交流系统短路故障下MMC对短路电流的影响及抑制策略

基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统(MMC-HVDC)接入交流系统可能会对交流断路器清除短路故障造成影响。基于MMC的拓扑结构和控制策略,分析了交流系统短路故障下MMC对交流断路器的影响。然后,研究了交流系统发生对称短路故障时,MMC的运行工况对短路电流的影响,发现MMC对短路电流的贡献主要来源于MMC向交流系统注入的无功功率。接着,研究了交流系统发生非对称短路故障时,MMC在不同运行工况下贡献的三序短路电流的计算方法,得出MMC阀侧零序和负序电流为0,阀侧正序电流是三相对称的且大小由运行工况决定的结论。最后,提出了交流系统对称短路和非对称短路故障下抑制MMC贡献的短路电流的控制方法,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所得结论的正确性以及控制方法的有效性。     

一种辐射型配电网短路电流实用算法

根据配电网的结构特点,提出了一种基于故障补偿方法与实际相序表示方法相结合的配电网短路电流实用计算方法。该算法不需要根据故障类型确定三序网,能够处理三相对称及不对称配电系统的各种类型的短路电流计算,计算过程简单,易于在计算机上实现。算例结果表明,此算法在计算辅助射状的配电系统短路电流时具有可靠、高效的特点。     

可控移相器对系统不对称短路电流的影响研究

以可控移相器在电力系统中得到广泛应用为研究背景,以研究可控移相器接入系统后对不对称短路电流的影响为目标,提出了基于可控移相器的不对称短路电流实用计算方法。首先根据可控移相器的结构与原理建立其正序、负序以及零序模型。然后基于对称分量法建立含可控移相器系统的各序分量网络方程,进而提出含可控移相器系统的各类型不对称短路电流实用计算方法,并分析影响短路电流的因素。最后基于三机九节点系统,运用上述实用计算方法进行不对称短路电流计算,算例仿真结果表明该方法具备有效性。通过对比分析可知移相器的移相角和短路点位置是影响短路电流的因素,而影响情况需通过具体计算得出。     

统一潮流控制器近端母线的短路电流计算方法

针对目前实际投运的统一潮流控制器(UPFC)及其采用的故障控制策略,基于电网络理论推导了UPFC近端母线短路电流的计算方法。使用UPFC串联线路对故障母线的转移导纳描述了UPFC的近端母线,由于UPFC串联侧在近端母线故障时立即被旁路保护,导致故障母线的戴维南等值电势发生突变,进而对短路电流的计算结果产生影响,计算结果的相对变化与UPFC故障前运行电压和电流分布系数有关。在IEEE 9节点系统中,研究了运行条件变化以及UPFC参数变化对短路电流的影响,并使用PSCAD对计算结果进行了仿真验证;在IEEE 118节点系统中,分析了UPFC对大规模电网短路电流的影响。结果表明,UPFC对其两侧母线短路电流的影响相反,且对近端母线短路电流的影响随着电气距离增大而减小。     

对称分量法在求解电力变压器非对称短路电流中的应用

对称分量法是电力系统中分析三相对称系统不对称运行的一种基本方法。介绍了对称分量法的基本原理,通过在电力系统的局部短路故障处引入三相不对称故障电压源的思路,并应用电路的戴维南等值定理以及叠加定理,建立了基于某一相的各序等值网络。通过对三种不对称短路故障边界条件的分析,制定了与故障类型相应的复合序网等值电路,大大方便了电力系统中非对称短路电流的求解。实例证明了对称分量法在求解电力变压器各绕组不对称短路电流过程的有效性。     

D-PMSG机端短路电流的微分方程模型及离散解法

当电网发生故障时,直驱永磁同步风力发电机(D-PMSG)在机端电压深度跌落过程中表现出的电磁暂态特性十分复杂。为了准确描述直驱风机的机端电压深度跌落过程中D-PMSG短路电流的变化特性,基于空间矢量和序分量法。本文建立了在二阶控制系统下的微分方程组,准确考虑了传统控制策略中电压外环和电流内环的影响,并采取降阶求解的方法,求得D-PMSG三相对称短路及不对称短路条件下的短路电流波形,为进一步求解解析式提供了检验依据。     

10 kV配电网中性点不接地短路电流的分析

传统的配电网故障分析中通常忽略了线路阻抗,给短路电流计算带来误差.文中充分考虑故障线路阻抗,利用对称分量法分析中性点不接地配电网短路电流的计算方法,并讨论了影响短路电流的因素.通过理论及仿真实验得到故障点位置、故障线路参数及负荷对短路电流有较大的影响.     

10 kV配电网中性点不接地短路电流的分析

传统的配电网故障分析中通常忽略了线路阻抗,给短路电流计算带来误差。丈中充分考虑故障线路阻抗,利用对称分量法分析中性点不接地配电网短路电流的计算方法,并讨论了影响短路电流的因素。通过理论及仿真实验得到故障点位置、故障线路参数及负荷对短路电流有较大的影响。     

柔性直流输电系统贡献交流短路电流的特性分析及计算方法

柔性直流输电系统(VSC-HVDC)接入交流系统将会对交流系统短路电流造成影响。基于柔性直流输电系统的拓扑结构特点及其控制系统的调节特点,分析了柔性直流输电系统贡献短路电流的特性和机理,提出了交直流混联系统中柔性直流输电系统贡献短路电流的数学模型和计算方法。柔性直流输电系统贡献的短路电流为同短路点相连的全部VSC换流器贡献的三序短路电流和的叠加,其中正序和负序短路电流受到其电流内环控制器调节可以得到限制,而零序短路电流主要由交流电网和换流变电网侧(Y接侧)等组成的零序网络决定。通过仿真计算和厦门柔性直流输电工程实际短路故障波形,验证所提出的柔性直流输电系统贡献短路电流特性分析的正确性。     

低压直流系统短路故障特性研究

低压直流系统母线短路故障会对系统的安全性和可靠性造成严重威胁,为计算其最大预期短路电流,首先从电力电子层面深入分析了几种典型拓扑的短路故障电流特性,将短路过程分为2个阶段:电容放电阶段和电源-电感放电阶段,并推导了不同阶段的短路电流表达式。电源-电感放电阶段的电流称为短路稳态电流,其特性与变换器拓扑有关,根据变换器拓扑对短路稳态电流的控制能力,将变换器拓扑分为可控型和不可控型。分析了低压直流系统中不同的电源特性对不可控型拓扑短路电流的影响,并推算低压直流系统的最大预期短路电流。最后搭建了MATLAB/Simulink仿真模型,对理论分析进行了验证。     

含MMC的交直流输电系统短路电流统一求解方法

针对含模块化多电平换流器(MMC)的交直流输电系统短路电流水平校核问题,在考虑MMC的运行方式和控制系统的基础上,建立了MMC交流侧故障模型。在对比分析了同步机电源和MMC输出短路电流的机理后,通过近似求解并网点(PCC)处电压将MMC交流侧故障模型简化为电流源模型以实现PCC处电压和MMC输出电流之间的解耦。对支路进行合理编号并筛选出电源支路和待求短路电流所在无源支路,基于电网络理论将联络节点构成的无源网络用混合参数表征,经推导得到了含MMC的电网短路电流计算的统一求解方法。不同工况下的仿真结果表明,通过建立各控制策略下的MMC交流侧故障模型,所提算法能准确统一求解不同MMC交流侧故障下的短路电流,可用于含MMC的交直流输电系统的设备选型和保护系统设计。     

VSC连接弱交流电网的小扰动特性

主要研究电压源型换流器（voltage source converter,VSC）在弱交流电网,即低短路比电网的小扰动 特性。首先基于VSC的稳态模型,研究VSC在弱交流电网下的稳态运行特性;之后推导了包含外交流电网、VSC、 由内外环控制器构成的VSC传统矢量控制器以及锁相环 （phase locked loop,PLL）在内的VSC线性化模型;最 后研究了VSC传统矢量控制器中的内环控制器、外环控制器以及锁相环对VSC在弱交流电网中的稳定性能影响。 研究发现传统矢量控制器中的内环控制器不会对VSC在弱交流电网中的稳定性能有影响,VSC在弱交流系统中更 适宜于逆变运行模式,交流系统短路比越低,保证VSC系统稳定运行的锁相环的增益系数最大取值将越小。结果 表明在弱交流电网下,VSC控制系统的参数需要合理选取以保证基于VSC的高压直流输电系统的稳定运行。     

高阻接地的船舶中压电网暂态短路电流计算

针对高阻接地方式的船舶中压电网,提出一种系统化的暂态短路电流计算方法。考虑同步发电机及异步电动机暂态特性,根据故障点位置,基于分层等效方法将系统中所有发电机和电动机等效为一台发电机。对于等效发电机,考虑系统分布电容,用对称分量法求解三相对称及各种不对称故障的暂态电流。用Simulink仿真结果对比验证了该方法的有效性和精确性。     

一种考虑短路电流指标的动态等值方法

短路电流反映了交流系统的强度,为了简化原系统并保留原系统的短路电流特性,提出了一种考虑短路电流指标的动态等值方法.首先将外部系统根据机组的同调性划分为若干外部等值子系统,然后将短路电流作为等值过程中的一个重要量化指标,利用改进的Ward等值法对每个等值子系统化简,最后根据外部系统中的发电机与边界母线的电气距离来确定等值发电机的参数.算例表明,所提出的动态等值方法不仅能使等值前后研究系统的对称和不对称短路电流完全一致,还非常好地保留了原系统动态特性.     

适用于含新能源逆变电源网络的全时域短路电流计算方法

含新能源逆变电源在故障后无恒定电动势,因而传统交流网络短路电流计算所用的内电动势-阻抗方法不再适用。为解决该问题,提出了一种包含新能源逆变电源故障稳态和暂态2种时间尺度下的全时域短路电流计算方法。故障稳态计算中结合逆变电源的控制策略,将逆变电源视为非线性电流源,充分反映了逆变电源短路后的故障特性。故障暂态计算中基于稳态短路电流结果,利用由控制系统推演出的暂态微分方程,求解出暂态过程中的电流表达式。最后将计算值和仿真结果、录波结果进行对比,验证了该方法的可行性。     

基于TPSC技术的短路电流限制器在华东电网中的应用研究

基于TPSC技术的短路电流限制器作为一种新型FACTS设备,不仅能够有效地抑制短路电流,而且具有不改变电网正常情况下的有功、无功和电压分布的优点。对基于TPSC的短路电流限制器在华东电网中的应用进行了全面的研究,探讨了华东电网的短路电流水平、限制器的布点和抑制短路电流效果、限制器安装后系统的暂态稳定性等问题,并进行了限制器基本原理的电磁暂态过程仿真。     

基于PSASP的短路计算分析

随着电网负荷和系统规模的增加,导致短路电流水平快速上升,因此对电网进行短路电流计算分析具有重大的意义。介绍了电力系统综合分析程序PSASP短路计算模块的主要功能,应用PSASP对某省500kV及220kV厂站的短路水平进行了全面计算与分析,针对部分厂站短路电流水平超标问题,提出了相应的措施和建议。并对规划2010年电磁环网解环后,500kV/220kV厂站的短路电流水平进行计算分析,计算结果为电网的安全运行提供了可靠依据。     

特高压网架对华中电网短路电流水平的影响分析及限流措施

电力系统的高速发展导致了系统短路电流水平的急剧增加,原有开关设备的遮断容量将不能满足系统要求。针对2020年1000kV特高压网架形成前后的华中电网短路电流计算结果,分析讨论了提高电力系统电压等级、系统解环分区运行、采用高阻抗变压器等措施对华中电网短路水平的限制作用,并通过统计对比分析论证了1000kV特高压交流网架建立后有利于改善华中电网的短路电流水平。     

双馈风力发电机三相短路状态下的参数辨识

双馈风力发电机转速大多采用矢量控制进行控制,为了给矢量控制提供更精确的电机参数,运用最小二乘回归方法研究了双馈风力发电机三相短路状态下的参数辨识方法。研究发现三相短路电流中存在直流分量、交流基波分量和交流谐波分量,各分量的变化规律由双馈风力发电机的参数、转差率及转子励磁电压决定;将各电流分量分离,与三相短路电流表达式对比即可辨识出电机内部参数。1.5 MW双馈风力发电机的仿真数据验证了辨识方法可行,且具有较高的准确性。