实用化的微网单相接地短路故障识别EI北大核心CSCD

为解决分布式电源微网在并网运行下快速感知公共配电网单相接地短路故障,确保公共连接点PCC处的有效保护,提出了一种故障分量加dq坐标变换的单相接地短路识别方法。利用PCC处的工频三相电压推算故障相故障分量电压,判别是否发生不对称短路故障,对三相故障分量电流进行正序、负序及零序分解,利用故障分量电压的有无决定是否进行零序电流补偿并进行dq变换,构造出故障电压、电流特征量判定单相接地短路故障,根据正、负序故障分量电流相位关系实现故障选相。仿真结果表明,基于故障分量和dq变换的单相接地故障识别方法是有效的和实用的,该方法能准确识别单相接地故障,实现故障选相,从而为微网的运行提供参考依据。     

零序电流差动保护选相元件

针对零序电流差动保护选相元件受负荷电流影响,在高阻接地故障中灵敏度较低的情况,文中提出了一种基于序分量的零序电流差动保护选相元件。选相元件包括三部分:利用负序与零序差动电流大小相近区分单相接地两相高阻接地故障;利用正序差动电流与负序差动电流的相位关系区分单相接地与两相金属性接地故障;利用低制动系数差动判据防止区外三相短路不平衡零序电流。RTDS仿真结果表明:提出的选相元件不受过负荷影响,无需补偿,可以准确选出单相接地故障相,灵敏度高于零序电流差动保护,保证零序电流差动保护准确分相跳闸。     

基于Matlab的电力系统故障仿真与检测方法研究

电力系统是一个复杂的动态系统,在运行过程中,经常会发生故障。通过对电力系统常见的4种短路故障(三相短路、单相接地、两相短路、两相短路接地)进行了理论分析,然后使用Matlab/Simulink仿真软件建立了故障模型,并进行了仿真验证,得出了4种短路故障短路点的电压与电流波形及其对应的序分量波形。最后根据电力系统故障时短路点电压与电流的特点,研究了利用负序和零序分量的短路电流检测方法。研究表明,以负序分量为特征量的检测方法在4种短路故障情况下,反应时间最短,反应最明显。     

一种故障分量选相元件接地短路判据的修正

在详细分析故障分量选相原理的基础上,对传统故障分量选相元件的接地短路故障判据进行了修正。修正后的判据仅利用负序故障分量电流相位和正序故障分量电流相位之间的相位差,加入对零序电压分量的阈值判断来区分接地故障。克服了原判据由于零序电流分布因子与正、负序电流分布因子不相等而产生误判的缺点,较好地解决了接地故障误判断问题,同时简化了选相流程。仿真实验验证了该判据的正确性和稳定性。     

一种基于电压序分量的高压线路保护选相元件

通过对零序、负序电流构成的序分量选相元件所存在问题的探讨,以及对单相接地和两相接地故障时,零序电压和正序电压不同相位关系的分析,得出了一种由零序、负序、正序电压所构成的新型故障序分量选相元件。该元件原理简单,选相可靠,不仅能对一般性故障正确选相,而且在转换性故障,同杆并架上的跨线故障等特殊故障情况下也能正确选相,满足了高压及超高压线路保护中对选相元件的要求。     

基于双dq变换的引起电压暂降的短路故障分类

由短路故障引起的电压暂降是电力系统中最严重的电能质量问题之一.如果能确定引起电压暂降的短路故障类型,则可为电力系统的运行和管理提供参考.提出了基于双dq变换的引起电压暂降的短路故障分类方法.该分类方法先对三相电压信号进行正、负序分解,然后分别对正、负序分量进行dq变换,结合dq变换结果构造出有效值和相位特征量,将二者相结合可判断造成电压暂降的短路故障类型.该分类方法仅需对dq变换得到的结果进行简单的算术和逻辑判断,额外增加的计算量小,可与电压暂降检测相结合,构成统一的电压暂降检测和短路故障分类方法.     

改进的负序电流扰动孤岛检测方法

工程中采用三相光伏并网系统负序电流扰动法进行孤岛检测,会由于负载变化和浪涌电流等因素造成公共连接(PCC)电压出现负序高频分量而导致孤岛误判。在研究负序电流扰动下负序分量提取和孤岛判断原理基础上,利用离散小波变换对时域信号高频分量变化有良好解析能力的特点,实时检测分析PCC电压高频分量并判断孤岛效应。基于Matlab/Simulink建立并网系统模型,在逆变器输出功率与负载输入功率相匹配的情况下进行孤岛模拟试验,应用Daubechies小波对PCC电压信号进行量化分析,选择出有效的小波高频信号域值作为孤岛检测量进行孤岛检测。试验结果表明该方法能快速、有效地检测到孤岛,并能有效防止对伪孤岛现象的误判。     

线路故障引起电压暂降影响因素的研究

目前,电压暂降成为电能质量的主要问题。研究了线路故障引起的电压暂降的影响因素。建立了分析模型,给出了线路三相短路和单相接地短路的等效电路及公共连接点(PCC)处残余电压表达式。指出故障点距PCC电气距离越短,电压暂降深度越大;单相接地短路的电压暂降深度小于三相短路;故障馈线是否与敏感负荷处于同一母线对电压暂降的影响不同;过渡电阻的存在有利于电能质量。PSASP仿真结果验证了分析结论的正确性。     

四桥臂SVG改进电流检测方法及控制策略

目前,静止无功发生器广泛用于解决低压配电网中三相电流不平衡问题。本文对四桥臂静止无功发生器电流检测算法和控制策略进行了改进,在dq0检测算法基础上分离电流零序分量,通过dq变换得到负序分量,从而实现不平衡分量的快速检测。同时通过设计双dq变换锁相环精确锁定电网电压相位。采用该检测算法和自适应滞环电流控制方式设计出四桥臂静止无功发生器样机。通过仿真和实验验证,改进检测算法具有更加准确快速的特点,自适应滞环控制的引入也有效改善了传统滞环控制中频率不稳定的缺陷。     

单相接地故障时电压选相元件的研究

通过对单相接地故障各电气量的分析,指出了在大电流接地系统中,尤其是在线路出口（保护安装处）发生单相接地故障时,若低电压选相元件电压定值选择不合适容易导致误选相。提出在各相（故障相和非故障相）电压接近时,采用零序电压补偿的低压选相方案,三相电压均采用零序补偿,补偿后的故障相电压幅值降低,非故障相电压升高。低电压选相元件以补偿后的三相电压进行选相,具有很好的灵敏度。EMTP数字仿真验证了其正确性和实用性。     

单相接地故障时电压选相元件的研究

通过对单相接地故障各电气量的分析,指出了在大电流接地系统中,尤其是在线路出口(保护安装处)发生单相接地故障时,若低电压选相元件电压定值选择不合适容易导致误选相.提出在各相(故障相和非故障相)电压接近时,采用零序电压补偿的低压选相方案,三相电压均采用零序补偿,补偿后的故障相电压幅值降低,非故障相电压升高.低电压选相元件以补偿后的三相电压进行选相,具有很好的灵敏度.EMTP数字仿真验证了其正确性和实用性.     

不对称短路故障下非故障6 kV电动机速断保护动作行为分析

根据对称分量法,分析了单相接地短路和两相接地短路两种不对称短路故障下的电压向量。对6 kV电动机在不同序电压下的运行情况进行了分析,表明运行在同一6 kV母线上的非故障电动机速断保护在不对称短路情况下,特别是在两相接地短路时,负序电压产生的较大电流可能会导致电动机速断保护误动作。提出在进行电动机速断保护定值整定校核时,不仅需要考虑启动电流,还需要考虑不对称短路故障时的负序电压影响的问题。     

不对称短路故障下非故障6kV电动机速断保护动作行为分析

根据对称分量法,分析了单相接地短路和两相接地短路两种不对称短路故障下的电压向量.对 6 kV 电动机在不同序电压下的运行情况进行了分析,表明运行在同一 6 kV 母线上的非故障电动机速断保护在不对称短路情况下,特别是在两相接地短路时,负序电压产生的较大电流可能会导致电动机速断保护误动作.提出在进行电动机速断保护定值整定校核时,不仅需要考虑启动电流,还需要考虑不对称短路故障时的负序电压影响的问题.     

利用对称分量法计算单相接地短路电流

依据各类相关设计手册,介绍了单相接地故障下短路电流的计算方法,利用对称分量法分析了正序、负序以及零序等效阻抗网络,并计算单相接地故障下的零序电流,以满足复杂的工厂供配电系统的单相短路电流计算要求。     

电网不平衡故障下电力电子变压器控制策略

针对电网不平衡故障下电力电子变压器(power electronic transformer,PET)高压级的相间均压问题和对电网电压的支撑问题,首先对负序电流注入法进行了研究,推导了需注入的负序电流幅值和相位,分析了有功电流和负序电流对电网公共连接点(point of common coupling,PCC)电压的影响,然后提出了一种新的适用于PET相间均压的零序电压注入法。仿真结果表明,电网故障时,PET仅传输有功功率,会降低PCC点正序电压,输出无功后可有效支撑电网电压。负序电流注入法和零序电压注入法均可实现高压级相间均压,但负序电流注入法需高压级具备更大的电流应力,且抬升了电网负序电压,而采用零序电压注入法时,高压级三相电流对称,对电网负序电压无影响。PET隔离级所有双有源桥(dual active bridge,DAB)传输功率均衡,低压级输出电压和功率恒定,不受电网故障的影响。     

基于相位差的同步调相机定子绕组匝间短路故障定位方法EI北大核心CSCD

为了改善同步调相机机组的运维效率,提出一种基于相位差的同步调相机定子绕组匝间短路故障定位方法。首先,在线获取三相电流的相位、零序电压基波分量的幅值及相位。如果零序电压基波分量的幅值超过阈值,则认为定子绕组发生匝间短路。为了进一步实现故障相的定位,将零序电压基波分量相位分别与三相电流相位进行比较,获得3组相位差,则匝间短路故障发生在3组相位差中最小值所属相的定子绕组中,从而实现故障定位。为了验证所提方法的准确性和有效性,分别基于TTS-300-2型同步调相机和小型电励磁同步电机搭建相应的仿真模型和实验平台,进行仿真与实验验证。实验结果表明:利用零序电压基波幅值可以诊断同步调相机是否发生匝间短路故障,利用零序电压基波与各相定子电流基波间的相位差可以实现故障定位。     

两种三相异步电动机断相运行的保护装置

三相异步电动机在运行中,如果因为某种原因,断开了一相,这时三相电压、电流便不对称,出现了零序电压、负序电压及负序电流。如果忽略电源变压器及线路的阻抗,不难证明:零序电压等于负序电压,负序电流等于线电流的(3~(1/2))/1倍。我们利用单相运行时出现的零序电压、负序电压曾设计了两种电动机单相运行的保护装置,介绍如下,以互相交流。     

电网不平衡情况下级联星接STATCOM的控制策略

STATCOM能否承受电网不平衡的冲击,在电网不平衡时持续稳定运行并提供有效的动态无功支撑,是其性能好坏的直接体现。本文从抑制负序电流和有功功率平衡的角度出发,利用叠加原理,提出级联星接STATCOM的负序电压前馈和零序电压稳压的控制方法。通过在逆变端口电压中叠加负序分量来抑制负序电流,在逆变端口电压中叠加零序分量将正序无功电流与逆变端口电压负序分量作用产生的有功功率予以抵消,从而实现了三相直流电压的稳定。该方法可以应对电网故障时负序电压对装置的影响,避免了装置在电网故障时直流电压失稳,同时能够准确地补偿动态无功。本文所提策略最终经过Matlab/Simulink完整仿真测试及RTDS试验测试。     

基于FBD任意次谐波电流检测新方法

为了有效地检测供电系统中任意次正、负、零序谐波电流,提出了一种基于FBD的电流实时检测方法。首先利用倍频器和锁相环来产生任意次正序参考电压,并以此构造出相应的负序和零序参考电压;再利用参考电压和三相电流求得对应的等效电导;最后利用等效电导求得相应次谐波电流正、负、零序分量。克服了传统FBD电流检测法只能检测任意次谐波正序电流分量的局限性,拓展了FBD法的应用范围;与基于瞬时无功功率理论的电流检测方法相比,无Park变换和dq变换,减化了计算过程,可以有效地进行电流实时检测。仿真结果表明其正确性和有效性。     

风电接入对继电保护的影响(四)——风电场送出线路保护性能分析

分析了具备低电压穿越能力的双馈式风电场送出线路的故障特征,发现仅在三相金属性故障情况下风电场侧电压与电流同频率,其他故障情况下风电场侧短路电压、电流频率均不同;风电场的弱电源特性使得正负序阻抗远大于零序阻抗,接地故障时风电短路电流主要为零序分量,使得三相电流相近;风电场侧方向元件、距离元件、选相元件均无法保证正确动作。以某地区风电接入为例,对风电场送出线路保护进行动作性能测试,实验结果表明电流差动保护灵敏度降低,方向元件、距离元件、选相元件的动作性能受到严重影响。