带并联电抗器同杆双回线跨线故障性质判别方法

针对带并联电抗器的同杆双回线线路,在复频域上对故障相端电压进行详细分析,提出利用故障相β模电压进行故障性质判断的方法,其中β模电压为不同回线故障相电压平均值之差。以IABIIBC跨线故障为例进行仿真分析,综合得出利用故障相β模电压进行判断的结论,并给出了不同故障类型下的β模电压求解通式。瞬时性跨线故障下β模电压中既存在工频分量又存在自由频率分量;而永久性跨线故障下β模电压中只存在工频分量。通过利用最小二乘法提取其中自由频率分量幅值可以准确判断出故障性质,原理简单,灵敏度高。大量ATP仿真实验表明,该方法能够识别不同跨线故障类型的故障性质,可以应用于带并联电抗器同杆双回线的自适应重合闸。     

带并联电抗器的超高压电缆-架空混合线路三相永久性故障识别方法

针对带并联电抗器的超高压电缆-架空混合线路,分析了两相或三相不同性质故障时故障相的残余电压特性,提出了基于差模电压频率测量的相间故障性质识别新判据。混合线路发生故障且两侧断路器跳开后,利用扩展Prony算法快速获取差模电压频率。发生瞬时性故障时,差模电压频率略低于工频;发生永久性故障时,差模电压频率接近于0。基于上述特征可进行瞬时性故障与永久性故障的有效识别,该方法原理简单,且易于实现。大量的EMTDC仿真验证表明,该方法能够有效可靠地实现超高压电缆-架空混合线路的永久性故障与瞬时性故障的识别,且不受过渡电阻、故障位置及电力电缆所占线路全长比例的影响。     

带并联电抗器的超高压输电线路自适应重合闸新判据

对带并联电抗器线路发生瞬时性单相接地故障时跳开相的恢复电压特征进行了分析,应用拉普拉斯变换对恢复电压中的各种暂态分量进行了定量求解,从原理上揭示了恢复电压中衰减周期分量的产生原因.通过瞬时性故障与永久性故障时故障相端电压波形的对比,提出了识别永久性单相接地故障的跳开相端电压衰减周期分量幅值判据,并给出一种从跳开相端电压中提取低频衰减周期分量幅值的实用方法,该方法计算简单,判定迅速准确,且不受过渡电阻影响,可有效应用于带并联电抗器的超高压输电线路单相自适应重合闸故障性质的识别及重合时刻的选择.     

基于模型识别的三相重合闸永久性故障判别

提出一种基于模型识别的带并联电抗器输电线路三相重合闸永久性故障判别方法.该方法以选相结果为基础,以瞬时性故障π形模型为识别模型,将并联电抗器电流作为已知量,求取本端及对端线模电压和电容电流的线模分量,进而求解两端并联电抗器电流和电容电流线模分量之和.瞬时性故障时,故障模型与识别模型一致,求解值等于0;永久性故障时,故障模型与识别模型不一致,求解值不等于0.据此可以判别是否为永久性故障.电磁暂态分析程序(EMTP)仿真表明,该方法能够有效识别永久性故障,可靠实现带并联电抗器输电线路的三相自适应重合闸.     

基于并联电抗器差模电流波形特征的三相自适应重合闸永久性故障识别

针对带并联电抗器的超高压输电线路,详细分析了发生两相或三相瞬时性及永久性故障时,故障相并联电抗器差模电流的特征:在线路两端三相跳闸以后,对于瞬时性故障,故障点熄弧以后,差模电流中只存在衰减周期分量,对于永久性故障,差模电流中只存在衰减直流分量。利用差模电流的这一特性可以提出适用于三相自适应重合闸中相间故障性质识别的新判据,该判据只需利用单端并联电抗器电流即可实现,并且可以判定熄弧时刻。大量ATP/EMTP电磁暂态仿真表明,该方法能够快速准确地识别故障性质,且基本不受故障位置、过渡电阻、采样频率、负荷电流、故障时刻、跳闸时刻、故障点熄弧时刻等因素的影响,且同时适用于单端和双端带并联电抗器的输电线路。     

基于并联电抗器电流判别的超高压输电线路单相自适应重合闸

针对带并联补偿的超高压输电线路,提出了根据恢复电压阶段并联电抗器中故障相电流的低频分量判别故障性质的方法,并定义了一个能量函数,用于检测低频分量的含量,能在2～4个基波周期内快速识别故障性质.详细分析了并联电抗器中故障相的电流特性,并基于该特性区分永久性和瞬时性故障:永久性故障时,并联电抗器故障相电流只舍有基频分量和衰减较慢的直流分量;瞬时性故障时,故障相电流中除基频外还含有低频分量,其幅值接近基频分量.理论分析和EMTP仿真结果表明,该识别方法可以准确区分线路的故障性质,大幅度提高重合闸成功率.     

带并联电抗器同杆双回输电线路故障特性研究

针对一端和两端带并联电抗器的超高压同杆双回输电线路,分析故障相并联电抗器电压的测量值与实际计算值以及中性点小电抗电压特性,提出一种基于故障相并联电抗器电压的计算值与实际测量值之差同中性点小电抗器电压的幅值比来实现区分失压可恢复绝缘故障与失压不可恢复绝缘故障的判别原理。利用该方法可以区分失压可恢复绝缘故障与失压不可恢复绝缘故障,具有较高的灵敏度。利用EMTP对瞬时性故障与永久性故障时故障相并联电抗器的电压特性进行了大量的仿真,结果表明该方法能够有效地判别故障的性质,可靠地实现同杆双回输电线路自适应重合闸。     

带并联电抗器同杆双回输电线路故障特性研究

针对一端和两端带并联电抗器的超高压同杆双回输电线路,分析故障相并联电抗器电压的测量值与实际计算值以及中性点小电抗电压特性,提出一种基于故障相并联电抗器电压的计算值与实际测量值之差同中性点小电抗器电压的幅值比来实现区分失压可恢复绝缘故障与失压不可恢复绝缘故障的判别原理.利用该方法可以区分失压可恢复绝缘故障与失压不可恢复绝缘故障,具有较高的灵敏度.利用BMTP对瞬时性故障与永久性故障时故障相并联电抗器的电压特性进行了大量的仿真,结果表明该方法能够有效地判别故障的性质,可靠地实现同杆双回输电线路自适应重合闸.     

超高压有并联电抗器线路无故障重合闸研究

针对带并联电抗器的超高压线路,分析了故障跳开相恢复电压公式,详细推导了故障跳开相恢复电压的工频分量幅值、自由分量幅值及自由分量频率,理论分析及EMTDC仿真实验证明了推导结果的正确性,基于此提出采用恢复电压的拍频特性作为无故障判据,该无故障识别方法具有很强的实用性,为带并联电抗器输电线路采用单相自适应重合闸提供了一种非常简单可靠的方案。     

特高压交流输电线路单相重合闸无故障识别电压电流组合判据

为实现特高压输电线路单相重合前无故障判别,分析了不同情况下带并联电抗器的特高压线路单相故障时断开相的电压和并联电抗器电流的幅值及频率特征,提出了利用Prony算法提取断开相电压和并联电抗器电流的主要低频分量频率及幅值信息作为组合判据。结果表明:故障未消失时,断开相电压和电抗器电流无自振低频分量,仅有工频周期分量;而故障消失后,断开相电压和并联电抗器电流存在工频和自振低频2种周期分量。电抗器补偿度对断开相电压及电抗器电流的幅值影响较大,但自振低频分量频率由线路固有参数决定,因此利用电压量和电流量作为综合判据避免了以单一电气量幅值判别可靠性低的不足。通过大量的ATP仿真验证了该判据能够实现重合前无故障的可靠识别,且判据基本不受系统运行状态及故障条件的影响,有利于提高带并联电抗器线路单相重合闸的重合成功率。     

兼有共模电压抑制作用的逆变器输出无源滤波器

提出了一种以差模电压滤波为主 ,兼有抑制共模电压作用的逆变器输出无源滤波器。该滤波器是在基本RLC滤波器基础上通过在滤波电感上增加附加绕组来实现的。其特点是将两种滤波作用有机结合。仿真及试验表明 ,在满足差模滤波要求的同时 ,可减小共模电压有效值约6 0 %。文中示出了该滤波器的基本结构及其差模和共模等效电路 ,分析了差模和共模电压转移函数 ,给出了滤波器参数的工程计算方法 ,列举了部分试验结果     

一种基于柜式母线故障特性的中低压母线精准保护

为了快速切除柜式布置的中低压母线故障,针对开关柜密封结构故障的特点,结合运行方式,给出一种新型中低压快速母线精准保护。利用燃弧试验要求和实际运行故障的录波数据,研究发现柜式布置的设备两相故障最终都会发展为三相短路故障的特征。新保护只在三相故障时才启动,同时结合三相故障电流自动判断系统运行方式,做到保护和方式智能融合,综合判断决定跳母联开关策略,缩短隔离故障时间,同时利用母线三相电压闭锁,杜绝线路环网和远区故障的误动风险。新保护突破传统保护多重配合的弊端,能够高效快速切除母线故障,解决了当今电网的燃眉之急。安装简单,接线少,适合现场和产业化的需要,是继电保护的发展方向之一。     

变频器驱动系统滤波器设计研究

由于PWM逆变器输出的脉冲电压在电机接线端子及绕组上产生了差模电压和共模电压;特别是当逆变器通过长线电缆与电机连接时,会在电机端产生电压反射现象,从而在电机端形成很大的过电压,危害电气设备的安全运行。通过对PWM逆变器驱动电机系统产生差模和共模电压机理分析的研究,在变频器输出端抑制电机端差模电压的RLC滤波器的基础上,提出一种改进型变频器输出端无源滤波器的方案,并给出了参数的设计方法。该滤波器可对共模及差模电压同时起到抑制作用,仿真结果验证了该滤波器设计方案的有效性,为变频器驱动系统滤波器设计研究提供理论依据。     

大型汽轮发电机轴电压和共模电压仿真建模研究

针对励磁变二次侧星形连接的传统轴电压仿真模型不能揭示励磁变三相对地电容不平衡导致轴电压增大的局限性,首次建立了励磁变二次侧角形联结的大型发电机静止励磁的轴电压数值仿真模型,对静止励磁轴电压主要成分及其防治措施进行了仿真分析,并与1000MW发电机轴电压现场实测比对,得出静态励磁系统输出共模电压高频奇次谐波是大型汽轮发电机的主要轴电压源的结论。对励磁变二次侧角形联结的大型发电机的共模电压及轴电压进行了仿真,发现励磁变三相对地电容不平衡将导致共模电压畸变及轴电压增大,并仿真研究了相应的抑制策略。     

提高异步电机调速系统的可靠性和EMC性能的研究

本文提出了一种应用于异步电机调速系统的基于三相四桥臂结构的逆变策略,它既改善了系统的EMC性能又提高了其可靠性。在这个策略中,如果系统正常工作,第四桥臂可以平衡逆变器的输出电压,从而降低系统的共模电压。在这个过程中使用本文提出的状态交换策略不仅突破了以往SPWM调制指数必须在0.66以下的限定,避免了直流电压利用率低下的问题,而且优化了系统的差模输出,将总的谐波失真度降到最低。如果系统的一个逆变桥发生故障,第四桥臂可以作为冗余桥臂代替故障桥臂的工作。采用暂时开环控制可以使桥臂切换平稳,降低切换过程中出现的过冲电流。这样系统可以不间断地容错运行,整体的可靠性得到显著改善。该策略的有效性通过仿真和实验得到了证实     

零序电压保护的改进方法分析

并联电容器零序电压保护是通过检测零序电压来判断电容器组内部是否出现故障,从而给出报警信号或者跳闸信号使电容器组退出运行。零序电压保护不能识别故障相,不能消除三相电压不平衡的影响。为克服这些缺陷,对电容器零序电压保护进行了改进方法的研究,分析了电容器组内部故障时的过电压和相电流的变化,并给出了计算公式。同时,提出了消除三相电压不平衡及识别故障相的改进方法。     

三相四开关APF的SVPWM优化策略研究

针对三相四开关并联型有源电力滤波器(TFSAPF)的直流侧电容电压变化问题,通过分析不同开关模式的电路结构,总结了直流侧电容电压变化的原因,并给出了TFSAPF4个模值不全相等的有效空间电压矢量对直流侧电容电压的影响。提出了通过检测电容电压差值和电容电流方向来选择不同的等效零矢量以平衡直流侧电压的SVPWM优化策略。针对直流侧中点电位偏移问题,设计了一种基于检测电容中点电流平均值的直流侧电压偏置补偿器。相关的仿真与实验结果均证明了该SVPWM优化策略的可行性和有效性。     

电网电压不平衡下交直流混合微电网互联接口变换器分数阶滑模控制策略

针对并网型交直流混合微电网交流侧电压不平衡时会产生交流电流负序分量导致直流母线电压二倍频脉动的问题,提出了一种直流侧母线电压分数阶滑模控制以及交流侧负序电流抑制方法。首先,基于同步旋转坐标系下电网电压不平衡时交直流混合微电网互联接口变换器的数学模型,设计电压外环变结构滑模控制器。然后,根据电压不平衡时互联接口变换器的功率传输特性,提取交流侧三相电压的正序分量,得到交流侧负序电流抑制指令。接着,采用分数阶滑模趋近律设计内环电流解耦控制器,并利用李雅普诺夫函数进行稳定性校验。最后,基于Matlab/Simulink搭建的交直流混合微电网模型,验证了所提控制策略相较传统PI控制不仅抑制了三相电流的不平衡,而且将响应速度提升了近50%。     

配电网电压综合补偿方法研究

国标中规定10 kV及以下三相供电电压幅值允许偏差为标准系统电压的±7%,对于线路较长,负荷较重,负荷功率因数较低的辐射式配电网,末端节点电压常常低于电压下限9.30 kV。电压补偿方式有多种,较常用的方法有安装串联补偿装置、并联补偿装置,或采用变压器无载调压和有载调压,对于某些末端压降严重的线路,需要多种方式综合调压,才能满足质量要求。文中以10 kV配电网典型辐射式线路为例,采取EMTP-ATP软件仿真计算的方法,对系统稳态运行时串联补偿装置、并联补偿装置以及变压器调压对线路沿线电压的补偿效果进行了仿真研究,获得了改善沿线电压损耗较有效的综合调压方案。