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.     

基于序分量无功功率的单相自适应重合闸

针对不带并联电抗器的超高压输电线路,提出一种基于序分量无功功率的单相自适应重合闸实现方法。当线路发生单相接地故障且故障相两端断路器跳开后,在永久性故障下,线路侧各相电压和电流值经短暂时间过渡到稳态,之后各序分量无功功率基本保持恒定;在瞬时性故障二次电弧尚未熄弧阶段,电弧电压和故障相端电压随电弧拉长不断升高,正序无功与负序无功呈现相反方向的增减变化。基于这一现象,采用线路侧断开处的正序与负序无功功率分量的变化率来区别永久性和瞬时性故障。在二次电弧熄弧瞬间,故障相电压相位会后移90°,此时正序与负序无功功率分别有不同极性的跃变,通过检测序分量无功功率的突变来捕捉熄弧时刻。该方法实现简单,耐过渡电阻能力强,受故障位置影响小,能适用于重负载线路。EMTP仿真验证了其正确性和有效性。     

基于电压相位波动特征的单相永久性故障识别方法

研究了带并联电抗器的超高压输电线路发生单相接地故障时跳开相电压的自由振荡分量频率的影响因素,分析了带并联电抗器的超高压输电线路发生单相接地故障时跳开相电压的相位特征,揭示了恢复电压相位周期性波动的原因,并考虑了傅氏算法处理含非基频量信号时的误差对跳开相电压相位计算的影响。引入健全相电压相量和作为极化电压,以极化电压为基准区分发生瞬时性故障与永久性故障时的跳开相电压相位,提出了识别永久性故障的跳开相电压相位波动判据。EMTP仿真结果表明,该判据计算简单,判定准确,且不受过渡电阻影响,可有效适用于带并联电抗器的输电线路单相故障性质的识别。     

基于故障相电压功率谱的超高压串补输电线路故障识别

为了减少或消除重合于永久性故障给输电系统稳定运行所带来的不利影响,需要在断路器重合前预先判别故障类型是永久性还是瞬时性。根据超高压串补输电线路在单相瞬时性接地故障时,故障相恢复电压包含工频分量、接近于工频的分量以及低频分量,其功率谱有3条谱线;而永久性接地故障时,故障相恢复电压仅由工频分量、低频分量叠加而成,其功率谱有2条谱线。据此针对串补输电线路提出一种基于故障相恢复电压功率谱的单相接地故障识别方法,该方法利用故障相电压各分量功率谱的谱线分布来识别瞬时性故障和永久性故障,EMTP仿真验证了该方法的准确性和可行性。     

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。     

电压相位特征的线路单相重合闸故障识别判据

针对现有超/特高压交流输电线路单相重合闸存在盲目合闸引发二次冲击的问题,提出一种利用断开相端电压工频分量相位特征的单相自适应重合闸永久性故障识别方法。瞬时性故障时,断开相两侧端电压的电容耦合工频分量同向,电磁感应工频分量反向,两侧端电压的相位差在0°～90°,波形呈正相关;而永久性故障时,断开相两侧端电压工频分量主要由相位相反的电磁感应分量构成,两侧端电压的相位差在90°～180°,波形呈负相关。利用端电压互相关系数反映两侧电压的相位特征以实现单相永久故障判别,同时为了避免误判远端永久性故障为瞬时性故障,引入电压幅值辅助判据。大量仿真计算结果表明,该判别方法能够有效避免低频自振分量的影响,其算法计算量小且判别原理简单、易于整定,具有优异的抗噪性能。     

基于二次电弧的电力网单相接地故障性质甄别

为了避免单相故障时自动重合闸装置重合于永久性故障,针对超高压输电线路,首先对单相接地故障时的物理过程进行了分析,紧接着分析了瞬时性故障与永久性故障情况下相电压的特点,然后,从原理上揭示了在二次电弧燃烧阶段两种故障情况下电压信号能量时间分布明显不同.在此基础上提出了利用小波包能谱值来甄别单相故障性质的方法,对采集到的故障...     

基于峭度值的超高压输电线路单相故障性质识别

输电线路单相接地故障单相跳闸后,故障相电压和电流信号较小,信噪比低,不利于故障性质的准确识别。利用谱峭度对信号中的冲击成分十分敏感及抗噪声能力强的特点,提出了基于峭度值的输电线路故障性质识别方法。在瞬时性故障二次电弧阶段,电弧呈现熄灭-重燃-熄灭的反复交替过程,重燃的瞬间电弧电流会突然增大,电弧电压含有较强的冲击成分,故障相电压的峭度值为正值。永久性故障时故障相电压迅速衰减为波形为正弦波的电磁耦合电压,其峭度值为负,而噪声信号峭度值约为0。根据这一特征,可以在强噪声环境下可靠区分永久性故障与瞬时性故障,在永久性故障时可靠闭锁重合闸。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

利用中性点电抗器实现高压输电线单相自适应重合闸

对带并联电抗器和中性点电抗器的超高压输电线,为了避免重合于永久性故障,在单相重合闸之前合上中性点电抗器与地之间装设的接地开关S,根据断开相电压值可以有效地判别线路故障的性质和绝缘水平,防止重合于故障线路.通过设定被短接电抗的百分比或者经过阻尼电阻短接部分电抗可以控制断开相振荡电压水平,防止断开相过电压.ATP-EMTP暂态仿真结果表明:如果是瞬时性故障,只要两侧中性点电抗器开关S的动作时间差小于30 ms,或者后合一侧的中性点电抗器开关S在电压振荡幅值最低时刻附近合上,断开相电压值可以振荡到额定电压的水平,单相重合闸可以成功;反之,若断开相电压值保持在很低的水平,则必然是永久性故障.     

带并联电抗器的超/特高压输电线路单相故障特性研究

采用单相重合闸技术有利于提高输电系统的可靠性和安全性,避免重合于永久性故障以减小二次短路冲击具有现实意义。文中对带并联补偿电抗器线路在恢复电压阶段的端电压和电抗器电流特性进行了理论分析,端电压和电抗器电流由于存在工频和自由分量而存在明显的拍频特性。仿真结果表明,瞬时性故障时故障相端电压和电抗器电流包含幅值较大的工频和自由分量,而永久性故障时仅有工频分量;且并联电抗器电流在相间电容高补偿时相对于端电压仍具有较高的测量精度。     

带并联电抗器的超高压输电线路单相自适应重合闸新算法

带有并联电抗器的超高压输电线路发生单相故障两端跳闸后,断开相恢复电压的组成成分在瞬时性故障时比永久性故障时多了一项自由分量,因此通过对断开相恢复电压在一个工频周期内进行积分就可以区分两种不同性质的故障.该判据原理简单,灵敏度高,实际操作方便,判断时间快,有效地解决了现有判据判断时间长的问题.大量的仿真实验验证了所得结论的正确性.     

单相重合时序对特高压交直流并联系统暂稳影响的机理分析

重合闸时序对特高压交直流并联系统暂态稳定性有较大的影响,为探讨其内在机理,构造了单机特高压交直流并联输电无穷大系统,采用开关函数法推导出直流系统的等值交流阻抗,得到了系统电磁功率的解析表达式.通过分析一回交流线路发生单相永久接地故障、故障相跳闸、故障相重合于永久故障、三相跳闸的整个过程中发电机的功角变化特性,利用等面积法则从机理上阐述了重合时序对系统功角稳定性的影响.提出了单相重合时序设置判据,即使系统等值阻抗较小的一侧首先重合,以期减小系统的加速面积,提高并联系统的暂态功角稳定性.在单机特高压交直流并联无穷大系统和2010年南方电网中,对该判据的正确性和有效性进行了仿真验证.     

带并联电抗器输电线路单相自动重合闸永久故障的识别原理研究

提出了一种基于超高压输电线路并联电抗器故障相电流特性的单相自动重合闸永久故障识别方法。输电线路发生单相故障两端跳闸后,并联电抗器故障相电流流经的回路在瞬时性故障和永久性故障下明显不同,因此利用流过并联电抗器故障相的电流与中性点小电抗器的电流的幅值比就能判别瞬时性和永久性故障,有效地解决了现有自适应重合闸判据在带并联电抗器超高压输电线路上应用难的问题。EMTP 仿真结果和试验系统录波数据都证明该识别方法能准确地区分永久和瞬时故障,有很高的可靠性,可直接应用于目前微机保护装置。     

单相断路器跳闸对逆变器换相的影响

若直流受端单回交流线路单相高阻接地时逆变器未发生换相失败,此时单相断路器跳闸可能导致换相失败。首先利用对称分量法推导建立了单相断路器跳闸后的换流母线电压表达式,基于表达式分析了影响换流母线电压的主要因素,发现其与系统等效参数相关。随后研究了换流母线电压偏移角对关断角的影响机理,发现单相断路器跳闸后换流母线电压过零点前移是导致关断角减小的主要因素,严重时会诱发换相失败。最后在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件平台搭建交直流仿真模型,仿真验证了受端单回线单相断路器跳闸对逆变器换相过程的影响,仿真结果与理论分析相吻合。     

基于暂态特征的配电线路自适应重合闸仿真研究

当重合于永久性故障时,断路器要连续切断两次短路电流,这会降低断路器的寿命和开断能力.文中提出在配电线路重合前投入预充好电的电容器的自适应重合闸方案,通过判别电容放电电压电流的暂态特征,来区别故障是永久性故障还是瞬时性故障,永久性故障时闭锁重合闸,瞬时性故障开放重合闸.仿真分析了各种工况时方案的可行性.     

配电网中电压互感器消谐、单相消弧和单相永久性故障切线问题的解决方案

我国配电网的中性点不接地,需要抑制频繁发生的电压互感器谐振、设置消弧线圈以及处理永久性单相接地后的自动切线问题,因而叙述了解决以上3个问题的新方案。首先,将三相电压互感器的中性点通过常闭开关接地,谐振时跳开,随后闭合,谐振立即消除,并恢复互感器的正常运行状态。其次,在母线上设置常开的分相动作的三相接地开关,弧光接地时,故障相(根据最高对地电压的相别判定)的上述接地开关闭合,由于母线地网电阻远小于故障点电阻,故障电流被充分分流,恢复电压又极小,因而电弧顺利熄灭,随后跳开接地开关。最后,在永久性单相接地时,先将上述先闭合的故障相的接地开关跳开,并将三相接地开关中某一非故障相的开关接地,造成异地两相接地,故障线路就因单相过流而切除,随后跳开接地开关。总的说来,只用1个单相开关和1个三相开关,配以简单的控制环节即可抑制配网中电压互感器的谐振,从而使单相电弧接地和故障线切除,动作简单可靠,并能带来明显的经济效益。     

并联电抗器中性点小电抗的选择及其对单相自适应重合闸的影响

根据单端带并补的输电线路模型,推导了最佳中性点电抗器的取值,以达到对相间电容进行完全补偿并在瞬时性故障时快速熄弧的目的。同时,建立了线路瞬时性故障时的一、二次电弧模型,并在ATP/EMTP中进行了500 kV输电线路瞬时性故障的仿真,仿真包括了输电线路进行导线换位和不换位2种情况,明确了不同中性点电抗器的选择对熄弧时间、潜供电流、恢复电压的影响。由仿真分析发现了传统基于电压幅值、电压畸变的单相自适应重合闸判据的不足。指出自适应重合闸判据应适应线路导线有无换位、有无并补、有无中性点电抗器及中性点电抗器取值大小等情况,从而达到在瞬时性故障时断路器在最佳时间快速重合、永久性故障时不重合的目的。     

重合时序对交直流混联输电系统暂态稳定裕度的影响

单相重合闸技术可以提高供电可靠性,但合于永久故障时是对系统的又一次冲击,因此研究重合的时序对系统暂态稳定裕度的影响是十分必要的。文中以南方电网2005年丰大运行方式下安顺—天生桥500 kV线路发生单相接地短路为例,在未有效区分永久故障和瞬时故障的前提下,以FASTEST为仿真工具,考查了重合闸时序对系统暂态稳定裕度的影响。仿真研究表明,改变线路两侧轮流投入无压检定的做法,由线路非故障侧投入无压检定首先重合,不仅可以较大幅度地提高系统暂态功角、电压和频率稳定裕度,也可以改善2次切断短路电流的断路器的工作条件。并提出了一种与故障测距算法相结合的在线修正线路两侧投入重合闸顺序的方案,以期减少重合于永久故障时对系统的再次冲击,提高系统的暂态稳定性。