电力系统自适应重合闸技术

区分瞬时性和永久性故障为目的的自适应重合闸,能减少故障对电能的损失,增强电网的稳定性.虽然单相自适应重合闸研究已较成熟.但同杆双回线上自适应重合闸和三相自适应重合闸的研究仍存在很多未解决的问题.结合各种情况下自适应重合闸实现原理,对目前自适应重合闸研究现状作了阐述,介绍了自适应重合闸顺序.同时.针对目前的研究现状,提出...     

单相自适应重合闸研究综述

为了实现瞬时性故障时可靠重合,永久性故障时可靠不重合的目标,对单相自适应重合闸的研究情况进行了分析和总结.首先根据瞬时性故障过程三个阶段不同特征以及线路是否带并联电抗器进行分类,对每一类原理进行了梳理.然后对各类判据的特点及存在的问题进行了分析.研究后认为,基于恢复电压阶段的判据虽无法判断熄弧时刻,但原理简单,易于实用化,是现阶段实用化研究的重点,而基于二次电弧阶段的判据虽然能够判断出熄弧时刻,但是原理复杂,对硬件要求高,是未来研究的重点.     

基于故障相相角的单相自适应重合闸

为了避免重合闸重合于永久性故障,根据永久性故障过渡电阻较瞬时性故障过渡电阻小且衰减速度快的特点,提出了基于故障相相角的自适应重合闸判断方法。利用MATLAB中PSB模块进行仿真,对该方法进行验证并提出了最终的判据。     

输电线路自适应重合闸研究综述

传统的自动重合闸性能不佳,因此能够提高重合闸成功率、避免重合于永久性故障的自适应重合闸的研究具有重要意义。对永久性故障和瞬时性故障的概念进行了讨论,以故障点电流是否为零来界定永久性故障和瞬时性故障。指出影响重合成功的因素主要是故障性质,但还受重合闸时序的影响,因而自适应重合闸应包括故障性质判别和重合闸时序的优化两个方面内容。分别总结评述了单相自适应重合闸、三相自适应重合闸以及同杆并架平行双回线路自适应重合闸的研究现状。展望了自适应重合闸的研究前景。     

带并联电抗器的线路单相自适应重合闸故障判别原理

针对带并联电抗器的超高压输电线路,研究了故障后线路断开相并联电抗器与中性点小电抗上的电压特性,发现在永久性故障时,无论是金属性接地还是经过渡电阻接地,断开相并联电抗器上电压与中性点小电抗上电压的比值总是大于瞬时性故障时两者的电压比值。基于上述结论,提出了超高压带并联电抗器输电线路单相自适应重合闸故障的电压判别方法。理论分析和EMTP仿真表明,该判别方法简单、有效,能可靠实现超高压输电线路上的单相自适应重合闸。     

基于故障相电压功率谱的高压输电线路单相自适应重合闸

分析了带并联电抗器的高压输电线路发生单相接地故障时故障相恢复电压的特性,结果表明：单相瞬时性故障时的恢复电压由自由分量与工频分量叠加而成,其功率谱有2条谱线;而单相永久性故障时的恢复电压中只包含工频分量,其功率谱有1条谱线。文章据此提出一种基于输电线路故障相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功率谱中谱线在基频附近的分布状态来区分瞬时性和永久性故障。该判据不需要高频参量,易于整定和实现。针对超高压输电线路单相接地故障的仿真结果验证了判据的准确性和可行性。     

基于测度分析及模糊集理论的单相自适应重合闸研究

提出一种基于模糊集合理论的电力系统单相自适应重合闸优化算法。该算法能够正确进行瞬时故障与永久故障的区分。当瞬时性故障发生时，在短路点电弧熄灭后的恢复电压阶段，断开相各电气量的关系与永久性故障将有本质的不同。在详细分析断开相工频电气量的基础上，用滤波后的采样值对4种判据建立3种相似性测度及模糊隶属函数：用绝对值指数法确定幅值的隶属度，用相关系数测度建立2种相位判据的隶属度，用数量积法确定功率方向的隶属度，并进行模糊综合故障性质识别。给出了相应的模糊数学模型。经过大量仿真试验，获得了满意的效果。     

基于模糊神经网络的三相自适应重合闸

为了避免重合闸重合于永久性故障,将模糊神经网络应用于三相自适应重合闸中,构造了一个多输入的模糊神经网络,设计了网络的算法,将三相端压有效值作为输入,经尺度变换、模糊化、归一化和清晰化,并利用梯度下降法修正误差,使得网络完成学习并最终收敛,在输入故障数据时能根据网络的输出结果准确地判别瞬时性故障与永久性故障。通过对模型的仿真获取神经网络的学习样本,并利用MATLAB进行了相应地仿真测试,验证了该算法的准确性,使得重合闸能够正确动作。     

基于直流限流电路的直流单极接地故障自适应重合闸技术

为避免柔性直流系统重合于永久性故障,造成二次过流冲击从而威胁系统安全,需采用预先判断故障性质的重合闸方法以确保系统的有效重启和可靠恢复。针对配置有混合式直流断路器的架空线柔性直流输电系统,提出一种基于直流限流电路的直流单极接地故障自适应重合闸技术。首先,提出直流限流电路拓扑结构并分析其工作原理,该拓扑由限流单元、吸能单元和故障性质判别单元组成,与混合式直流断路器串联接入直流线路。此后,结合故障发展过程,理论计算各阶段故障暂态电流、暂态电压的表达形式,并提出直流限流电路各元件的参数选择依据。最后,在PSCAD平台搭建系统模型并进行故障仿真,仿真结果表明所提自适应重合闸技术能准确判断故障性质,并具备较好耐过渡电阻能力。     

单相自适应重合闸相位判据的研究

自适应自动重合闸技术具有诸多传统重合闸技术所不具有的优势。提出了一种新型区分输电线路单相瞬时性故障与永久性故障的方法。当瞬时性故障发生时，短路点电弧熄灭后，在恢复电压阶段，断开相电压的大小及其相位都与永久性故障情况有本质不同。在详细分析断开相电压工频分量组成部分的基础上，利用它们的相位特性，提出了单相自适应重合闸的相位判据，并针对输电线路的实际参数、运行方式以及故障条件对判据的影响做了详尽分析，结果表明，相位判据可以准确判定故障性质。该判据方法简单、可靠，而且仅利用单端电气量，易于实现。EMTP仿真测试和现场录波数据测试都验证了该判据的有效性和准确性。     

基于小波包能谱的单相自适应重合闸判据分析

介绍了小波包能谱的实现方法,在暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中建立了带并联电抗器的高压输电线路仿真模型,并利用小波包能谱对线路的故障性质进行了分析。分析结果表明,瞬时性故障跳闸后故障相端电压的小波包能谱与该侧并联电抗器中性点的小波包能谱之比,远大于永久性故障时二者之比。根据上述特征,提出了自适应重合闸判据,此判据能快速准确地识别故障性质,且不受系统负荷电流、故障位置、过渡电阻等因素的影响,具有良好的自适应性。     

基于线路残余能量的柔直输电线路极间故障重合闸EI北大核心CSCD

在线路残余能量激励下,电弧会持续燃弧一段时间,现有重合闸等待瞬时性电弧自然熄灭后启动,耗时过长,不利于系统快速恢复供电。基于此,提出一种考虑主动消弧的自适应重合闸。提出引入接地开关,可增加线路电流分量,加快消散线路残余能量,降低电弧燃弧概率。针对瞬时性电弧熄弧速度的差异性,建立多次主动消弧方案。进一步借助皮尔逊相关系数表征差异性辨识故障性质。最后,在PSCAD软件中搭建柔性直流输电系统,与现有直流重合闸相比,提出的重合闸可加速降低线路残余能量,促进电弧熄灭,最长减少170ms的停电时间。     

基于二次电弧的单相自适应重合闸判据分析

为了避免单相故障时自动重合闸装置重合于永久性故障,针对高压输电线路,通过对单相接地故障时瞬时性故障与永久性故障的相电压特点进行分析,从原理上揭示了二次电弧燃烧阶段两种故障的电压信号能量分布明显不同.基于此,提出了利用小波包能谱来甄别单相故障性质的方法.理论分析和大量电磁暂态程序EMTP-RV的仿真结果表明该方法能够较为精准地模拟实际故障,具有较好的实践应用价值.     

采用分相重合方式的风电送出线路自适应重合闸策略

风电机组对负序电流耐受能力不强,当风电场(群)能量馈出通道不止一条时,风电送出线路多采用三相一次重合闸。若风电送出线路未配置并联电抗器,线路三相跳闸后,缺乏耦合回路,为自适应重合闸故障性质判定带来了困难。针对上述问题,提出一种能够适用于风电送出线路的新型自适应重合闸策略。该策略采用单侧分相重合的方式,以应对多种风电送出线路故障,并构造了相间电容耦合回路;该策略基于电容耦合特性,采用电压幅值判据,实现对故障性质及故障熄弧时间的快速、准确判定。理论推导和基于PSCAD/EMTDC平台仿真实验证明,所提自适应重合闸策略能够避免对风电机组注入负序电流,同时显著提升风电送出线路重合闸成功率,保证风电场(群)电能外送的连续性。     

适用于带并抗的同杆双回线接地故障分相自适应重合闸策略

同杆双回线发生接地故障采用传统跳闸策略时可能会产生负序分量,传统自动重合闸方案在合闸前不判定故障性质,重合失败时将影响系统稳定性。针对该问题,提出了一种适用于带并抗的同杆双回线接地故障改进跳闸与分相自适应重合闸策略。首先,通过建立带并抗的同杆双回线各相之间的耦合模型并对其进行分析,提出了一种能够避免负序分量注入系统的改进跳闸策略。其次,分别对瞬时性故障和永久性故障情况下的故障相并联电抗器电流特征分析,提出了基于故障相并联电抗器微分栅电流的故障性质判据。最后,结合改进跳闸策略和故障性质判据,形成了适用于带并抗的同杆双回线接地故障分相自适应重合闸策略。PSCAD/EMTDC仿真验证了所提改进跳闸与分相自适应重合闸策略能够避免负序分量注入系统,以及在不同接地故障类型、故障位置和过渡电阻情况下都能保证输电线路重合成功率。     

带并联电抗器同杆双回线自适应重合闸方案

提出了一种针对带并联电抗器的同杆双回线的自适应重合闸方案。针对接地故障类型,利用故障相恢复电压的积分值进行故障性质的判断;针对跨线不接地故障类型,利用不同回线故障相恢复电压差的积分值进行故障性质的判断;针对同杆双回线的所有故障类型,根据按相顺序重合闸原则进行重合闸操作。大量的动模实验结果表明,该方案能够准确识别各类接地与跨线不接地永久性故障,缩短了瞬时性故障时的重合闸时间,提高了系统的安全稳定水平,并且在不同电力系统运行状况和不同故障类型下重合闸装置均能正确动作,满足相关的技术要求。     

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。     

基于故障点电压特性的同杆双回线自适应重合闸

提出了一种基于故障点电压特性的同杆双回线自适应重合闸技术。同杆双回线中故障相跳闸后,故障点电压可通过线路端电压和测距结果计算得出;不同故障类型下故障性质分别为瞬时性和永久性时,故障点电压呈现不同特性。针对接地故障类型,提出利用故障点电压幅值判断其故障性质的方法;针对跨线故障,提出利用不同回线跳开相故障点电压差判断其故障性质的方法。针对同杆双回线的所有故障类型提出了按时序重合的基本原则,并在重合过程中兼顾对相间故障性质进行判断。该方法考虑了同杆双回线可能出现的各种复杂故障类型,且判据不受互感耦合电压、故障位置及过渡电阻的影响,仿真实验表明判据准确可靠。     

带并补的超高压输电线路单相自适应重合闸新判据

带并联电抗器的超高压输电线路发生单相瞬时性故障时,二次电弧熄灭后断开相端电压及并联电抗器电流因含有自由振荡分量而呈现拍频特征,永久性故障时则基本为基波量。在分析故障相断开后的序网的基础上,给出了自由分量频率的正确计算方法,提出了利用正弦函数的正交性检测自由分量从而快速判断故障性质的拍频新判据,有效解决了拍频周期较长时利用现有判据判断故障性质所需时间较长的问题。该判据原理简单,判断速度快且具有较高灵敏度。仿真实验验证了所得结论。