基于MODELS的工频弧光接地过电压的仿真

弧光接地过电压是中性点不接地系统中危害最大的过电压之一。目前,关于弧光接地过电压的研究大都采用系统仿真,基于工频熄弧理论,通过控制开关的闭合来模拟电弧的熄灭和重燃,观察弧光接地过电压情况。由于电弧的熄灭和重燃具有强烈的统计特性,电弧不一定是在工频过零时熄灭,也不一定是在电压达到最大值时重燃。因此,按一个工频周期来设定开关的开闭时间模拟弧光接地过电压时,模型不够准确。鉴于这种情况,在对弧光接地过电压产生机理深入研究的基础上,提出了一种新的开关控制方法,采用EMTP中的控制系统暂态分析TACS模块和MODELS模块对开关的控制部分进行处理。运用MODELS模块中特定的MODELS语言编写控制程序,输出一个信号作为TACS开关的输入控制信号,当满足给定电压和电流门槛值时,开关便会相应地闭合及断开。不必按一个工频周期来设定开关的开闭时间,提高了仿真模型的精确性。将其应用于10 kV中性点不接地系统及小电阻接地系统的弧光接地过电压的研究,取得了预期效果,具有很好的应用前景。     

Analysis of Intermittent Arc Overvoitages in Low Resistance Grounded Systems

利用PSCAD/EMTDC软件建立了中性点经小电阻接地系统的仿真平台,使用接地电弧模型模拟间歇性电弧接地故障,并结合工频熄弧理论分析弧光过电压的产生情况.首先分析中性点不接地系统发生间歇性电弧接地故障时弧光过电压的情况,通过仿真证实这种接地方式容易发生弧光过电压;然后分析在中性点经小电阻接地系统中两种间歇性电弧接地故障引起过电压的情况.最后得出结论:中性点经小电阻接地方式可以较好地抑制间歇性弧光接地过电压的产生.     

小电阻接地系统间歇性弧光过电压分析

利用PSCAD/EMTDC软件建立了中性点经小电阻接地系统的仿真平台,使用接地电弧模型模拟间歇性电弧接地故障,并结合工频熄弧理论分析弧光过电压的产生情况。首先分析中性点不接地系统发生间歇性电弧接地故障时弧光过电压的情况,通过仿真证实这种接地方式容易发生弧光过电压;然后分析在中性点经小电阻接地系统中两种间歇性电弧接地故障引起过电压的情况。最后得出结论:中性点经小电阻接地方式可以较好地抑制间歇性弧光接地过电压的产生。     

配电网接地故障相主动降压消弧成套装置及其现场试验

中性点非有效接地配电网易发生间歇性弧光接地故障,产生过电压,危及人身设备安全,甚至引发电缆通道火灾。针对该问题,提出了接地故障相主动降压消弧控制原理与技术,研发了成套装置,通过灵活调控零序电压,控制故障点电压低于故障电弧重燃电压,强迫故障电弧自行熄灭,实现间歇性弧光接地故障的不停电消除,且有效抑制过电压。通过大量实验室测试、实际变电站实测与运行,验证了接地故障相主动降压消弧技术的正确性和可行性。     

电容器组的单相接地保护

1电容器组单相接地故障的危害 在中性点不接地系统中发生单相金属接地将引起健全相的电压升高到线电压,流过故障点的电流为电容电流。经验表明,在3～10kV电网的电容电流超过30A、35kV及以上电网的电容电流超过10A时,接地电弧不易自行熄灭,常形成熄灭和重燃交替的间歇性电弧。因而导致电压的强烈振荡,使故障相、非故障相和中性点都产生过电压。     

小电流接地系统间歇性弧光接地过电压影响因素分析

弧光接地过电压作为小电流接地系统中最常见的内部过电压之一,对电力系统的安全稳定运行产生巨大威胁。弧光过电压的产生往往伴随着间歇性,通过分析间歇性弧光过电压的暂态特征以及影响因素能够为防治该现象提供必要的参考。为此,考虑了包括电弧重燃时刻、燃弧时长、熄弧时长、电弧电阻在内的几个不同影响因素,通过搭建中性点不接地系统的仿真平台分析间歇性弧光接地过电压的暂态特征,并对比各影响因素的作用程度。结果表明在中性点不接地系统的间歇性接地能够产生明显的过电压,并且过电压的幅值主要受重燃时刻和电弧电阻影响,而燃弧时长、熄弧时长对过电压幅值影响较小。     

限制弧光接地过电压及提高小电流接地选线率的新技术

重点研究剖析了6～35kV中性点非直接接地系统弧光接地过电压对电气设备的危害,分析比较了我国限制弧光接地过电压措施的优缺点,调研并大胆采用限制弧光接地过电压的新技术,将原来的中性点经消弧线圈接地系统改进完善为中性点不直接接地系统,一方面能有效地抑制弧光接地过电压;另一方面提高小电流接地选线装置的灵敏性及选线准确性.该更新改造项目的实施在限制弧光接地过电压措施方面是一个新突破,对企业内部电网和供电电网的安全运行有着重要的现实意义和经济意义.     

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。     

10kV接地变,消弧线圈及自动补偿装置的选择

城网10kV电缆线路的接地电容电流是等长架空线路的35倍,且接地电容电流与电压相位差为90°,故障点电流过0电弧熄灭瞬间电压最高,电弧易重燃。电弧重燃产生的过电压,危及电网安全。安装接地变、消弧线圈和自动补偿装置后,以调整消弧线圈电感量,补偿电容电流,使残流最小,消除弧光过电压。根据计算的线路电容电流和消弧线圈容量,来选择接地变、消弧线圈和自动补偿装置的参数和型号。     

中性点经小电阻接地配电网中弧光接地过电压的研究

研究了中性点经小电阻接地方式对弧光接地过电压的影响。首先理论分析了弧光接地过电压在中性点经小电阻接地系统中存在的可能性,并用EMTP对其进行了过电压计算。研究表明,中性点经小电阻接地方式有效地解决了弧光接地过电压问题     

太阳能电池的仿真模型设计和输出特性研究

在考虑了光照强度和电池温度2种因素对太阳能电池技术参数和输出特性影响的基础上,采用了太阳能电池的实用化数学模型,在电力系统电磁暂态软件平台EMTP/ATP上利用MODELS语言和TACS功能搭建了太阳能电池的通用仿真模型.该模型的功能主要是通过改变短路电流,开路电压,最大功率点电流、电压等太阳能电池板的技术参数,研究不同型号太阳能电池板的伏安特性和功率特性.并针对3组不同光照强度和电池温度,对太阳能电池板的伏安特性和功率特性进行了仿真研究.研究结果表明:随着光照强度的减小,太阳能电池板的最大输出功率也减小;随着电池温度的减小,太阳能电池板的最大输出功率呈上升态势.     

Synchronized solution of power electronics system equations usingflexible MODELS component connected to the EMTP

The oscillations from the trapezoidal rule of integration following discontinuity and the one-time-step error from separate EMTP and TACS (or MODELS) simulations are the numerical stability and accuracy problems found in the transient study of power electronics systems using EMTP. This paper presents the technique of the synchronized solution of power electronics system equations. The proposed technique implements efficient and numerically stable approaches to model the switching circuit and control system as a MODELS component. This MODELS component is connected directly to the EMTP to avoid the one-time-step delay. Therefore, the numerical oscillations and one-time-step error in standard EMTP simulation can be eliminated     

小电流接地系统单相接地综合电弧模型与选线方法的研究

在小电流接地系统中,发生单相接地故障时,电弧故障会经常产生。现有用于模拟电网的电弧模型大都是通过开关来实现,与实际的电弧接地有一定的差距。将Cassie电弧模型和Mayer电弧模型结合起来,使其更符合实际电弧接地,并运用到10 kV模拟电网中。在EMTP中,对中性点不接地电网、经消弧线圈接地,经高阻接地,电弧发生在不同合闸角,不同馈线时的情况进行了大量仿真。最后在Matlab中,用小波相关分析法进行选线。结果表明,该方法适用于大部分电弧故障,但对于电压过零点附近发生的电弧故障有一定的局限性。     

基于ZnO非线性电阻的新型消弧消谐策略研究

首先,阐述了配网中性点不接地系统产生弧光接地过电压和铁磁谐振过电压的机理,针对2种过电压的产生机理,提出采用氧化锌非线性电阻限压器投于系统故障相。对于弧光接地过电压,限制其弧道恢复电压;对于铁磁谐振过电压,利用限压器吸收电压互感器的铁磁谐振能量,使其退出饱和,最终达到消除2种过电压的目的。在PSCAD/EMTDC中建立了间歇性弧光接地和限压器的简化仿真模型,仿真结果证明了新策略消除弧光过电压和谐振过电压的有效性。     

A disk-to-disk breakdown and arc modeling method for fault diagnosis of power transformers during impulse testing

Impulse tests are performed on power transformers to assess their insulation integrity. During these tests, impulse voltages are applied, and the resulting voltage and current waveforms are recorded. After postprocessing of these data, the presence of faults in the winding should be detected. Different methods and models have been developed for pattern recognition of transformer winding current and classification of impulse faults, . The drawback of these methods is the representation of a fault as a short circuit with constant conductance. In this paper, the breakdown and arc were modeled to represent a more realistic fault during impulse tests. Using this model, it is possible to generate more realistic data, which are necessary to develop more reliable fault-detecting algorithms and, as a result, better pattern recognition and classification of impulse test waveforms. The model has its roots in the classical Mayr equation, and it is simulated with TACS and MODELS modules in EMTP. The simulation results verify the ability of the suggested method to represent disk-to-disk breakdown and arc fault during impulse testing.     

柔性直流输电功率模块过压保护误动原因分析及优化

针对鲁西柔性直流输电工程中换流器频繁发生功率模块过压保护误动的情况,提出一种防范功率模块过压保护误动的优化策略。分析功率模块在故障前后及旁路开关闭合前后的工作原理,剖析保护误动案例,阐述功率模块过压保护策略存在的电压测量采样异常导致换流器跳闸的风险,提出增加判断旁路开关是否发生拒动的防误判据。该优化策略在功率模块控制板中实现,可有效避免阀控层设备误判、误动作的风险。通过仿真验证了所提优化策略的有效性和可行性,目前该策略已在鲁西柔性直流输电工程中实际应用,取得了良好的效果。     

500 kV同杆并架双回线路电气特性研究

用EMTP程序模拟计算分析了500 kV湘潭—云田同杆并架双回线路(湘云线)的感应电流、电压及对系统不平衡度的影响等,为线路接地开关选择提出依据。验算线路对系统不平衡度影响的结果表明,线路两端500kV母线最大负序电压不平衡度为0.636%,流入湘潭发电机侧的最大负序电流不平衡度为0.70%,湘云同杆双回线不换位造成的负序电流和电压不平衡度都在允许范围内,不会给系统运行带来危害。     

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。     

中性点经高阻接地电网故障电弧建模与弧光接地分析

中压配电网绝大多数故障为电弧接地故障,针对Cassie与Mayr这两个经典电弧模型在单独使用时只能考虑到对流散热或传导散热,具有片面性,而二者结合使用却恰好可互补,故而在ATP-EMTP平台下将这两种模型进行搭配并合理设置。通过仿真,分析研究了中性点经高阻接地配电网单相电弧故障时的特性,并将电弧模型用于间隙性电弧接地故障仿真,符合实际情形,证明了电弧模型可有效地反映弧光接地过电压,及小电流接地系统中中性点电阻对降低电网弧光过电压的作用。