不同电压等级部分耦合线路的单回线故障分析

由于建设时间的不同,因此输电系统中会出现不同电压等级部分耦合的输电线路。这种线路故障时,由于存在零序互感,给故障分析带来了难度。针对这一问题,将耦合部分的线路,先分别进行传统的序分量分解,得到完全解耦的正序分量、负序分量和存在耦合的零序分量;然后再借鉴六序分量法的思路,把零序分为同向量和反向量,对零序互感进一步解耦;最后,利用零序电流电压之间的关系,对非耦合部分进行阻抗修正。根据故障时的边界条件,研究了不同电压等级部分耦合线路的序分量特征,给出了发生单回线故障时的复合序网图,解决了不同电压等级部分耦合线路故障计算的复杂问题。PSCAD仿真结果表明,该方法非常适用于不同电压等级部分耦合线路的故障分析,且短路分析计算具有精确性、实用性和有效性。     

参数不对称同塔四回输电线的零序四分量法及故障分析

同塔四回输电线路大量存在阻抗参数的不对称性。为了完全解耦参数不对称的阻抗矩阵,提高同塔四回输电线路的故障分析精度,需引入新型的相模变换方法。为此,参考已有相模变换的解耦思路,提出零序四分量法。该方法保持各回线的正、负序量不变,仅在零序中单独引入一个同向量和三个带修正系数的环流量,从而完成矩阵的完全解耦。零序四分量法可分别应用于同电压等级和跨电压等级的参数不对称同塔四回线系统的故障分析。由序分量定义与故障边界条件可得各故障复合序网。仿真结果证明了零序四分量法所得故障分析结果的正确性。     

A new decoupling method for double‐circuit transmission lines with asymmetrical parameters

The six‐sequence component method is widely used in short‐circuit calculation of double‐circuit lines. However, this method can be used to decouple only two parallel transmission lines whose parameters are exactly the same. In this paper, a new sequence component method is introduced to deal with the lines whose parameters are not exactly the same. Mutual impedances between phases of the same line are decoupled first, and then the zero‐sequence mutual impedances between different lines are decoupled. Six new independent components are obtained after decoupling. System impedances are modified based on the relationship between voltages and currents of the new sequence components and the traditional sequence components. According to the boundary conditions of the faults, the characteristics of new sequence components are studied, and the corresponding sequence networks are discussed. According to the combined sequence network, new sequence currents can be calculated, and the phase currents can be obtained easily from the new sequence currents by a transformation matrix. PSCAD simulation results demonstrate that the short‐circuit calculation method proposed in this paper is appropriate and practical to deal with the two parallel transmission lines with different parameters and partially coupled transmission lines. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

电力系统故障计算中多回零序互感线路模型

为处理大规模电力系统中同杆并架线路上任意点、多重故障的计算问题,基于线路实际架设的地理信息反映其实际互感参数,将线路的零序自阻抗与回路间的零序互阻抗以故障处新增节点为界按照线路长度与互感区域长度进行分解,形成完整、准确的节点导纳矩阵,从而建立故障时多回零序互感线路的序分量与相分量模型。利用该模型开发了可处理多回平行线路内部任意故障的计算软件,并对包含4回平行线路6对零序互感的某实际电网进行了复杂故障计算,其结果经EMTP检验是正确的。所研制的故障计算软件已在广东电网投入实际应用。     

一起220kV变压器短路事故分析

针对辽宁电网一起220 kV变压器短路事故,根据系统短路故障情况,利用序网络法建立系统三序网络模型,从而求出变压器二次绕组的短路零序电流。计算表明,变压器二次绕组零序电流过大是造成此次事故的主要原因,零序阻抗小于正序阻抗将使单相短路电流大于三相短路电流,给设备带来更大的损坏,并根据此次短路事故提出了反事故措施。     

新能源电源接入不平衡配电网的短路计算方法

当新能源机组接入三相不平衡的配电网后,由于配电网不平衡元件在正、负、零序条件下难以解耦,将使得以传统对称分量法为基础的电网短路电流存在难以准确计算等问题,需要以相分量故障分析方法为基础进行计算。同时,新能源电源在电网故障条件下将进行低电压穿越运行,受其接入方式、低电压穿越控制策略及机组Crowbar保护等因素的影响,其短路电流特性将不同于传统同步电机,需要建立不同类型的新能源电源短路计算相分量模型。因此,文中首先根据不同类型新能源机组的低电压穿越控制策略综合分析了现有新能源电源等值计算模型,并建立了相应的短路计算相分量模型,然后基于传统相分量故障分析法,根据故障条件建立故障后的相分量导纳矩阵和电压方程,进而提出了含不同类型新能源接入不平衡配电网的短路计算方法。最后,通过仿真案例对所提方法的有效性进行验证。     

Under-Reach Correction in Twin Circuits Without Residual Current Input From the Parallel Line

Mutual coupling poses difficult problems witnessed during single phase to earth fault, in transmission line protection. In parallel lines on the same right of way, mutually coupled zero-sequence circuits cause error in the apparent impedance seen by the relay. This causes the distance relay at one end of the faulty line to over-reach while the one at the other end to under-reach. Incorrect sensing of the ground fault due to zero-sequence voltage inversion caused by mutually coupled zero-sequence network may lead to false trip of the neighbouring healthy line. The paper develops characteristic expressions for effective sequence impedances of twin circuit lines and presents a non-iterative microprocessor based algorithm for fault distance and under-reach estimation in real time, for under-reach correction in basic distance relaying scheme. The residual current measurement from the parallel circuit is not required for this purpose.      

电力系统不对称短路电流计算程序研究

通过MATLAB编制了电力系统短路电流计算的程序,为了提高计算的精确度,涉及的系统元件不仅考虑了电抗,而且考虑了电阻。基于对称分量法,针对不同的短路故障类型,形成相应的复合序网,求出所需的短路电流。针对IEEE-5和IEEE-14节点的算例分析,分别使用人工手算法和计算机算法对于同一节点发生短路时求解不同情况下的短路电流,对比分析表明计算机算法得到的结果是有效的,准确的。     

A new decoupling method for asymmetry‐parameter quadruple‐circuit lines on same tower

Quadruple‐circuit lines with different self‐impedances have been applied in power system with the development of power industry. However, the different self‐impedances in quadruple‐circuit lines will cause problems in fault analysis and related relay protection in the lines. The impedance matrix of these lines is different from that of symmetrical lines, and existing methods cannot completely eliminate all mutual impedance. A new method is proposed to decouple these asymmetrical quadruple‐circuits lines in this paper. The phase‐to‐phase mutual impedance is eliminated first, and then the line‐to‐line mutual impedance is eliminated according to the circulating current method. The mathematical deduction is formulated to ensure the complete decoupling of the impedance matrix. The fault conditions can be used to obtain the relationship between the independent sequence networks, which can be used to calculate the fault current. Power Systems Computer Aided Design (PSCAD) simulations indicate that the decoupling method is suitable for fault analysis of the quadruple‐circuit lines with different self‐impedances. The related fault analysis method is quite accurate and easy to be applied. The fault analysis accuracy is not affected by the fault resistance, fault type, fault location, or length of lines. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

并联双回线路中间接地短路的互感消去算法

电力系统短路计算中，有零序互感的并联双回线路之一的某线路中间的接地短路计算为零序电流保护整定及灵敏校检等所必需．应用互感消去法对该类短路计算所需的节点阻抗矩阵进行修正．能减少对原始支路信息的人工处理工作量；不需要人为预设故障点．当需要计算线路中间几处分别接地短路或系统中含多对有零序互感的并联双口线路时，能显著降低等值网络节点数目．该方法程序结构简单，使用方便，具有一定的参考作用和实用价值．     

基于相量测量的输电线路故障测距新算法

提出了一种新的基于相量测量的输电线路故障测距的自适应算法,对于单回线和同杆双回线均适用.该算法利用输电线路两端的电压和电流相量并采用集中参数模型对∏型等值线路的正序参数进行了在线计算以用于故障测距,解决了线路参数在运行过程中的不确定性问题.为了实现双端测距,通过故障前后线路两端的采样数据获取突变量,并采用对称分量和六序分量分别计算了单回线和同杆双回线的等效系统阻抗.大量的EMTP仿真计算结果和实际系统数据验证结果表明,该测距算法能适应系统运行方式的变化,不受故障点过渡电阻、故障类型、故障距离等因素的影响,具有很高的测距精度.     

MMC-HVDC系统直流侧非金属性短路故障电流计算方法

为研究基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)系统直流侧短路电流的工程实用计算方法,基于金属性短路故障电流通用解析式,分析了MMC-HVDC系统发生非金属性短路故障时换流站放电电流的相互抑制作用以及放电回路的耦合机理,并基于所推导的解析表达式提出了故障电流的解耦计算方法。基于PSCAD/EMTDC对MMC-HVDC系统发生非金属性短路故障工况进行仿真分析,将仿真结果与解析计算值进行对比验证。搭建数字-物理混合仿真实验模型,在数字端和物理端分别设置短路故障,对比实验值与解析计算值。验证结果表明,所提故障电流计算方法能准确地表征MMC-HVDC系统直流侧非金属性短路故障电流的演变趋势。     

环网中同杆双回线任意故障的精确计算

同杆双回线在环网状态下的故障计算时常常无法得到精确的两端系统阻抗造成故障计算困难.本文介绍在这种状态下同杆双回线任意故障形式故障(包括纵向,横向和多处故障)的精确计算方法.采用了精确的分布参数模型和特征模量分析方法,将分布电容和线路换位的影响计算在内从而精确地计算同杆双回线任意故障下的工频电量.文中以跨线并接地的横向故障和接地故障线的一侧断路器断开后的复杂故障为例阐明了该算法的原理.     

基于零序电流的单相接地故障定位系统

基于对称分量法对配电网输电线路发生不对称接地故障时零序分量进行分析,提出基于零序电流的配电网故障定位方法.基于零序电流的故障定位方法适用于中性点不接地系统发生单相接地故障时的故障定位,阐述零序分量的原理与特点,介绍零序电流采集系统的基本构成及对于零序电流的滤波放大处理方法,分析零序电流相位的提取与计算,最后总结了零序分量在相位法故障定位的特点及应用前景.     

基于双馈风机短路特性的风电场集电线路继电保护整定方法研究

目前的定值整定工作中往往将风电场作为负荷或常规电源进行分析计算,已经导致了多起事故,因此深入研究风电场的故障特征以及对系统继电保护的影响显得非常重要。首先,在双馈风机短路等值参数模型的基础上,研究了风机短路特性对集电线路保护的影响和集电线路继电保护整定值整定方法。其次,充分考虑了风机短路故障电流的影响,并提出了一套完整的集电线路系统继电保护定值整定方法。该方法分析了三相短路和两相短路的短路电流,提出了集电线路相间过电流保护和汇集线接地故障的零序电流保护的整定原则和计算过程。该策略避免了风机发生故障时产生的过电流对下游集电线路继电保护装置造成冲击和误动,目前已经在实际风电场得到了应用,验证了该方法的有效性。     

仅利用零序电流的谐振接地系统接地故障方向算法

由于多数终端难以获得零序电压或三相电压信号,限制了暂态功率方向法在小电流接地故障定位、多级保护、分界技术的应用。分析了谐振接地系统单相接地时故障点上游与下游的零序电流工频分量、暂态主谐振分量以及衰减直流分量与故障初相角的关系,发现可利用零序电流工频分量作为零序电压的极化相量,进一步识别故障方向。当零序电流工频分量初相位分别在(-45°,75°)或(135°,255°)以内,暂态主谐振分量初相位分别在(-30°,30°)或(150°,210°)以内时,或者衰减直流分量与工频分量幅值之比大于预设门槛时,故障方向为正,否则故障方向为负。仿真和现场实际故障数据验证了算法的正确性。     

风力发电机集团式接入电力系统的故障特征分析

我国风电场多为集团式接入电力系统,风电场并网对系统安全运行及继电保护正确动作的影响越来越突出.由于风电场的容量相对较小,而且风机出口电压很低,从高压侧来看,风力发电机、箱式变压器及相应低压电缆相当于一个很大的限流电抗,即风电场侧的正负序等值阻抗远远大于系统侧的等值阻抗;对于零序网络,风电场主变压器的中性点直接接地,故障期间风电场侧的零序等值阻抗仅包括输电线路与主变的零序阻抗.因此风电场侧保护背侧的正负序阻抗远大于零序阻抗,属于典型的弱馈电源系统,风电场侧保护感受到的故障电流几乎全部为零序分量,非故障相电流在幅值与相位上均与故障相电流近乎相同,使保护的正确动作受到很大影响.以某风电场送出线故障为例,对风电场接入后,风电场侧保护感受到几乎全部零序故障电流而不正确动作的现象进行了分析,并在 PSCAD/EMTDC 下建立了实际风电场模型,对这一现象进行了仿真再现,并对其影响因素进行了分析     

经过渡电阻短路接地故障的计算方法研究

对经过渡电阻短路接地故障的计算方法进行了研究,用对称分量法分析了单回线经过渡电阻接地故障,以及用六序分量法分析参数完全对称的同杆双回线经过渡电阻接地故障。针对不对称参数同杆双回线经过渡电阻接地故障进行分析:用对称分量法将线路阻抗矩阵分解为正序、负序、零序,得出两回线的正序量、负序量之间没有耦合,只有零序量之间存在耦合的结论;借鉴六序分量法中把电流分解为同向量和反向量的思路,将存在耦合的零序分解为零序同向量和零序反向量。再分别对新解耦方法各序的系统阻抗进行修正。用新的解耦方法进行故障分析,给出了新序网中过渡电阻的修正系数,并与PSCAD仿真结果进行对比,从而验证了新解耦方法的正确性。     

架空输电线路零序参数干扰法的研究与实现

运用电报方程推导出零序耦合传输线的输线方程。简要介绍了可用于互感线路零序参数测量的干扰法的理论基础,在架空输电线终端开路和短路的条件下,采用了以起端电压相量和电流相量来确定架空输电线零序波参数的原理和方法,并且首次以干扰法实现了对东北电网两条500 kV 同杆架设输电线路的工频参数测量。通过在实际线路上的测试实验表明,干扰法正确有效,现场测试简单,测量结果完全满足工程的要求。     

基于正序电流故障分量相位比较的电压暂降扰动源分界

准确判断电压暂降扰动源的相对位置,对界定供用电双方责任以及制定治理措施提高供电质量具有重要意义。文中提出了基于正序电流故障分量相位比较原理的配电网电压暂降扰动源分界方法。通过建立不同位置发生不同类型故障时的正序故障分量等值网络,分析变电站内所有进出线的正序电流故障分量相位分布与故障位置间的关联关系,进而构建基于正序电流故障分量相位比较的电压暂降扰动源分界判据及其动作边界。该方法进行电压暂降扰动源分界时仅利用站端进出线的电流信息,测量信息获取方便,具有很好的工程应用前景。基于PSCAD建模仿真,验证了短路故障、相位跳变以及负荷扰动情况下,文中所提电压暂降扰动源分界方法效果较佳。