利用电流频率特性的VSC—HVDC直流输电线路纵联保护

直流输电线路具有相对于交流线路更强的固有频率信号。结合电压源换流器型直流输电（VSC—HVDC）的系统结构,可得固有频率值与线路长度具有明确的函数关系。区外故障时,两侧固有频率主频与线路全长相关,频率差理论上为零;区内故障时,固有频率主频与故障点位置相关,非中点故障时频率差为一很大的值。据此,提出了通过Prony算法对...     

利用零模电流的VSC-HVDC输电线路单端量保护原理研究

电压源换流器型直流输电（Voltage Source Converter HVDC,VSC-HVDC）控制系统复杂,故障承受能力差,研究适用于VSC-HVDC系统的高性能保护十分必要。分析了三相两电平VSC-HVDC系统的结构特性及VSC-HVDC系统的零模网络,并在此基础上提出了一种单端电气量保护。该方法仅需单端电流量,对直流线路一端正负极电流之和进行积分得到零模电流,根据零模电流的幅值大小可以判断出区内单极故障,适用于正负极对称运行的三相两电平VSC-HVDC系统。算法简单可行,在时域进行,计算量小,对采样率要求低。利用PSCAD搭建VSC-HVDC系统进行仿真,仿真结果表明,该原理能够快速可靠地动作区内单极故障。     

基于参数识别原理的VSC-HVDC输电线路单端故障定位

为保障电压源换流器型直流输电(voltage sourceconverter HVDC,VSC-HVDC)系统的可靠运行,提出一种基于参数识别原理的VSC-HVDC输电线路单端故障定位方法。由于VSC-HVDC输电线路两端并联大电容,识别故障距离的时候,在0模分量网络中可以把两端的换流站系统等效为电容,通过参数识别的原理列写出包含故障距离和过渡电阻2个未知参数的故障定位时域微分方程,通过最小二乘法优化求解该方程即可得到故障距离和过渡电阻,从而实现故障定位。PSCAD下的仿真结果表明,该方法能够实现VSC-HVDC输电线路的准确故障定位,最大测距误差不超过1%。该方法仅需要单端电气量就能实现准确故障定位,对采样频率的要求不高,理论上不受过渡电阻的影响,可以满足VSC-HVDC输电线路故障测距的要求。     

基于模型识别的VSC-HVDC直流输电线路方向元件

电压源换流器型直流输电（Voltage Source Converter HVDC,VSC-HVDC）直流线路两侧并联了大电容,在高频下系统侧阻抗可等效为并联电容阻抗。根据VSC-HVDC特有的系统结构,结合模型识别的基本思想,提出了一种VSC-HVDC直流输电线路方向元件方向判别原理。在高频范围内,采用时域算法,通过两种模型的模型误差、识别的电感值和电容值与实际值的差异构成方向判据。理论分析和仿真实验表明,该方法不受故障类型、过渡电阻以及故障点位置影响,在各种工况下均可快速可靠地判别故障方向。     

基于LMD与Teager能量算子的VSC-HVDC输电线路故障定位

为保证电压源换流器型高压直流输电系统的可靠运行,克服传统高压直流输电行波定位具有易误动、受噪声影响大的缺点,提出了基于于局域均值分解(LMD)与Teager能量算子结合的故障定位新方法。通过Morlet小波时频分析确定了电压源换流器型直流输电,VSC-HVDC的边界特性,提出了基于PF分量能量比值的区内、外故障识别判据。利用故障极线路与非故障极线路中高频电流分量的差异构造了选极判据。对于区内故障将LMD与Teager能量算子结合进行故障测距。PSCAD仿真结果表明,该方法定位精度误差不超过0.124%且耐过渡电阻。通过增添噪声影响验证了该算法和判据的可靠性,故该方案可实现VSC-HVDC的全线、准确的故障定位。     

LCC-VSC混合直流输电线路的组合型单端故障定位方法

电网换相换流器—电压源换流器(LCC-VSC)混合直流输电线路中的故障行波传播特性有别于常规直流和柔性直流的输电线路。文中针对混合直流输电线路分析了行波折反射过程及两端边界反射角的频变特性,确定了单端法故障定位装置的合理安装侧,提出了一种组合型单端故障定位新原理。首先,利用定位精度略低的固有频率法进行故障位置初测,以此粗略计算故障点第1次反射波的大致到达时刻。然后,再利用故障点反射波与对端母线反射波的波到达时刻的对称性质在行波传播时序图中匹配找到这2种反射波的精准波到达时刻。最后,根据初始行波、故障点第1次反射波和对端母线第1次反射波到达时刻实现故障定位。仿真实验表明,固有频率法的引入有效避免了由于无法准确区分故障点第1次反射波与对端母线第1次反射波所带来的定位误差,所提方法在LCC-VSC混合直流输电系统中能实现较准确的故障定位。     

基于行波固有频率的高压直流输电线路故障定位

提出了一种仅利用单端电压暂态量频谱信息进行直流输电线路精确故障定位的新方法。与传统的基于偏微分方程的行波分析方法不同,文中采用的基于行波固有频率主成分的测距方法不受行波波头识别等的限制,只需要故障后的一段暂态电压信息,通过对暂态电压信息的频谱分析,得到行波固有频率的主成分,然后结合故障线路边界条件计算出故障距离。在PSCAD/EMTDC中建立高压直流输电系统模型,在此基础上针对不同过渡电阻下的单极接地故障对该算法进行了不同运行方式下的仿真验证,结果表明该算法在高压直流输电线路上具有很好的适应性和较高的定位精度。     

高压直流输电线路故障定位研究综述

高压直流输电是我国的重点发展方向之一。快速、准确的高压直流输电线路故障定位对保障高压直流系统运行可靠性、减少停运时间具有重要意义。对目前应用于高压直流输电线路以及柔性直流配电网故障定位的主要技术,包括行波测距法、固有频率法、故障分析法和非精确同步测距法,进行了详细的分析和综述。探讨了不同故障定位技术在高压直流输电线路故障定位应用中的优缺点。结合传感器技术、计算机技术与人工智能技术的发展趋势,对高压直流输电线路故障定位技术的未来发展进行了展望。该研究给高压直流线路故障定位方法的研究者提供了良好的参考。     

利用模量模型识别的VSC-HVDC输电线路纵联保护新原理

电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)输电控制系统复杂,故障承受能力差,线路保护装置动作正确率不高。文中提出了一种利用模量模型识别的VSC-HVDC输电线路纵联保护新原理。该原理将区外故障等效为正的电容模型,差动电流和差动电压导数相关系数为1;将区内故障等效为负的电容模型,差动电流和差动电压导数相关系数为-1。通过判别相关系数的正负,即可区分区内、区外故障。在实际运行中,VSC-HVDC输电系统多为双极运行,为降低极间电磁耦合的影响,采用了1模和0模量构成判据。理论分析和PSCAD仿真实验表明,新原理无需补偿输电线路电容电流,原理简单、易于整定,不受过渡电阻和控制特性的影响,在各种工况下均能快速可靠地区分区内、区外故障。     

基于并联电容参数识别的VSC-HVDC输电线路纵联保护

电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)输电线路两端并联有大电容,在故障发生瞬间,大电容迅速向故障点放电,对高频故障分量系统侧可等效为并联大电容。根据VSC-HVDC这种特有的系统结构,提出了一种基于并联电容参数识别的VSC-HVDC输电线路纵联保护新原理。该保护原理采用时域算法,通过识别VSC-HVDC输电线路两侧的电容值来区分区内、区外故障。当直流输电线路发生区内故障时,能同时准确识别出线路两端的电容值;当直流输电线路发生区外故障时,不能同时准确识别出线路两端电容值。根据此特征,构造纵联保护判据。理论分析和仿真结果表明,该原理不受过渡电阻、故障类型、故障位置、控制方式和线路类型的影响,在各种工况下均能快速可靠地区分区内、区外故障,而且该方法计算简单,易于实现,具有一定的实用价值。     

柔性直流输电线路双端故障定位新方法

基于直流输电线路参数呈现明显的频变特性,提出了一种VSC-HVDC直流输电线路的故障定位方法。该方法利用两端电压、电流量分别计算沿线电压分布,并以电压分布在故障点处相等为判据进行故障定位。在频变参数模型基础上,利用相应的线路参数计算沿线任意点电压的时域值,并分析了数据窗长度对故障定位精度的影响。仿真结果表明,该方法可以实现全线范围内的快速准确的故障定位。     

基于固有频率的高压直流输电线路故障测距

行波波头难以标定是影响行波测距精度的主要因素,而基于固有频率的故障测距无需标定波头。在分析高压直流输电线路行波波速特点的基础上,提出基于固有频率的新型故障测距方法。利用线路两侧的故障数据,无需线路参数及计算行波波速,即可进行准确故障测距;采用后向预测Prony算法提取所需的固有频率后,利用模糊聚类算法对其进行筛选和优化,既提高了测距方法的快速性和准确性,也减少了测距过程中人员的介入,提高了测距自动化水平。PSCAD和Matlab联合仿真结果表明,该方法可实现快速、准确测量高压直流输电线路故障。     

大容量架空线柔性直流输电关键技术及前景展望

柔性直流输电技术(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)应用于远距离大容量架空线输电是实现我国能源资源优化配置的客观要求,也是电网技术发展的未来趋势。目前柔性直流输电技术扩展到架空线输电场合所面临的关键问题有:直流线路故障难以快速清除、输送容量难以与传统直流输电相媲拟、主接线方式和接地方式选择原则还没有定论等。针对问题1,分析现有工程所采用的拓扑结构在直流故障下的脆弱性,重点综述具有直流故障穿越能力的拓扑结构。根据其处理直流故障的特点将其划分为3种基本类型。对比分析几种典型拓扑的优缺点。针对问题2和3,为实现高电压大容量输电任务,提出基于组合式换流器的双极结构拓扑。该结构内每极由若干基本换流单元(basic converter units,BCU)串并联构成,接地极线从上下正负极结构中间引出。分析4种单元扩展的方式。综述可行的接地方式及其优缺点。最后,结合我国电网结构特点和能量流动特点,分析两种基本的柔性直流系统结构,指出其所面临的挑战和机遇。     

VSC-HVDC频变参数电缆线路电流差动保护新原理

电压源换流器型直流输电（voltage source converter HVDC,VSC-HVDC）控制系统复杂,故障承受能力差,且多采用参数频变特性明显的电缆线路。提出一种频变参数电缆线路电流差动保护新原理。它建立在分布参数模型基础上,由两端电气量分别计算线路中点电流,并由此构造差动判据。为计算频变参数线路沿线任一点电流,提出一种计算沿线电流分布的新方法。仿真结果表明,该保护都能灵敏可靠地区分区内外故障,且对采样频率要求低,不受线路频变参数和分布电容的影响。     

基于固有频率的直流输电线路故障测距新算法

提出一种基于固有频率的直流输电线路故障测距新算法。引入故障距离与行波波速的一次线性函数,推导出了新的测距公式;利用单端故障线路数据即可进行故障测距。采用后向预测Prony算法提取固有频率,在提取和筛选的过程中引入模糊聚类算法。介绍了PSCAD和MATLAB联合仿真结果。     

适用于大规模风电并网的多端柔性直流输电系统控制策略

提出了一种适用于区域大规模风电并网的六端柔性直流输电系统,设计了该系统的协调控制策略,即送端电压源型换流器(VSC)采用交流电压控制、受端VSC采用直流电压下垂控制。以直流网络损耗最小作为优化目标,计算了系统稳态运行点。通过在PSCAD/EMTDC平台上搭建仿真算例,验证了所提出的系统控制策略可以自动跟踪风电功率波动并协调受端功率分配。通过设计系统启动和风功率波动及交流侧故障和换流器停运的仿真算例,验证了该六端柔性直流输电系统具有良好的功率调控能力和运行灵活性。     

中海油文昌柔性直流输电系统现场试验

柔性直流输电的优点之一是可以向海上钻井平台这种无源网络供电。介绍了国内首套用于海上石油作业区的柔性直流输电系统——中海油文昌柔性直流输电系统的现场试验情况,包括了系统启动、孤立负荷供电、电动机负载并网和发电机并网等试验项目。结果表明,柔性直流输电系统能够平稳启动,在逆变侧产生稳定交流电压,可为孤立电阻和电动机负荷供电,并能够与平台上的发电机实现并网和退网运行。