短路电流的表达式,分析了低电压穿越方式的切换对DFIG输出短路电流的影响,提出了低电压穿越全过程DFIG短路电流的计算方法,并通过时域仿真验证了理论分析的正确性。     

用等值解耦模型计算12相同步整流发电机短路电流

各数字仿真软件尚未开发出12相同步发电机的模型,不能直接满足相关系统的计算需求。为此,对现有12相同步整流发电机短路电流计算方法进行讨论并指出了其不足,提出通过适当的等值与解耦处理方法将12相同步发电机等效为4台三相同步发电机,并利用电磁暂态分析软件PSCAD/EMTDC中的通用元件建立了12相同步整流发电机短路电流计算模型。数字仿真表明等值解耦方法的正确性,与短路试验结果的对比校核也证明了该模型的计算精度能满足实际工程的要求,该模型的建立为含有该类发电机的电力系统的研究与设计工作奠定了良好的基础。     

考虑Crowbar电阻的双馈电机短路电流实用计算

含Crowbar保护的双馈风力发电机在模型上不同于普通异步发电机。首先,双馈风力发电机在转子侧连接着变流器;其次对转子侧变流器采用Crowbar保护。因此,在短路电流计算方法上,两者也必然有相应的差异。目前,在双馈风力发电机短路电流计算方面,我国采用的国家标准为GB/T15544.1《三相交流系统短路电流计算》。该标准中,没有考虑广泛采用的Crowbar电阻元件对短路电流的影响。为此,在研究建立含Crowbar保护的双馈风力发电机新模型的基础上,推导双馈风力发电机短路电流实用计算公式。文中还用PSCAD/EMTDC软件的精确模型仿真结果对提出的含Crowbar电阻的双馈风力发电机三相短路电流实用计算公式进行了验证,并比较了国家标准计算方法。研究表明:推导提出的含Crowbar保护的双馈风力发电机三相短路电流实用计算公式准确、方便,对风电场的电气安全设计具有重要意义。     

多相混联式整流发电机系统直流侧短路电流

针对多相混联式整流发电机系统直流侧突然短路的问题,以十二相整流发电机系统为例,分析了十二相整流输出端不同联接方式,并推导了交流侧短路电流的解析表达式和不同串并混联方式下的多相整流系统直流侧短路电流,进而获得了各种联接方式下直流侧短路电流的解析表达式,总结归纳出了相应联接方式下的直流侧和交流侧短路电流比值范围,结果表明,即使均采用"两并两串"方式,但不同串并组合时的直流侧短路电流峰值是不同的;通过有限元仿真和样机试验验证了理论分析结果的正确性,为舰船电力系统开关保护装置的合理选择和设计提供了指导,研究方法可推广至其他多相整流发电机在任意混联拓扑输出方式下的直流侧短路电流分析。