基于故障稳态分量的含DG配电网自适应方向电流保护方案

针对分布式电源(DG)大量接入配电网后保护可靠性低的问题,提出一种基于故障稳态分量的自适应方向电流保护方案。分析不同类型DG的故障暂态特性以及故障等值方法,计算系统短路电流所含分量,并揭示短路电流三相分量之间的关系。在此基础上,根据故障边界条件,获取系统故障稳态分量,再结合保护安装处的测量电压及测量电流,计算保护背侧等值电压和等值阻抗,构造不同故障类型下自适应方向电流保护判据。仿真结果表明该方案不受DG类型、DG出力以及系统运行方式影响,并能有效地防止电压跌落引起的延时保护拒动。     

感应发电机接入配电网的短路计算序分量模型及算法

分布式发电大规模接入电网将改变潮流和短路电流的分布。利用感应发电机(induction generator,IG)正负序静态等值电路,研究电网不对称故障时定转子磁链序分量相关系数,并结合故障过程中IG暂态磁链特性和转差,建立IG短路计算的序分量电流源模型。比较计及转差前后和不同接入容量时多感应发电机(induction generators,IGs)端电压和短路电流响应,揭示出IGs短路电流与电网节点电压的耦合关系。推导电网故障瞬间IG暂态等值电势,提出计及转差变化的多IGs配电网短路电流的对称分量迭代算法。采用PSCAD/EMTDC仿真软件中IG的5阶动态模型,仿真验证了所提方法的正确性。     

相间功率控制器中短路冲击电流的计算方法

电网的密集发展导致近年来短路电流超标问题日益突出,相间功率控制器（IPC）由于其良好限制短路电流特性渐受关注。采用运算电路法对含IPC的系统短路故障电路进行分析,得到IPC支路短路电流的详细表达式,分析影响IPC的短路冲击电流的因素,提出计算含IPC系统的短路冲击电流方法。以一个含IPC的500 kV等值系统为例,采用电磁暂态仿真程序对其进行短路故障仿真,结果证明所提方法的可行性。研究成果可为IPC设备选型提供参考。     

区域电网电磁暂态等值及短路电流直流分量分析

西北电网电源接入密集、电压级差大,容易引起短路电流超标。但常规限流措施会增大短路电流直流分量的衰减时间,影响断路器的开断能力。文中针对我国西北某大级差、电源密集型电网,搭建了多节点复杂电网发生短路时电磁暂态的等值简化计算模型。在该模型的基础上研究了短路电流直流分量对断路器开断能力的影响,分析了直流分量衰减时间常数折算的方法,并在采取常规限流措施的基础上计算了加装电阻型超导限流器对超标厂站直流分量的抑制效果。结果表明：直流分量的衰减时间常数不能直接作为断路器选型的依据,需要将其折算至标准规定的试验基准值下;电阻型超导限流器可以有效地抑制加装位置附近回路的短路电流直流分量,加装后时间常数下降25%左右,但是对电气距离较远的厂站抑制作用较弱。文中的结论能为断路器的合理选型以及限流新技术的应用提供参考意义。     

含负序电压支撑分布式电源的电网分区短路电流计算方法

高比例逆变型分布式电源接入电网后，考虑分布式电源影响的短路电流计算方法面临严重挑战。针对现有短路电流计算方法在处理高比例分布式电源电网时的不足，提出了一种计及故障期间分布式电源负序电压支撑策略的电网分区短路电流计算方法。首先分析了分布式电源低电压穿越期间主动负序电压支撑的必要性，分析电压跌落期间分布式电源的正负序输出特性，建立故障等值序分量受控电流源模型。根据电网中分布式电源的分布特点，基于多区域诺顿等值和节点撕裂法，将大规模电网分裂成多个含分布式电源分区子网和主电网，在每个分区子网内部通过迭代的方法得到分区子网的等效输出电流，将此电流传递给主电网，主电网根据此注入电流通过迭代的方法求解短路电流。通过分区子网与主电网之间的接口信息交互，实现了计及负序主动支撑策略下含高比例分布式电源接入大规模电网的快速短路计算。通过计算对比分析，验证了所提算法相对于传统含分布式电源全局迭代计算方法在收敛速度方面的优越性，并通过PSCAD仿真验证了计算的精确性。     

500 kV电网短路电流超标机理及限制措施适应性

提出一种利用短路点自阻抗分析500 kV电网短路电流超标机理的方法,并应用于短路电流限制措施的适应性研究.基于二端口网络理论,构建双端电源等值电路,从短路点自阻抗各组成要素的物理意义角度分析不同位置、不同类型短路电流的主要影响因素,揭示其超标机理.500 kV侧短路电流主要取决于500 kV侧电网结构,因此其限制措施主要是改变500 kV侧电网参数;220 kV侧短路电流受变压器等值阻抗和220 kV电网结构的影响,但不同站点受二者影响程度不同,应根据不同影响程度采取相应的措施以增大变压器等值阻抗或改变220 kV侧电网参数.应用于广东500 kV电网短路电流分析和限制措施的研究结果证明了其正确性和实用性.     

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。     

配电系统单相接地全故障电流估算方法

配电系统发生单相接地故障时,故障点短路电流既包含工频分量,还包括持续时间较短、但在故障初期幅值较大、能量较为集中的暂态分量,快速、准确地计算出全故障电流是实现全故障电流补偿的前提。提出一种配电系统单相接地全故障电流的计算方法,采用等值Γ电路对系统线路建模,分析了采用Γ型等值电路进行计算的合理性和可行性,通过母线TV获取系统三相电压的时域信号,采用描述Γ电路的微分方程,基于KCL可计算出系统单相接地故障的全故障电流,此作为全故障电流的补偿依据。算例仿真表明基于等值Γ电路计算全故障电流的方法具有原理清晰、计算速度快、所需电气量少、计算结果准确、无需故障选线等优点,完全能够满足配电系统单相接地全故障电流补偿的要求。     

基于PSASP短路计算的区域电网等值方法

使用PSCAD/EMTDC软件对大型区域电网的局部线路和附近区域进行电磁暂态分析,需要将区域电网分为内部网络和外部网络2部分,对外部网络进行等值简化。传统的网络等值方法需要建立被等值系统的节点导纳矩阵,通过高斯消元法化简网络,计算工作量巨大。为此提出了基于PSASP短路计算的区域电网等值方法。通过全部边界节点的同时短路获得注入电流源参数。然后采用边界节点逐一短路,获得与边界节点数目相同的节点电压方程组,联立求解出节点导纳矩阵。新方法直接求解边界节点对应参数,计算量小。含特高压线路的大型区域电网仿真分析表明,PSASP原网络和PSCAD/EMTDC等值网络的短路电流基本一致,验证了等值方法正确性。最后分析比较了新方法与传统的静态等值方法,探讨了新方法的适用范围。     

基于分区等值模型的500 kV受端电网分区供电理论

随着电网联系越来越紧密,电磁环网带来的短路电流超标问题凸显。合理的电网结构是限制电网短路电流的基础,通过分析总结我国受端电网的典型分区结构,基于电路等值理论构建了单站供电、两站手拉手、三站链式或环网等受端电网典型分区供电模型。对不同分区模型不同位置故障时的短路电流进行理论计算,并通过与实际电网短路电流计算结果进行比较验证了等值模型和计算方法的正确性。兼顾供电可靠性和短路电流水平,并考虑分区内电源接入和站间线路长度,提出500 kV受端电网分区以2~3站的4~6台主变压器为宜,该原则下若分区内仍存在短路电流超标问题则进一步采取线路串抗的限流措施。     

220 kV电网短路电流预测的新方法及应用

提出一种用于220 kV电网短路电流预测的计算方法。通过设定220 kV电厂接入的分布模型,得出接入220 kV电网分区的发电机装机容量与该电厂在500 kV变电站的220 kV母线处注入的短路电流函数关系。指出当500 kV变电站220 kV母线短路电流和500 kV母线短路电流同时达到设备遮断容量时,分区可供电容量为设备允许的最大可供电容量。由此建立了系统最大供电规模与220 kV电网短路电流间的关系。与某实际电网情况进行比较,验证了该模型的有效性。对计算结果进行分析所得到的结论为输电网设备选型和次输电网的供电模式选择提供了参考。     

基于PSD-BPA批处理计算方法的电力系统关键设备故障短路电流累积效应计算

目前实际生产中尚缺乏有关电力系统关键设备(变压器、断路器等)短路电流累积效应的计算方法。针对此现状,提出了一种基于PSD-BPA程序包的批处理计算方法。该方法依据实际故障发生时间、故障类型及系统运行方式,批量计算系统的故障短路电流累积效应。该计算模型已应用于江苏电网。最后,提出了在电力系统应用的图形化显示设想。根据各设备历史故障电流累积效应来排序,提供设备状况预警和设备检修优先策略,将有助于改善电网安全稳定运行状况。     

柔性直流电网单极接地短路电流计算方法

在柔性直流电网工程设计与直流断路器选型中，电网的短路电流是重要的参考依据。针对以架空线作为金属回线网络的真双极柔性直流电网，文章提出了一种单极接地短路电流计算方法。该方法的基本原理是通过建立单极接地故障时电网的状态方程求解柔性直流电网中的短路电流。以张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程为例，通过对比理论计算与系统仿真结果，证明了该方法的正确性与高效性。文中利用该方法分析了限流电抗器电感值等参数对短路电流的影响规律，为工程设计提供了一定参考。文章提出的计算方法可以广泛地适用于不同端数的基于模块化多电平换流器（modular multilevel converter， MMC）的柔性直流电网工程，为柔性直流电网工程的参数设计与直流断路器的选型提供支撑。     

基于伴随网络的直流电网短路电流计算方法

直流线路发生短路故障后,子模块电容作为换流器闭锁前短路电流的主要贡献单元,其极快的放电速度,对直流电网的安全稳定运行提出了严峻考验,亟待开展直流电网短路电流计算方法的研究。首先采用梯形积分法对所建直流电网等效模型中的动态元件进行离散化,再通过改进节点法构建网络方程,迭代求得故障支路各时刻的短路电流,进而提出一种基于伴随网络的直流电网短路电流计算方法。在PSCAD/EMTDC软件中搭建四端双极环形直流电网模型进行仿真,根据直流线路发生不同类型故障的仿真结果,在计算精度和计算效率2个方面,将所提计算方法与典型的状态空间法进行比较,分析了2种方法的误差来源,验证了所提算法的有效性。     

分布式电源短路计算模型及电网故障计算方法研究

分布式电源的发电模式及并网方式多样,其馈入电网的故障电流特性与传统交流同步发电机相比存在较大差异,使以传统交流同步电机供电电源为基础的短路电流分析理论和方法难以满足分布式电源接入后电网故障分析的要求,给继电保护原理研究和整定计算提出了新的课题并备受关注。根据不同类型分布式电源的低压穿越运行技术要求,建立逆变型电源的短路计算模型。并考虑异步型电源撬棒保护的动作行为特征,建立了异步型电源在电网严重和非严重故障条件下的等值计算模型。进而,提出了含分布式电源接入的电网故障计算方法。仿真对比分析表明,电网故障计算方法精度较高,能更好地满足工程应用要求。     

基于动态短路电流计算的继电保护定值在线校核系统

基于暂态仿真得到动态短路电流计算方法,比较了动态短路电流计算方法与静态阻抗等值方法对电网模型处理的差异,指出了动态短路电流计算方法的优越性。基于动态短路电流计算方法设计,建立了继电保护定值在线校核系统。通过能量管理系统获得当前电网真实的运行状态,自动进行各类故障情况下的暂态仿真计算,获得系统各处的短路电流,实现了对继电保护定值的实时在线校核计算;与继电保护装置的当前定值进行比对,对存在安全隐患的情况进行预警。阐述了继电保护定值在线校核系统的实现方案和具体功能。介绍了继电保护定值在线校核系统在华北电网的应用情况。     

变结构模型发电厂主系统短路电流计算方法

提出将断路器作为一条阻抗为零的支路模拟,应用线性网络特性、定理及变结构与变参数方法．导出了相当于在断路器两侧分别发生短路故障时,计算通过断路器短路电流的通用模型和算法。用该计算模型对某电厂进行短路电流计算,计算表明其结果的正确性。该方法适用于电气设备选择和继电保护整定计算,同时,还能考虑各种运行方式的改变对短路电流的影响。     

新能源电源接入不平衡配电网的短路计算方法

当新能源机组接入三相不平衡的配电网后,由于配电网不平衡元件在正、负、零序条件下难以解耦,将使得以传统对称分量法为基础的电网短路电流存在难以准确计算等问题,需要以相分量故障分析方法为基础进行计算。同时,新能源电源在电网故障条件下将进行低电压穿越运行,受其接入方式、低电压穿越控制策略及机组Crowbar保护等因素的影响,其短路电流特性将不同于传统同步电机,需要建立不同类型的新能源电源短路计算相分量模型。因此,文中首先根据不同类型新能源机组的低电压穿越控制策略综合分析了现有新能源电源等值计算模型,并建立了相应的短路计算相分量模型,然后基于传统相分量故障分析法,根据故障条件建立故障后的相分量导纳矩阵和电压方程,进而提出了含不同类型新能源接入不平衡配电网的短路计算方法。最后,通过仿真案例对所提方法的有效性进行验证。     

计及风光相位特性和机-网间元件的短路电流计算方法

以风电和光伏为代表的新能源机组大量接入电网使得短路电流的精确计算校核变得困难。针对最新研究中构建新能源并网点短路电流映射模型时,未考虑相位映射及未计及箱变、集电线路、主变及送出线路等机端到并网点间电气元件(机-网间元件)影响的理论缺陷,文中提出一种计及新能源相位特性和机-网间元件影响的改进工程化电网短路电流计算方法。首先,结合国家运行规程对新能源机端电压-短路电流相位映射进行有补充意义的理论建模。其次,对该模型进行工程化处理,并提出一种将所得映射逆推至并网点的迭代计算方法。继而,将工程化后的并网点短路电流幅相映射模型应用到现有局部迭代计算中,得到改进的计算方法。最后,在PSCAD仿真软件中搭建新能源并网模型,验证了新能源机端电压-短路电流理论幅相映射的准确性、机端映射模型逆推至并网点的迭代计算理论有效性;在此基础上,在IEEE 39节点系统中对所得映射模型进行实验验证。结果表明所提改进计算方法能在一定程度上提升短路电流计算精度。