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.     

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.     

单相重合时序对特高压交直流系统暂态电压稳定性的影响

发现重合闸时序对特高压(ultra-high voltage,UHV)交直流混联系统暂态电压稳定性有较大的影响,构造单负荷特高压交直流混联输电无穷大系统来探讨其机制。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,推导出交流线路发生单相短路,单相重合于永久故障时负荷侧母线电压的解析表达式,发现各种负荷模型下均存在若干个影响重合时序的故障区段。根据计算出的故障区段,采取恰当的重合时序,有利于提高系统暂态电压稳定性。提出实际系统中离线计算与在线匹配相结合的单相重合时序整定策略,并论述其在电力系统三道防线中的作用和地位。2010年南方电网的仿真结果验证了其正确性和有效性。     

换流站近端交流输电线路重合时序问题研究

交直流电力系统中直流系统对交流系统的扰动较为敏感,整流站或逆变站的扰动都可能造成直流功率的传输中断。经研究发现,换流站近端交流线路重合闸投入时序对直流系统的电压、功率、关断角等运行参量有较大影响。在交直流电力系统中探讨其机理,首先采用开关函数法对直流系统进行等值,求解交流线路上任一点发生单相接地故障时一侧重合后的换流母线电压。通过比较合于永久故障时两种重合时序下换流母线电压的大小,得到了影响重合时序的故障距离临界点。进而剖析换流变分别为Y0/Y、Y0/D接线时网侧、阀侧换相电压间的变换关系,分析直流系统在不同控制模式下直流电压、直流功率、关断角等运行变量与换流母线电压间的变化趋势。在此基础上得出结论:换流站近端交流线路故障时,使换流母线电压较高的一侧首先重合,可提高直流电压和输送功率,减少换相失败的发生机率,从而减小重合于永久故障时对直流系统的再次冲击。PSCAD数字实验验证了结论的正确性。     

对整定线路重合闸时间的讨论

文章从有利于系统稳定的角度对电力系统中线路重合闸时间的整定作了一些讨论.分析了实际系统中采用快速重合闸时应满足的系统条件,指出在能够判别瞬时与永久故障时合闸时间的整定应按最大送电方式分别整定计算.对于不能区分瞬时与永久故障的线路,应按照在最大送电方式下重合于永久性故障时计算出的最佳时刻重合,这样会提高系统的稳定性.     

输电线路重合闸时间的合理整定

从有利于系统稳定的角度对电力系统中线路重合闸时间的整定作了一些讨论。分析了实际系统中采用快速重合闸时应满足的系统条件,指出在能够判别瞬时与永久故障时合闸时间的整定应按最大送电方式分别整定计算。对于不能区分瞬时与永久故障的线路,应按照在最大送电方式下重合于永久性故障时计算出的最佳时刻重合,这样会提高系统的稳定性。     

对整定线路重合闸时间的讨论

文章从有利于系统稳定的角度对电力系统中线路重合闸时间的整定作了一些讨论。分析了实际系统中采用快速重合闸时应满足的系统条件,指出在能够判别瞬时与永久故障时合闸时间的整定应按最大送电方式分别整定计算。对于不能区分瞬时与永久故障的线路,应按照在最大送电方式下重合于永久性故障时计算出的最佳时刻重合,这样会提高系统的稳定性。     

重合时序对交直流混联输电系统暂态稳定裕度的影响

单相重合闸技术可以提高供电可靠性,但合于永久故障时是对系统的又一次冲击,因此研究重合的时序对系统暂态稳定裕度的影响是十分必要的。文中以南方电网2005年丰大运行方式下安顺—天生桥500 kV线路发生单相接地短路为例,在未有效区分永久故障和瞬时故障的前提下,以FASTEST为仿真工具,考查了重合闸时序对系统暂态稳定裕度的影响。仿真研究表明,改变线路两侧轮流投入无压检定的做法,由线路非故障侧投入无压检定首先重合,不仅可以较大幅度地提高系统暂态功角、电压和频率稳定裕度,也可以改善2次切断短路电流的断路器的工作条件。并提出了一种与故障测距算法相结合的在线修正线路两侧投入重合闸顺序的方案,以期减少重合于永久故障时对系统的再次冲击,提高系统的暂态稳定性。     

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。     

多机电力系统中重合闸最佳时刻的研究----第1部分 瞬时性故障最佳重合时刻的研究

论述了重合闸操作时刻对系统稳定性的影响,建立了分析多机系统中瞬时性故障下重合闸时刻对系统稳定性影响的数学模型,使用能量函数导出瞬时性故障最佳重合的条件为重合成功后系统的暂态能量最小。文中计算了瞬时性故障下不同时刻重合成功后系统的暂态能量和系统中发电机功角及联络线功率的振荡,验证了文中所确定的最佳重合时刻的正确性。这项工作为重合闸时刻的整定和最佳重合闸的研制奠定了理论基础。     

无信道馈线故障处理技术

研究了配电网中在无信道条件下,故障段定位、隔离和供电恢复的新技术。当馈线发生永久性故障时,出线保护跳闸,随后各分段开关失压分闸。经过预定时延后,自出线开关起依序重合。在重合过程中,由于故障位置不同,出现故障电气量的时间也不同,因而利用出现故障量的时间差异就可准确判断故障线段。通过变电站出线开关与线路上分段开关的协调配合,实现消除暂时性故障,隔离永久性故障线段,恢复非故障线段的正常供电,并由变电站对     

小容量发电机出口断路器及馈线断路器瞬态恢复电压仿真研究

国内外学者论证了大容量发电机出口装设发电机断路器（generator circuit breaker,GCB）的必要性,而对小容量（≤30 MW）发电机出口及发电厂内馈线是否也应装设GCB并没有进行深入研究。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC计算分析了在开断条件最恶劣的三相短路故障情况下,12~30 MW小容量发电机出口断路器及馈线断路器的瞬态恢复电压（transient recovery voltage,TRV）,并从TRV上升率的角度出发,确定普通配电型断路器是否可以替代GCB安装在发电机出口及厂用电馈线处。计算结果表明,当发电机出线端及厂用电馈线中分别发生三相短路故障时,断路器TRV上升率均未超过0.34 kV/μs,普通配电型断路器可以替代GCB安装在小容量发电机出口及厂用电馈线处。     

带有自动重合闸功能的断路器失灵保护

分析了3/2接线完整串中断路器发生断路器拒动和死区故障时保护的动作情况,指出现有断路器失灵保护无法正确切除死区故障。提出一种带有自动重合闸功能的断路器失灵保护,由原失灵回路、电压判别装置控制回路、自动重合闸回路、电压判别回路组成,通过残压-感应电压半周波判别装置对主设备特定时间段的电压进行检测,判断主设备相邻断路器是否发生死区故障,进而决定是否在失灵保护动作跳闸后重合相关断路器使主设备恢复供电。该断路器失灵保护可以在发生死区故障时缩小停电范围。最后以3/2接线完整串中断路器为例,讨论了带有自动重合闸功能的断路器失灵保护的动作过程。     

并联电抗器中性点小电抗的选择及其对单相自适应重合闸的影响

根据单端带并补的输电线路模型,推导了最佳中性点电抗器的取值,以达到对相间电容进行完全补偿并在瞬时性故障时快速熄弧的目的。同时,建立了线路瞬时性故障时的一、二次电弧模型,并在ATP/EMTP中进行了500 kV输电线路瞬时性故障的仿真,仿真包括了输电线路进行导线换位和不换位2种情况,明确了不同中性点电抗器的选择对熄弧时间、潜供电流、恢复电压的影响。由仿真分析发现了传统基于电压幅值、电压畸变的单相自适应重合闸判据的不足。指出自适应重合闸判据应适应线路导线有无换位、有无并补、有无中性点电抗器及中性点电抗器取值大小等情况,从而达到在瞬时性故障时断路器在最佳时间快速重合、永久性故障时不重合的目的。     

真空断路器操作过电压对电机产生的危害及对策

真空断路器开断电机回路时 ,会产生截流过电压、多次重燃过电压及三相同时截流过电压。因此 ,在电机回路中装设真空断路器时 ,必须有完善的保护设备来限制真空断路器的操作过电压 ,以保护主设备 ,使电力系统安全、可靠、经济地运行。特别是在发电机回路中使用真空断路器时 ,更要慎重 ,除具有完善的保护措施外 ,还要考虑其绝缘水平配合、发电机回路的电容电流、切断直流分量的要求等因素 ,使真空断路器的优良性能得到充分发挥     

基于滑模变结构控制的余热发电机机组励磁控制研究

水泥生产过程中会产生大量中低温余热,利用余热发电是水泥生产企业节能的重要手段。为维持余热发电系统的电能稳定,以单机无穷大电力系统为例,建立余热发电机组励磁系统数学模型,设计基于指数型终端滑模变结构控制理论的同步发电机励磁控制器。针对电力系统中三相短路和三相断路故障利用Matlab进行时域仿真,与采用快速终端滑模变结构控制的仿真结果进行对比分析,仿真结果表明该指数型终端滑模变结构励磁控制系统具有更好的适应性及稳定性。     

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。     

风电场110kV单回送出线主动探测式三相重合闸方法

风电场110 kV单回送出线因故障而三相跳闸后,输电线路电磁能量迅速衰减,给故障性质识别带来了很大困难,且风电场失去与系统连接后处于孤岛状态,由于功率阻滞,孤岛系统的电压、频率迅速失稳导致切机。提出利用风机变流器向送出线注入低电流实现故障性质识别的方法,在风电机组切机后,先闭合一台风机主断路器和送出线靠近风电场一侧的断路器,短时导通风机网侧变流器电力电子器件,使得其直流侧电容向交流线路放电,利用电流积分特征构造保护判据实现故障性质识别,并提出风电场110 kV单回送出线主动探测式三相自适应重合闸方案。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了故障性质识别和主动探测式重合闸方案的正确性。