集中式光伏并网输电线路的故障暂态分析与保护

集中式光伏并网输电线路发生故障时,光伏侧的故障暂态过程与系统侧完全不同,导致传统工频量保护动作性能下降。为提高保护动作的可靠性,分析了集中式光伏并网输电线路光伏侧短路电流的故障特征,推导了光伏侧短路电流三个不同阶段的近似解析表达式,并详细分析其功率控制暂态过程的变化特征。发现光伏侧的暂态电流为非旋转量,与系统侧衰减旋转量的波形特征截然不同。基于此特性,提出了一种基于暂态电流波形相关性的纵联保护方法。仿真结果表明所提保护方案在各种故障类型和不同的过渡电阻下均能可靠动作,有望提高光伏并网输电线路的安全运行能力。     

基于电流注入的新型混合式直流断路器EI北大核心CSCD

混合式直流断路器是实现柔性直流电网故障电流快速阻断,最大程度地保障系统健全和可靠持续运行的关键装备。目前,基于全控型电力电子组件级联的混合式直流断路器存在造价昂贵、控制复杂及难以大规模应用等问题。针对这一问题,该文提出一种基于电流注入的新型混合式直流断路器,利用直流系统本身对振荡支路电容进行预充电,通过晶闸管控制振荡支路电容、电感发生谐振而辅助故障电流迅速换流,实现直流线路故障电流快速阻断。首先分析电流注入基本原理,然后,在此基础上提出基于电流注入的新型混合式直流断路器,并详细阐述其工作原理,最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证所提新型混合式直流断路器的有效性和适用性。     

基于时频矩阵相似度的输电线路暂态保护方法

为提高传统暂态保护方法的可靠性,综合运用宽频带暂态信号在时域和频域上的故障信息,提出一种输电线路保护新方法。该方法利用S变换提取宽频带暂态信号在不同时段不同频带下的故障信息,通过构造时频矩阵来反映暂态信号的时频变化特性;利用奇异值分解提取时频矩阵的时频特征,并减少矩阵冗余量;将奇异值矩阵与样本库矩阵进行时频特征匹配,计算矩阵相似度;根据矩阵相似度判别区内外故障。仿真结果表明,该暂态保护方法能准确快速识别区内外故障。     

基于ITD的电网故障行波信息提取新方法

为精确提取行波信号包含的故障信息,提高电网故障行波特征检测的准确度,提出了一种提取暂态行波信息的新方法。该方法采用固有时间尺度分解原理（ITD）分析故障行波信号,将其分解成若干固有旋转分量和趋势余量,提取故障分析所需高频分量,计算各个分量的瞬时相位和频率,精确确定初始行波到达的时间。算例对比和仿真分析结果表明,该方法在局部特征信息保留和分解速度上比经验模态和局部均值分解有优势,用于电网故障定位具有较高的精度和效率。     

高压断路器容性投切合成回路时序控制系统设计实验教学研究

电力系统中需频繁使用高压断路器投切电容器组来进行无功补偿,从而提高功率因数、减少功率损耗以及稳定电压和提高供电质量,因此,容性电流投切实验对考核高压断路器性能至关重要。实验室多采用合成回路考核高压断路器的容性电流投切性能,为此,介绍一种新型容性电流投切合成回路和相应的操作时序控制系统,该合成回路利用三相交流电源的相角特性可直接做到电压源和电流源的相位同步,无需复杂的相位同步装置,操作更加简便可靠。回路时序控制系统主要由基于LabVIEW的上位机软件操作平台和基于Arduino的下位机控制单元构成,实现了智能化和可视化控制。系统设计考虑抗电磁干扰性能,采用光电技术传输信号,以避免高电压大电流信号对控制信号的干扰,经测试,整个控制系统在高压环境中表现出色。通过本实验教学,学生不仅能了解容性投切合成回路的控制方案,还能掌握时序控制原理,并培养动手操作和工程软件应用的基本能力,为未来相关岗位工作奠定基础。     

基于自适应黑盒反演的行波精确检测方法

针对故障行波信号经行波传感器传变后发生波形畸变、不能真实反映一次侧行波波形特征的问题,提出了基于改进步长最小均方误差(LMS)自适应反演算法的行波波形精确检测方法。首先,搭建IEEE 9节点标准测试模型和传感器模型,获取输电线路在不同故障位置、初相角、过渡电阻和故障类型下的一、二次行波信号;接着,利用变步长LMS自适应算法训练一、二次信号,找到一、二次信号之间的传变关系,建立黑盒反演模型;然后,考虑到实际二次行波信号中存在噪声,引入小波阈值去噪方法对检测的二次行波进行预处理;最后,利用黑盒模型进行反演得到一次行波。仿真和实验结果表明,该方法无须借助传感器传递函数求解反演模型,可避免传递函数不精确对反演结果产生的影响,有效提高行波检测的真实性,推进行波技术的实用化。     

结合EMD-WVD和布谷鸟搜索算法的输电线路故障暂态保护

为促进基于波形唯一性暂态保护原理的实用化,提出了一种结合经验模态分解-维格纳威尔分布（EMD-WVD）和布谷鸟搜索算法的输电线路暂态保护方法。该方法利用EMD处理故障暂态信号,得到不同频段的单分量信号;采用波形相关性系数对各单分量信号分别与原暂态信号进行相似度计算,筛选真实暂态信号分量。然后,对真分量分别求WVD,并将所有真分量的WVD进行线性叠加获得的能量谱密度图与故障样本库中的能量谱密度图不断迭代匹配计算相似度,依据相似度判别区内外故障,实现输电线路故障快速可靠保护。仿真结果表明,EMD-WVD方法能有效提高故障暂态波形分析的准确度,布谷鸟搜索算法能有效提高波形匹配速度,两者结合有望促进暂态保护的实用化。     

基于波形相关性分析的输电线路暂态保护方法

针对现有暂态保护方法可靠性不高的现状,提出了一种基于波形相关性分析的暂态保护新方法。该方法根据故障产生的宽频带暂态信号的波形特征实现输电线路故障暂态保护。当输电线路发生故障后,采集故障暂态波形并提取幅值、相位等波形特征;利用波形相关性方法,将暂态信号波形与样本数据库中的波形进行相关性分析,计算波形相关系数;根据波形相关系数来判别区内外故障,实现线路故障快速保护。仿真分析结果表明,该保护方法综合利用宽广频带暂态信号的时域特征与频域特征,可消除单一使用暂态信号时域或频域的局部故障特征信息导致的缺陷,有望显著提高暂态保护的可靠性。     

输电线路双端行波故障定位新算法

双端行波故障定位原理简单，但受行波波速的不确定、输电线路长度差异以及行波波头到达时间记录不准确等因素的影响，容易出现较大的定位误差。在常规双端行波故障定位原理的基础上，提出了一种新型输电线路双端行波故障定位算法，通过记录故障初始行波到达线路两端的时刻、参考端记录的故障点反射行波和对端母线反射行波到达时刻，解方程组得到不受波速和线路弧垂影响的故障定位结果。实际应用结果表明，该算法具有较高的定位精度。