汽轮发电机定子内部故障的负序阻抗方向保护

现有的绝大多数汽轮发电机中性点侧只引出3个端子。通常装设的完全纵差保护只能反应相间短路故障,纵向基波零序过电压保护和故障分量负序方向保护等对匝间短路故障都存在较大的动作死区。为提高汽轮发电机匝间短路故障的保护动作率,通过分析机端等值负序阻抗在电机内部不对称故障和外部不对称情况下的不同规律,提出了基于相角范围的负序阻抗方向判据。在此基础上考虑到各种防误动措施,提出了一种新的发电机定子内部不对称故障保护方法——由负序电流启动的故障分量负序阻抗方向保护(Z2′)。运用"多回路分析法",对两台典型汽轮发电机所有可能发生的内部短路故障进行了仿真计算和灵敏度分析。结果表明,Z2′保护对定子内部不对称故障(尤其对内部匝间短路故障)的灵敏性和保护范围都优于现有的其他原理保护,能为只引出3个中性点的汽轮发电机提供高质量的保护。     

大型水轮发电机内部故障主保护方案

利用发电机内部故障暂态仿真程序,分析了几种水轮发电机主保护的原理特性,指出它们在应用中存在的问题.指出故障分量负序功率方向保护能同时反映各种不对称故障,可使发电机匝间短路保护实现双重化;微机型负序方向闭锁式转子二次谐波电流保护由于能很好地解决闭锁元件和动作元件之间的时间配合,将能有效避免外部短路时的误动作,同时它在发电机起、停过程中也能提供保护功能,因此是一种性能可靠的发电机主保护方案.同时,提出了基于双曲线非线性制动特性的发电机差动保护判据,该方法计算量小,而且无须进行区段判别,能够获得较为理想的制动特性.     

利用同序负序分量的同杆双回线快速保护

提出了同杆双回输电线路的一个保护原理．该原理将同杆双回输电线路看作一个被保护单元,并利用六序分量法分解出的同序负序电压和同序负序电流构成方向元件．在系统发生不对称故障时,此方向元件具有明确的方向性,若配合选相元件和通信通道则保护原理可作为同杆双回线路的主保护．该原理简单、易行,具有基于故障分量的方向纵联保护原理所固有的优点,消除了原有基于每一回线的方向元件在双回线非同名相跨线故障时,受双回线线间互感影响需将保护闭锁的缺点．针对特高压输电线路,采用贝瑞隆模型补偿算法代替传统的补偿算法．通过理论分析和仿真．验证了该原理的正确性．     

利用最小二乘拟合算法的三相重合闸永久性故障判别

为解决单相接地永久性故障判别灵敏度不足的问题,提出采用并联电抗器零模电流不同频率分量比值特征的三相自适应重合闸故障性质判别方法.通过分析单相接地故障时的并联电抗器零模电流,发现不同故障性质情况下其自由振荡频率不同,据此建立了包含衰减非周期分量及不同自由振荡频率分量的并联电抗器零模电流识别模型.当输电线路发生故障且两侧断路器跳开后,将并联电抗器零模电流作为已知量,利用最小二乘拟合算法求取其不同频率分量的幅值,根据各频率分量电流幅值对比关系实现永久性故障判别.EMTP仿真表明,该方法适用于单端及双端带并联电抗器线路,且不受过渡电阻、故障位置的影响,灵敏度高.     

分布式FBG传感器系统监测温度条件对干式空心电抗器的影响

干式空心电抗器启停过程中的温度骤变、运行过程中的高温环境严重影响绕组间匝间绝缘,威胁着干抗的安全正常运行.研制了一种分布式光纤Bragg光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器系统用于测量包封层内温度和应力的变化;并通过在线监测其固化温升过程中干燥室炉温变化对分布式FBG传感器系统测量数据的影响,来研究环境温度的变化与其匝间绝缘的关系.实验结果证明了温度条件的变化严重影响着绕组的匝间绝缘;该系统的应用可为避免干式空心电抗器匝间绝缘故障的发生以及寻找故障点提供设备支持.     

基于模型识别的并联电容器保护

提出了一种基于模型识别的并联电容器保护方法.该方法通过电容器模型方程对区内外故障时电容器参数进行求解,根据其主要特征离散度的不同来判断故障在区内或区外.使用微分方程求解网络参数,因而该方法不受非周期分量和高次谐波的影响.这种故障判断方法可以作为电容器组的保护.当区外相间故障时,可靠闭锁;当电容器连接线相间短路、内部元件击穿或电抗器匝间短路时,可靠动作.数值仿真结果表明,该方法能够在5 ms的时间内判断出故障,使保护的速动性和可靠性得到很大提高.     

双端带并联电抗器的输电线路纵联保护

提出了一种基于参数识别的双端带并联电抗器的输电线路纵联保护原理.在故障附加状态网络的基础上,为内部故障和外部故障建立了具有相同形式的电感模型.利用参数识别的原理求取模型中的电感参数,并计算其对应感抗.内部故障时,它反映两端的系统感抗,为一个较小的负数;外部故障时,它反映并联电抗器的感抗,是一个较大的正数.根据所得感抗的符号和大小来区分内部故障和外部故障.该原理采用了基于线路π模型的解微分方程算法,不受非周期分量和过渡电阻的影响,整定简单.EMTP和动模实验数据仿真验证了该方法的有效性.     

干式空心电抗器故障原因及解体试验分析

干式空心电抗器故障烧毁事故严重威胁电力系统的安全稳定运行.为了探寻干式空心电抗器在线运行事故原因,结合现场运行干式空心电抗器典型事故,从理论上分析了包封受潮和过电压两方面造成干式空心电抗器故障的机理;对深圳电网某故障干式空心电抗器进行了解体试验,对相绕组进行了直阻、电抗值和脉冲振荡波试验.解体试验结果显示,干式空心电抗器均存在三相绕组匝间短路现象,且脉冲振荡波试验对检测电抗器匝间短路缺陷具有较高的灵敏度.最后基于理论分析和试验数据提出了干式空心电抗器故障应对措施.     

分布式布喇格传感器系统监测温度条件对干式空心电抗器的影响

干式空心电抗器启停过程中的温度骤变、运行过程中的高温环境严重影响绕组间匝间绝缘,威胁着干抗的安全正常运行。研制了一种分布式光纤Bragg光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器系统用于测量包封层内温度和应力的变化;并通过在线监测其固化温升过程中干燥室炉温变化对分布式FBG传感器系统测量数据的影响,来研究环境温度的变化与其匝间绝缘的关系。实验结果证明了温度条件的变化严重影响着绕组的匝间绝缘;该系统的应用可为避免干式空心电抗器匝间绝缘故障的发生以及寻找故障点提供设备支持。     

带可控串补和可调电抗器输电线路纵联保护新原理

提出了一种适用于带可控串补和可调电抗器输电线路的故障分量综合阻抗纵联线路保护新原理.利用故障时线路两端故障分量电压相量和与故障分量电流相量和的比值,来判断线路上是否发生了故障.在外部故障时,该比值反映输电线路上的容抗,其模值较大,内部故障时,该比值反映系统电源阻抗和线路阻抗,其模值相对较小,据此可以区分线路上的内部和外部故障.新原理易整定,本身具有选相能力,不受电容电流的影响,不受可控串补电容以及可调电抗器的影响,耐受过渡电阻能力强.利用中国电力科学研究院西北750 kV系统动模系统参数验证了原理的有效性.     

特高压长线路电容电流对距离保护的影响

特高压输电线路是全国统一电网的骨干网架．为保证其安全可靠运行,分析指出了特高压长线路的分布参数特性使传统距离保护的测量阻抗不与故障距离成正比．研究表明,线路空载运行条件下发生经高阻故障时短路电流相对偏小,而特高压输电线路电容电流大,因此线路电容电流可能影响阻抗元件出现超越或拒动问题．同时提出了特高压长线路距离保护的改进措施,理论分析与仿真测试验证了传统距离保护应用于特高压长线路时存在的缺陷,并证明了距离保护改进措施的有效性与可行性．     

交流特高压并联高抗无功补偿的暂态过程研究

根据晋东南—南阳—荆门交流特高压试验示范工程,列出了输电系统等效电路图,建立包括开关变量的状态矩阵方程.采用Matlab 7.6/Simulink仿真软件的电力工具箱来建立特高压交流输电系统.仿真实验结果表明:交流特高压并联高抗无功补偿,在空载或轻载条件下,可保障系统电压稳定;在重载甩负荷的情况下,通过投入并联高抗,可以有效地抑制送端和受端的系统暂态工频过电压,并改善系统暂态电压稳定性能.     

相电压补偿式方向比较纵联保护

研制的方向元件基于比较补偿后电压的相位而动作，能反应电力系统全相及非全相运行状态下的各种故障．由它作主元件实现了一套用于高压和超高压输电线路的新型方向比较式纵联保护．     

1000kV输电线路中分布电容对分相电流差动保护影响的仿真分析

介绍了MATLAB软件中电力系统工具箱的功能和仿真任务,通过MATLAB对1000kV输电线路进行了仿真,分析了特高压线路中分布电容对分相电流差动保护的影响,验证了并联电抗器补偿可以有效地减小特高压线路中的电容电流。     

基于小波奇异性检测的电力系统故障检测

为了解决大容量发电机组和超高压输电系统的相继投入运行使电力系统输电距离增大、负荷加重、故障暂态过程中的暂态分量增加、持续时间变长等问题,在分析电力系统故障特性的基础上,将小波信号奇异性检测理论运用于电力系统故障检测中,给出一种新颖的故障检测算法。在原故障检测判据基础上,提出新的补充判据。仿真研究表明,该算法可快速、准确、有效地检测故障,其检测时间可达0.4 ms。     

三相电抗器立体井型线声源等效模型的建立

通过对特高压变电站内主设备噪声的测量,发现三相电抗器噪声最大,且出现极大与极小值交替现象。说明电抗器噪声在传播过程中存在明显的干涉效应,这也是造成常用商业噪声软件的预测值与实测结果不符的主要原因。为解决此问题,本文基于FEM声固耦合及FEM-BEM耦合理论,使用数值仿真软件COMSOL对三相电抗器声源特性及声源等效模型建立方法展开研究。研究发现三相电抗器噪声频谱中100Hz的声功率级占比全频带声功率级超过90%,说明100Hz是造成干涉效应的主要频率。并基于此频率提出一种通过设置井型线声源的方法建立三相电抗器声源等效模型。结果显示模型仿真计算的预测结果与实测值的趋势基本一致,差异在修正后实现了较高的吻合度。本文研究对三相电抗器设备的噪声预测与治理具有现实指导意义,为特高压输变电工程的进一步精细化设计提供了一种有效思路与方法。     

1 000 kV晋南荆线工频暂态过电压研究

研究了该输电线路在空载长线电容效应、甩负荷及不对称故障三种工况下将高抗分别装设在线路首端或末端以及同时在首末两端时对工频电压升高的影响,讨论了并联电抗器补偿度不同时对工频过电压的限制效果,并运用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行了仿真计算.仿真结果表明,工频电压升高的最大值大多数出现在线路中部,高抗安装在线路末端时抑制工频电压升高的效果比安装在首端或两端时要好,而且并联电抗器的补偿度越高限压效果越明显.     

计及非线性元件特性的工频过电压计算方法

确定超高压远距离输变电系统绝缘水平时,工频过电压起着重要的作用.本文介绍一种能计及系统中非线性元件特性的计算方法,从而使过电压计算更加准确、可靠。     

超高压输电线路附近民用建筑物区域电场数值模拟

传统方法模拟电荷位置及个数的选择对计算结果产生直接影响,仅可进行定性分析,不能有效实现电场数值模拟。提出一种新的基于ANSYS的超高压输电线路附近民用建筑物区域电场数值模拟方法。在ANSYS环境下确定不同单元的种类、材料等,按照实际研究对象构造输电导线与民用建筑物的计算模型,计算超高压输电线路附近民用建筑物区域电场值。研究民用建筑物高度对电场的影响,完成超高压输电线路附近民用建筑物房屋电场数值模拟、棱边倒角前后民用建筑区域电场数值模拟。结果表明:超高压输电线路附近民用建筑物不应过高;超高压输电线路附近民用建筑物棱角电场畸变较棱边更大,屋顶室内与阳台的电场屏蔽效果更加显著;对建筑物棱边进行倒角处理无法优化周围区域电场环境。