基于阻抗分析的双馈风电场次同步振荡研究

以新能源为主题的新型电力系统大力发展的背景下,风力发电得到了显著的发展。风力发电成为可再生能源的主要来源之一。串联补偿法将电容器组与输电线路串联,可以有效提高输电线路传输能力,是大型风力发电厂并网的优选途径。但是,串联补偿法的缺点是增加了系统次同步振荡的可能性。为了研究次同步振荡的抑制方法,本文基于阻抗分析,主要针对双馈风电场中由感应发电机效应引起的次同步振荡问题,采用基于阻抗分析的广义奈奎斯特分析法对风电场的次同步振荡现象进行推导分析,并提出一种在系统转子侧加入积分系数以增加系统阻尼的次同步振荡抑制策略。最终在Matlab/Simulink搭建风电场等值系统,通过仿真验证所建理论分析与抑制策略的准确性。     

基于去趋势分析的大规模双馈风电场送出变压器差动保护

由于双馈风电场输出的故障电流具有频偏特性且含有较大的谐波分量,当双馈风电场送出变压器发生内部故障时,变压器差动电流中二次谐波与基波的比值增大,使得变压器差动保护面临延时动作的风险;且系统发生故障时,双馈风电场输出的故障电流中存在大量非周期分量,会使得送出变压器中的电流互感器更易发生饱和现象,致使传统变压器差动保护的可靠性降低。提出了基于去趋势分析的大规模风电场送出变压器的差动保护方案。首先,将采样电流通过滑动数据窗进行去趋势分析得到去趋势残差函数,然后,结合电流波形斜率特征完成对变压器励磁涌流及故障差流（包含电流互感器饱和状态下）的有效区分。最后,在PSCAD中搭建了双馈风电场送出系统,在不同工况下验证且分析了所提保护方案的适用性。     

基于波形相关分析的双馈风电场送出线时域距离保护

双馈风机故障暂态特性与传统同步发电机不同,其短路电流成分复杂,导致基于工频相量的距离元件动作性能劣化.为了解决工频相量距离保护在双馈风电场送出线中应用时存在的问题,提出了一种基于波形相关分析的时域距离保护方案.分析了波形相似度的原理及时间窗选取的依据,通过仿真验证了所选时间窗的合理性.基于此分析,构造了时域距离保护判据...     

基于同步挤压小波变换的故障行波测距方法

针对输电线路故障行波波头识别困难、易产生频谱混叠的问题,提出一种基于同步挤压小波变换(SWT)的故障测距方法。利用SWT提取故障行波小波脊线,生成一组内蕴模态类函数分量(IMTs)。然后对IMTs进行Hilbert变换提取故障点特征量,进而标定首波头的到达时刻。最后根据双端测距原理计算出故障距离。与传统的希尔伯特_黄变换和小波变换相比,该方法实现了故障行波波头较高精度的识别和对频谱混叠的有效抑制,具有较高的测距精度,对噪声的鲁棒性更强。PSCAD仿真验证了该方法的有效性,且测距结果受故障距离和过渡电阻的影响较小。     

大规模双馈风电场次同步振荡的成因分析

为了探究大规模双馈风电场在无串补情况下发生次同步振荡现象的原因,文中在MATLAB/SIMLINK软件搭建了双馈风机无串补线路并网模型,结合时域仿真法研究了风机出力、RSC控制器参数、无功外环控制器参数和传输线路长度与次同步振荡的关系。结果表明:风速越大,并网台数越多,即风机出力越大,则更易发生次同步振荡。单独改变RSC内环电流控制器的Ki参数,不会产生系统振荡,然而调节Kp参数太大,系统更易发生次同步振荡。外环无功控制器比例系数Kp过大,控制器参数过于灵敏,会造成无功功率的超调,系统更易发生次同步振荡。传输线路的大小只影响电压波动的范围,不会造成系统发生次同步振荡。     

基于数值等效建模的双馈风电场次同步振荡研究

针对双馈型风电场并网引发次同步振荡的问题,对涉及的次同步控制相互作用进行研究分析。基于PI控制环节数值等效电路,建立了双馈电机转子侧变流器的等效电路模型,并通过对内外环参数的灵敏度分析进行了模型简化。在此基础上,对全系统的等值电路模型进行了阻抗频率扫描,得到了系统的阻抗频率曲线,并基于此分析了双馈型风电场并网次同步振荡的影响因素。通过时域仿真分析验证了对次同步振荡影响因素分析的正确性和所建模型的适用性。     

基于同步挤压小波变换的电力系统时变谐波检测

针对噪声影响下时变谐波检测问题,提出基于同步挤压小波变换(SWT)的检测方法。首先利用SWT算法将混有噪声的时变谐波信号分解为不同的内蕴模态函数分量(IMTs),进而提取出所含谐波分量,然后对每个谐波分量进行Hilbert变换,得到每个本征函数的瞬时频率和幅值及谐波扰动的起止时刻。基于SWT准确的模态分离能力,实现了各谐波的瞬时频率、瞬时幅值和谐波扰动的起止时刻等参数较高精度的获取。与传统的希尔伯特-黄(HHT)方法相比,该方法对于谐波的分离能力更强,对噪声有更强的鲁棒性。仿真及实际数据表明,所提方法在噪声环境下依然能精确提取各个模态,验证了该方法在时变谐波检测分析中的有效性。     

小波包变换在风电场谐波分析中的应用

含有变频器的风力发电机组在并网发电时会给电力系统注入时变谐波.快速傅里叶变换(FFT)是目前谐波分析的主要方法,但是它不适合处理非平稳时变信号.提出利用小波包变换(WPT)的方法对电流信号进行分析.基于Daubechies小波,采用适当的采集频率和小波包分解树,使谐波频率落在小波包频带并利用其小波包系数重构出各次谐波.可以实现信号频带的均匀划分,能够更好地提取信号的时频特性,还具有分辨非平稳时变谐波的能力.仿真结果显示小波包变换的谐波分析能力更好,能根据要求分离任意次谐波.     

基于实测数据的双馈风电场集电线路时域距离保护

基于傅里叶算法的传统距离保护在用于双馈风电场集电线路时,受风电系统故障特性及过渡电阻的影响,会导致保护不能正确动作。提出了不受频率影响且具有抗过渡电阻能力的时域距离保护方法,通过分析双馈风电场发生故障后的短路电流特性,解析推导了离散傅里叶算法提取基频分量及过渡电阻产生的测量阻抗误差表达式,进一步分析了双馈风机短路电流特性对传统距离保护的影响。根据云南某风电场实测录波数据,对风电接入系统故障及风电场传统距离保护在双馈风电场集电线路上的动作特性进行分析,并对集电线路参数进行参数辨识。结果表明,时域距离保护不受风电场侧短路电流特性的影响,提高了集电线路距离保护的动作可靠性。     

基于SVC的大规模双馈风电场次同步振荡研究

为了探究动态无功补偿装置与大规模双馈风电场次同步振荡之间的关系,文中在MATLAB/Simlink软件搭建了含SVC的双馈风机经无串补线路并网系统模型,结合时域仿真法研究了SVC的拓扑结构、投入时间、控制器参数和系统扰动对系统运行特性的影响。结果表明:不同的SVC拓扑结构投入系统后,均会引发系统发生次同步振荡,且与投入系统的时间无关。当次同步振荡出现的情况下,给系统施加一个小扰动,控制器参数K_p过大产生超调,激增了次同步振荡。由于电压的超调发生振荡,进而导致各个SVC无功量的不规律运动,AVR中比例系数K_p的超调是产生次同步振荡的源。     

小波变换构成母线新型保护

提出了一种基于小波变换的新型母线保护。利用小波变换提取母线内、外部故障时的暂态特征．通过比较母线各回路暂态电压、电流小波变换输出波形的相似性实现母线内、外部故障的准确、快速识别。通过EMTP的大量仿真计算，验证了所提保护原理的正确性和有效性。     

基于小波变换的电力变压器继电保护研究

以小波变换中多分辨分析为理论依据,对电流信号进行多尺度小波分解,提取各尺度高频段能量,提出小波能量法,该方法以不同尺度能量变化之比为判据,对变压器的励磁涌流和内部短路电流进行区分。使用 SIMULINK搭建模型对励磁涌流与短路电流的仿真,得到两者波形。通过小波工具箱提取两者的高频系数,得到各尺度能量。仿真实验结果表明,该方法计算简单便利,能够对励磁涌流和短路电流进行有效地区分。     

基于小波变换的配电变压器差动保护相位补偿方法

为降低配电变压器故障引起的财产安全损失,提升电力系统运行稳定性,提出了基于小波变换的配电变压器差动保护相位补偿方法。首先,通过计算线模行波电流波动及其梯度绝对值大小,判断配电变压器有无故障,即创建保护启动判据。然后,依据等效线模行波差动电流的能量比确定故障区域,并计算小波变换故障区域的初始模量反向行波差动电流,以获得小波变换模极大值。最后,通过构建故障选极判据获取故障类型,计算故障状态下配电变压器空载合闸时的励磁电流,判断励磁涌流和内部故障电流的变化,并结合保护输出信号的开启和关闭,实现配电变压器的差动保护相位补偿。仿真实验表明,该方法可对区内故障进行有效鉴别,具有很强的可靠性及有效性。负载工况下,该方法相位补偿后电压电流的相位差一致,具有更好的稳定性。     

二次B样条小波变换的快速算法及其在变压器保护中的应用

从提高计算速度出发,给出了应用二次B样条小波对信号进行高尺度变换的一种快速算法;同时针对电力系统的实际情况,在二次B样条小波的基础上,构造出一个适合于电力系统故障分析的小波母函数,并将它应用于变压器差动保护进行励磁涌流鉴别,EMTP仿真结果证实了该方法的可行性。     

基于小波分析的变压器励磁涌流识别

励磁涌流和内部短路电流状态的识别是变压器差动保护中的一个重要问题,通过比较励磁涌流和短路电流在物理特性上的区别,提出运用小波变换提取励磁涌流的间断角奇异性特征,实现变压器励磁涌流和短路电流的识别。仿真结果表明,该方法能够有效地提取励磁涌流的畸变特征,提高了变压器微机差动保护的准确性。     

基于经验小波变换和高频分量的微电网保护方法

针对微电网灵活运行方式和不同于传统电源的故障特性使传统保护方法失效的问题,提出了一种基于经验小波变换和最高频分量的微电网保护方法。首先通过选取各母线的零序电流作为分析对象,然后利用经验小波变换对零序电流进行分解,选取最高频的分量作为故障特征分量。接着,求取最高频分量的一阶微分及其奇异点,并依据奇异点两边数据构建了特征方向和关联方向,通过关联方向的正负来区分故障区段和非故障区段,有效避免了微电网不同运行方式下传统保护阈值选择困难的问题。最后,大量仿真实验表明,该方法在不同接地电阻、不同故障区域、不同故障类型以及不同运行方式下均能实现准确判断。     

基于小波变换的EHV输电线路单端暂态电压保护算法的探讨

讨论了信号李氏指数的小波变换特性,提出了一种基于暂态电压信号小波变换的超高压输电线路单端量保护算法。利用单端暂态电压信号的小波变换模极大值,对电压信号的李氏指数进行最小二乘法估计,以便判断故障线路。仿真表明,在各种故障情况下该保护算法都足以提取和放大故障线路和非故障线路的差异,可靠、准确地动作。     

基于小波变换和WVD分布的电子式互感器突变性故障协同诊断方法

针对现有互感器故障诊断方法中突变性故障和系统异常干扰信号同时发生时缺乏应对方案的问题,提出了一种基于小波变换和WVD分布的互感器突变性故障协同诊断方法。借鉴站域思想,对变电站中的互感器划分协同甄别组,利用小波变换模极大值原理定位信号突变时刻。在有多个互感器因系统扰动出现干扰信号的情况下,依然能够利用WVD分布的良好时频分布特性将故障互感器从中辨识出来。在PSCAD中搭建仿真模型,验证了所提方法在突变性故障与系统扰动同时/不同时发生时均能够对故障互感器有效辨识。     

基于小波包变换的暂态电流保护在带固定串补的超高压线路上的应用研究

运用柏德生法则,定性地分析了带固定串补的超高压线路上的波过程及保护安装处反射电流与透射电流的S域表达式,该暂态量保护的性能不受串补电容金属氧化物变阻器（MOV）保护非线性特性的影响。以小波包分解作为分频手段对暂态电流进行分频,利用高低频段能量比作为保护判据。理论推导与仿真结果证明,该原理的保护可应用于带串补的超高压线路。且与串补电容安装位置基本无关,对不同的系统运行方式、故障类型、故障初始角及过渡电阻不敏感。     

小波变换在微机母线保护中的应用研究

提出了一种利用小波变换原理精确地检测故障发生和差流出现的时刻，根据同步测量法的基本原理判断差流的出现是否是由于电流互感器馆和造成的，有效地防止了区外短路故障时，因此流互感器饱和造成的母线保护误动；并利用小波变换分析电流互感器饱和前后的暂态特性，准确地检测出故障电流进入饱和与退出饱和的时刻，有效地防止了故障由区外转入区内时，造成的母线保护拒动现象。仿真结果验证了上述算法的有效性。