单相重合时序对系统暂态稳定的影响

以单机无穷大系统为例,分析了系统下列故障暂态过程:单相接地短路;单相断路器动作,切除故障相;故障相投入单相重合闸;三相断路器动作,切除故障线路。以等面积法则为理论依据,从机理上分析了线路两端单相重合闸投入的顺序对系统暂态稳定性的影响,得出了由非故障侧首先投入单相重合闸可增加发电机转子在暂态运动过程中的减速面积、提高系统暂态稳定性的结论。对某电网500 kV线路发生单相故障进行了仿真:故障侧先重合,暂态功角稳定裕度在90.71%～100%间变化;非故障侧先重合,暂态功角稳定裕度于0.9、1.0、1.1 s重合时均保持在98.43%;在重合时间为1.1s时,故障侧先重合,暂态电压稳定裕度为11.52%,非故障侧先重合,暂态电压稳定裕度为98.73%,电压稳定裕度提高了7.57倍;在重合时间为1.2 s时,故障侧先重合,系统的暂态频率稳定裕度为30.20%,非故障侧先重合,系统的暂态频率稳定裕度为49.12%,频率稳定裕度提高了62.65%。     

分布式电源对配电网自动重合闸的影响研究

含分布式电源的配电网一般为双电源或多电源供电系统,需要对其重合闸方式进行研究,以保证设备安全.以含分布式电源的解列重合闸为例,对系统侧电源重合于永久故障形成的冲击电流进行分析.从机理上讨论了无压检定和同步检定的在含分布式电源系统中的应用.通过仿真验证了无压检定和同步检定重合闸后电流变化过程,并求出分布式电源并网时冲击电流最小的最佳重合闸时间.     

风险指标与灵敏度相结合的重合时序策略协调

暂态功角和电压稳定视角下得到的重合时序策略冲突时,需进行协调。将改变重合时序而引起的表征系统特征的指标变化量定义为暂态功角或电压稳定问题对重合时序的灵敏度。考虑系统运行方式、故障发生概率、故障位置、故障类型和重合闸成功率等不确定性因素计算基于时间裕度的暂态稳定风险指标。在此基础上,提出了一种综合重合时序灵敏度和暂态稳定风险指标的重合时序策略协调方法。大量仿真表明该方法有助于权衡重合时序整定方案对暂态功角稳定和暂态电压稳定的影响。     

三相重合时序对系统暂态稳定性影响的机理分析

发现合于永久故障时,三相重合闸时序对系统暂态稳定性有较大的影响,以单机无穷大系统为例探讨其机理.考虑故障点位置变化.计算分析了交流线路从发生三相短路至三相断路器跳闸、三相重合于永久故障直到后加速三跳的整个过程中发电机至无穷大系统间的等值电抗,进而推导出系统电磁功率的解析表达式.由此发现合于永久故障时,系统复合序网的构成与连接、系统转移电抗及电磁功率幅值均取决于重合时序. 利用等面积法则从机理上剖析了三相重合时序对系统功角稳定性的影响.并据此提出了由等值电抗较小一侧首先重合的策略.鉴于多机系统中转移电抗求取面临一定困难,提出了离线计算与在线整定相结合的实用整定策略,仿真结果表明该策略正确、有效.     

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.     

三相重合时序对暂态电压稳定性的影响

发现合于永久故障时三相重合闸时序对系统暂态电压稳定性有较大影响,以单负荷无穷大系统为例探讨其机理.分别在恒阻抗、恒电流和恒功率3种静态负荷模型以及感应电动机动态负荷模型下,考虑故障点位置变化,推导出交流线路从发生三相短路至三相断路器跳闸、三相重合于永久故障直到后加速三跳的整个过程中,负荷侧母线电压的解析表达式.通过比较2种重合时序下的负荷侧母线电压发现,在恒阻抗、恒电流及动态负荷模型下,由远离负荷的线路首端重合,可增大负荷侧母线电压,动态负荷模型下还可减小保护再次跳闸时的电动机转差率,有利于提高系统暂态电压稳定性;而在恒功率负荷模型下,重合时序受故障位置影响,推导出了影响重合时序的故障距离解析式.鉴于实际系统中运行方式变化,提出了离线计算与在线结合的实用三相重合时序整定策略,以提高系统暂态电压稳定性.对单负荷无穷大系统和2010年南方电网的仿真结果验证了其正确性和有效性.     

自动重合闸最优重合方案的设计

通过分析重合闸方式、故障前运行条件、故障条件对最佳重合时刻的影响,得出最后一次网络操作结束时系统暂态能量最小值所对应的时刻为最佳重合时刻的结论.论述了在不同重合闸操作时间对系统稳定性的影响.最佳重合条件为:当送电侧的功角由最大开始减小和角速度达负的最大值之前;通过暂态能量函数法对最佳重合闸时间进行捕获,利用等面积定则来计算系统暂态能量.在以上研究的基础上提出了最佳重合方案,该方案在单相接地短路时跳开单相,两相接地短路时跳开两相,两相不接地短路时只跳开一故障相;瞬时故障时在最佳重合时刻分相重舍,永久故障时闭锁重合闸.     

最佳重合闸方案的研究

提出了最佳重合闸方案.该方案在单相接地短路时跳开单相,两相接地短路时跳开两相,两相不接地短路时只跳开一故障相;瞬时故障时在最佳重合时刻分相重合,永久故障时闭锁重合闸.计算结果表明,该重合闸方案能够避免重合于永久故障时对系统的冲击,增强故障持续期间系统之间的联系,提高电力系统稳定性;并且减小功角摇摆幅度30%和发电机轴系扭振50%以上,也降低了操作过电压.     

最佳重合闸方案的研究

提出了最佳重合闸方案。该方案在单相接地短路时跳开单相,两相接地短路时跳开两相,两相不接地短路时只跳开一故障相;瞬时故障时在最佳重合时刻分相重合,永久故障时闭锁重合闸。计算结果表明,该重合闸方案能够避免重合于永久故障时对系统的冲击,增强故障持续期间系统之间的联系,提高电力系统稳定性;并且减小功角摇摆幅度30%和发电机轴系扭振50%以上,也降低了操作过电压。     

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.     

光纤纵联保护装置中单相重合闸存在的问题和解决方法

通过分析CSC-103光纤电流差动保护装置在双侧电源时单相重合闸的动作行为,指出了光纤纵联保护装置中单相重合闸存在的缺陷,并提出了基于系统设备现状下的解决办法,更进一步分析介绍了耦合电压判据的单相自适应重合闸原理。该判据区分瞬时性和永久性故障正确率高,且简单、易行,在现实应用可以根本性解决缺陷。     

基于样本熵理论的输电线路单相自适应重合闸研究

为了改善现有自适应重合闸技术在电力系统应用中存在的缺陷与不足,本文利用ATP/EMTP对输电线路进行单相接地故障仿真,并对故障相电压信号进行经验模态分解(EMD)。由于样本熵能够很好地衡量信号信息的丰富程度,故对分解后得到的固有模态函数(IMF)进行样本熵值计算,通过熵值的差异从而判断出故障的瞬时性与永久性,保证在瞬时性故障时能成功实现自适应重合闸。通过大量的线路单相接地故障仿真验证了该方法的有效性和实用性。     

基于风电联络线恢复电压的自适应单相重合闸

首先分析了线路单相接地保护动作后非全相运行时的故障相恢复电压特性及其影响因素,在此基础上研究了风电与常规能源的阻抗特性。在PSCAD中构建了故障相恢复电压模型,仿真研究了故障性质、风机类型、线路布置方式和电压等级对联络线非全相运行时的恢复电压的影响。最后基于电容耦合电压提出了能够可靠地区分瞬时和永久故障的自适应重合策略,仿真结果表明,该策略原理简单,易于实现,耐受过渡电阻能力强,灵敏度高。     

500kV线路单相重合闸事故分析及对策

在超高压电网中,为提高电网安全稳定性,通常采用单相重合闸方式。线路单相跳开后不存在系统非同期合闸问题,传统单相重合闸逻辑及其实现方式简单。2011年1月2日东北电网500kV伊换1号线发生永久性故障,线路单相重合闸失败,短路电流未能成功开断,造成断路器本体损坏,失灵保护动作跳开母线,扩大了电网事故。为规避同类事故的再次发生,深入分析了网络模型特征及其故障机理,提出了反映线路故障的短路电流特征因子,并界定了短路电流特征因子的门槛值,进而可识别出电网中重合闸存在的问题。最后,研究了当电网结构满足该特征时,应采取的电网重合闸方案。通过在实际电网中的运行检验,验证了该重合闸方案的有效性。     

减小电压暂降深度及持续时间的单相重合闸时序方案

为了减轻单相重合闸重合失败时敏感负荷的电压暂降深度及持续时间,提出一种单相重合闸时序方案。当线路发生单相接地故障且两侧保护动作跳开故障相断路器,利用故障分量概念构建故障附加状态网络,在线路两端分别接入附加电源,计算敏感负荷节点的故障分量电压。依据敏感负荷节点故障分量电压幅值大小确定重合闸时序,幅值小的一侧先重合。线路先重合侧重合后,后重合侧利用线路电压幅值大小判别是否开放重合闸。PSCAD/EMTDC仿真结果表明该方法不受过渡电阻和故障位置的影响,能够改善敏感负荷的电压电能质量。     

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.     

多级无压顺序重合闸在短线路群中的应用

针对黄石１１０ｋＶ电网短线路成群成串的现状,采取多级无压顺序重合闸,既能加速切除瞬时性故障,又能在顺序重合后有选择地断开永久性故障,给黄石电网的安全稳定运行带来良好的效果。