高速接地开关熄灭特高压平行双回线路二次电弧分析

特高压平行双回线路可以使用高速接地开关(highspeed grounding switch,HSGS)熄灭瞬时性单相接地故障及双回线跨线故障产生的二次电弧。文章分析了使用HSGS降低潜供电流和恢复电压的效果,特高压双回线路中各种因素对其熄灭二次电弧的影响。结果表明,双回线跨线瞬时性故障比单相接地瞬时性故障的潜供电流和恢复电压大,线路长度、负荷电流都会影响潜供电流与恢复电压,HSGS单端闭合时不利于熄弧,较高的二次电弧电阻有助于快速熄弧。200 km及以下的特高压平行双回线路使用低电阻、双端快速闭合的HSGS可以有效熄灭二次电弧,使单相重合闸成功。     

输电线路单相瞬时性故障熄弧判定方法

为确保单相瞬时性故障时自适应重合闸成功并尽量缩短非全相运行时间,提出了一种准确判定输电线路故障电弧熄弧时间的方法。分析了瞬时性故障二次电弧阶段与恢复电压阶段故障相端电压的频率特征,基于熄弧后故障相端电压信号中高频分量能量迅速减小的特点,利用小波分解提取信号特定频带的能量,依据相邻两时间窗的信号高频分量能量比判断电弧是否熄灭。所提方法适用于带并联电抗器及不带并联电抗器的220-750 k V的输电线路,仿真结果及现场录波数据分析验证了其可行性和准确性。     

输电线路单相瞬时性故障熄弧判定方法北大核心CSCD

为确保单相瞬时性故障时自适应重合闸成功并尽量缩短非全相运行时间,提出了一种准确判定输电线路故障电弧熄弧时间的方法。分析了瞬时性故障二次电弧阶段与恢复电压阶段故障相端电压的频率特征,基于熄弧后故障相端电压信号中高频分量能量迅速减小的特点,利用小波分解提取信号特定频带的能量,依据相邻两时间窗的信号高频分量能量比判断电弧是否熄灭。所提方法适用于带并联电抗器及不带并联电抗器的220-750 k V的输电线路,仿真结果及现场录波数据分析验证了其可行性和准确性。     

输电线路单相自适应重合闸的双SVM实现方案

实现输电线路自适应重合闸的关键是正确区分永久性故障和瞬时性故障以及快速确定瞬时性故障二次电弧熄灭时刻。提出了基于双支持向量机的自适应重合闸实现方案。首先,分析二次电弧阶段的故障相端电压的频谱分布和高频能量在瞬时性故障和永久性故障下的不同特征,利用离散傅里叶变换获得电压谐波总畸变率和高频能量二维特征向量,设计支持向量机SVM1区分故障性质。其次,基于瞬时性故障二次电弧熄灭前后故障相电压谐波和电压幅值的变化特性,以电压谐波总畸变率和幅值为输入量,利用支持向量机SVM2判断二次电弧是否熄灭。仿真结果表明,所提方法能可靠区分瞬时性故障与永久性故障,快速捕捉瞬时性故障熄弧时刻,抗噪声能力较强。     

基于电弧特性的特高压输电线路单相自适应重合闸

提出了一种基于电弧特性的特高压线路单相自适应重合闸方案.通过EMTP-ATP软件中的MODELS模块建立二次电弧模型,模拟了瞬时故障时二次电弧的反复燃烧-熄灭-重燃的过程.利用数学形态学的多分辨形态学梯度提取故障相母线电压信号的暂态分量,通过比较故障相母线电压谱能量的差异来判别瞬时性与永久性故障.EMTP仿真数据都证明该方案能准确地区分故障类型,可靠地实现自适应重合闸.     

基于行波主频率跃变的柔性直流电网自适应重合闸策略

高压直流架空输电线路受外界环境的影响,发生瞬时性故障概率较高.研究适用于直流系统线路故障后的快速恢复策略对保障电网的可靠运行具有重要意义.多端直流系统多采用直流断路器实现线路故障的隔离与恢复,但现有直流断路器重合闸策略存在重合于永久性故障时对直流系统造成二次冲击的问题;此外,该类方法均需配置固定延时的去游离.针对上述问题,提出了一种可识别故障性质与故障消失时刻的自适应重合闸策略.揭示了不同故障性质下行波传播主频率的变化特征;研究了行波在故障端口不同模域间的交叉传播机理,结合相模变换,论证了基于相域电压行波识别故障性质的可行性;提出了适用于配置直流断路器的柔性直流输电系统线路故障自适应重合闸策略,分析了影响该算法的相关因素,包括故障电阻、燃弧间隙长度以及噪声,并在PSCAD/EMTDC中验证了该算法的有效性.     

基于电弧特性的特高压输电线路单相自适应重合闸

提出了一种基于电弧特性的特高压线路单相自适应重合闸方案。通过EMTP-ATP软件中的MODELS模块建立二次电弧模型，模拟了瞬时故障时二次电弧的反复燃烧-熄灭-重燃的过程。利用数学形态学的多分辨形态学梯度提取故障相母线电压信号的暂态分量，通过比较故障相母线电压谱能量的差异来判别瞬时性与永久性故障。EMTP仿真数据都证明该方案能准确地区分故障类型，可靠地实现自适应重合闸。     

计及配电网线路阻抗影响的自适应接地故障消弧控制策略

接地故障电弧可靠熄灭是配电网安全运行的重要保障,针对现有有源消弧方法很难同时兼顾高阻与低阻接地故障消弧需求的问题,文中提出一种计及配电网线路阻抗影响的自适应接地故障主动调控方法.首先,推导了故障点残压、残流随接地电阻和故障距离的变化规律,证明电压消弧受线路阻抗影响的机理.其次,通过对比配电网接地故障电流完全消弧与未完全...     

自适应熄弧时刻的单相重合闸的研究

由于二次电弧熄灭时间的不确定,导致采用固定重合闸时间的传统重合闸性能不佳。针对这一问题,提出了自适应熄弧时刻的单相重合闸新方案。输电线路发生单相接地故障,两侧故障相断路器跳开,该方案对故障点电弧是否熄灭进行持续循环判断,以确定是否开放重合闸。若电弧已熄灭,则立即开放重合闸重合。若判断结果为电弧尚未熄灭,则继续判别。直至系统允许非全相运行的最长时限,若电弧仍未熄灭,则跳开非故障相断路器。新方案在故障后电弧以较短时间熄灭时,缩短了重合闸时间,改善了系统的暂态稳定性;电弧经较长时间熄灭时,增加了成功重合的机会。     

基于注入功率在线补偿抑制半波长输电线路潜供电弧的仿真研究

半波长输电线路潜供电弧问题非常突出,如该电弧不能及时熄灭,可能引发单相自动重合闸失败,针对此问题,基于半波长输电线路结构的特殊性,提出了一种注入功率在线补偿的潜供电弧抑制方法,建立了半波长线路和注入功率的电路仿真模型来研究该方法的有效性。结果表明,基于注入功率补偿的潜供电弧抑制方法可以有效地减小半波长线路沿线潜供电流和恢复电压的幅值,从而有效缩短潜供电弧的燃弧时间,提高半波长输电线路中单相自动重合闸的成功率。该抑制技术实用化尚待进一步研究。     

特高压串补输电线路熄灭潜供电弧的方法

单相自动重合闸的成功合闸与潜供电弧的快速熄灭关系密切。在特高压串补输电线路发生单相接地故障时,为加快熄灭潜供电弧,提出采用一定数值的电阻短接故障相电容的方法。详细地阐述了潜供电流的频率特性,并给出直流分量的大小及衰减的快慢与故障时刻、弧道电阻的关系。最后以实际工程为例进行仿真计算。结果表明,该方法对潜供电弧的熄灭是实用和有效的。     

从电力运行看高压开关的发展

一、当前的发展状况1.灭弧方式目前高、中压断路器的分、合闸操作都是借助电弧过程来完成的。合闸时,回路由预击穿的电弧接通,然后在几毫秒内触头闭合,将电弧短接熄灭。分闸时燃弧时间长得多,一般须采用特殊措施,电弧才能熄灭。直流电弧的熄灭是通过拉长电弧、将电弧分成多断以及使其冷却等方法,使电弧电压大     

基于积分比分布的单相接地故障熄弧时刻识别策略

现有自适应重合闸在识别出瞬时性故障后普遍经过固有延时合闸,忽视了故障点电弧熄灭与否,为进一步提高重合闸的自适应能力,有必要对故障熄弧时刻进行识别。通过计算分析超高压线路接地点熄弧前后故障相端电压特性,对比发生瞬时性故障时故障相端电压绝对值函数在二次电弧阶段和恢复电压阶段的差异,发现二次电弧阶段绝对值函数的积分在相邻时间窗内大小始终不变,积分比约为1,而恢复电压阶段初期相邻时间窗内的积分存在显著差异,其积分比出现较为明显的突变。通过设定上下阈值,将故障相端电压绝对值函数积分比作为熄弧时刻识别判据,若积分比连续5次超过所设阈值,则判断故障熄弧。大量EMTP-ATP仿真表明,该判据能可靠识别熄弧时刻,且不受并联补偿度、故障位置以及过渡电阻影响,具有较强的自适应性。     

用于MMC-HVDC直流故障保护的新型拓扑及重合闸控制策略

针对柔性直流架空输电线路频发的瞬时性直流故障,提出了模块化多电平改进子模块结构和混合级联拓扑以及MMC系统重合闸控制策略。新型子模块及混合级联结构具有直流故障自动闭锁和迅速恢复的能力,能进一步降低造价及损耗,并能继承已有成熟的控制方法。系统重合闸控制可以使柔性直流系统在小电流情况下判断直流故障是否消除并恢复系统运行,能有效应对永久性、瞬时性直流双极短路故障。文章构建了等效电路来分析直流双极短路故障及重合闸过程,并通过PSCAD/EMTDC仿真对所提方案进行了有效性验证。     

长距离输电线路潜供电弧弧根跳跃与弧长剧变的物理机制与仿真

建立了长距离输电线路潜供电弧物理模拟实验平台,使用高速摄像仪拍摄潜供电弧的运动发展过程。实验发现,潜供电弧阳极弧根存在明显的跳跃现象,且潜供电弧运动过程中电弧长度经常出现暂时变短的现象,在电弧熄灭前的瞬间,电弧长度会急剧上升。为明晰引起上述现象的内在作用机制,建立了链式电弧模型,对长距离输电线路潜供电弧进行仿真分析,结果表明弧根跳跃与热浮力和电极结构密切相关,电极结构水平时潜供电弧弧根跳跃次数明显减少,更有利于电弧的疏导与熄灭。电弧长度暂时变短是由弧柱间短路引起的,而熄灭前潜供电流突然增大引起弧长的剧变。进一步研究了潜供电弧燃弧时间与风力之间的关系,风速较大时,风载荷在电弧受力中占主导作用,燃弧时间分散性较小。仿真还发现导线互相垂直时潜供电弧运动更为剧烈复杂,电弧更容易熄灭。     

大功率直流接触器在不同介质中开断电弧特性的实验研究

电动汽车的快速发展和航空系统供电容量的进一步提升对大功率直流接触器提出更高的要求。为了研究大功率直流接触器中密封气体的种类及压强对于接触器开断电弧特性的影响,设计了带单向气阀的桥式直流接触器样机,搭建了直流开断实验平台,测试了不同气体介质和压强下的电弧电压、电流、燃弧时间、燃弧能量等,对比分析了灭弧介质和压强对直流接触器开断特性的影响。结果表明:直流接触器燃弧过程3个阶段中,电弧在触头之间拉长阶段占据了总燃弧时间的60%以上;压强为0.3 MPa时,氢气、氮气、氦气3种气体分断200 V/1 200 A的燃弧时间分别为1.20 ms、1.42 ms和1.54 ms,氢气电弧电压的峰值远高于其他两种气体,且燃弧能量低,表现出优良的灭弧性能;压强从0.1MPa升至0.3MPa,3种气体的灭弧性能均得到显著提高,表现为燃弧时间缩短17%,燃弧能量降低约15%,电弧运动速度加快。     

基于等值阻抗相位特征的带并补电抗线路单相自适应重合闸故障识别方法

针对交直流混联系统交流输电线路故障后盲目重合于故障引发直流换相失败的问题,提出一种利用故障相等值阻抗相位特征识别故障性质的单相自适应重合闸方案。瞬时性故障时故障相线路侧等值阻抗主要由对地电容组成,阻抗呈容性且熄弧瞬间阻抗相位变化显著;永久性故障时故障相线路侧的等值阻抗主要由线路自阻抗、对地电容和过渡电阻组成,阻抗呈阻容或阻感特性。因此,以瞬时性故障等效模型为基准模型,采用工频相量快速提取算法计算等值阻抗,利用等值阻抗相位特征差异区分瞬时性故障和永久性故障。大量仿真分析表明,该判别方法适用于带并联电抗器输电线路,可快速识别单相故障性质并确认故障熄弧时刻,减小盲目重合于故障引发换相失败的可能,具有较好的耐过渡电阻能力。     

燃弧间隔对10 kV电缆线路的影响

弧光接地过电压严重危害10 kV输电线路,理论上弧光接地过电压幅值是额定值的3～3.5倍,实际中由于燃弧时间间隔和燃弧时间等因素过电压的幅值低于理论值,为了更好地分析电弧重燃与熄灭的过程,建立与实际情况更为吻合的电弧模型,对燃弧时间间隔对过电压和故障点电流的影响进行分析。通过建立准确的电弧模型分析电弧重燃的时机与过电压水平的关系,分析电弧的燃弧特性为预防弧光接地过电压提供理论依据。研究建立了Mary电弧模型,通过分析两次电弧燃弧时间间隔对弧光接地过电压和故障点电流的影响,发现两次燃弧时间间隔越长电弧产生的整体过电压水平越低,电弧重燃后的电流也会随着间隔的增加幅值不断降低。     

应用附加电容的柔性直流输电线路自适应重合闸策略

针对柔性直流输电线路在故障跳闸后线路健全极与故障极不存在耦合关系和基于感应电气量变化特征的重合闸判据难以适用的问题,提出一种基于附加电容放电电压变化特征的柔性直流输电线路自适应重合闸策略。在直流线路跳闸后投入附加电容器,构建附加电容放电的数学模型,分析故障消失前后附加电容放电电压特征的差异。结合该差异设计出能有效识别永久性故障和瞬时性故障的柔性直流线路故障性质识别新判据,基于此故障性质识别判据实现对线路的重合闸。最后利用PSCAD/EMTDC平台搭建了线路模型,仿真验证了所提柔性直流输电线路自适应重合闸策略的有效性与可靠性。     

特高压线路单相自适应重合闸仿真分析

文章以晋东南—南阳—荆门特高压试验示范工程为例,给出了一种新的单相自适应重合闸方案,建议根据故障点电弧熄灭时间,动态确定重合闸时刻。通过PSCAD/EMTDC仿真,证明了此判别原理理论上能够有效解决超高压长线路单相自动重合闸盲目重合的问题,可大大提高单相自动重合闸动作的成功率。