输电线路自适应暂态计算模型

为了对故障后暂态全过程进行仿真分析,提出了基于暂态分量衰减过程的输电线路自适应仿真思想。根据频率参数误差分析,建立了模型自适应转换判据。应用面向对象技术将线路的行波模型、π型暂态模型、π型稳态模型和故障预处理模型相结合,实现了输电线路暂态自适应仿真计算。仿真实验结果表明:该模型完整地描述了输电线的暂态过程,不仅具有精度高和转换判据可靠等特点,而且减少计算时间一半以上。可用于电力系统过电压、短路故障、保护动态行为、暂态稳定以及交直流系统相互作用等问题的研究。     

中性点非直接接地电网单相接地故障暂态特征分析

针对已有暂态分析方法存在的不足，建立了基于线路分布参数模型的小电流接地故障模量结构图；根据线路相频特性将频率分为不同区段，再分析不同频段内故障暂态特征。重点论证了零序网络在一选定频段(SFB)下阻抗呈容性的特性及其临界频率应满足的条件，分析了在该选定频段内暂态零序电流及无功功率的分布规律，得出以下结论：在SFB内，故障线路暂态零序电流和无功功率大于或等于任何一条健全线路，且在故障线路中从线路流向母线，与健全线路中的流向相反；在SFB外，故障线路和健全线路电气量分布差异不明显或临界频率不易确定。用电磁暂态仿真程序(ATP)对故障暂态特征进行了验证。     

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.     

一种非对称输电线路参数的在线测量方法

针对输电线路参数在线测量方法存在不能对线路导纳参数及非对称输电线路参数进行测量的问题,提出了一种基于输电线路∏型模型的非对称输电线路参数在线测量新方法。该方法首先根据三相非对称输电线路的∏型模型,建立起线路参数计算的电路方程,然后针对该线路参数计算方程的欠定性,提出了一种独特的欠定方程求解方法。该方法通过对输电线路两端电压和电流进行多次测量,建立求解线路导纳参数的超定方程,应用复数域内的最小二乘法,推导出导纳参数的计算公式,并利用导纳参数,推导出线路阻抗参数计算公式。仿真结果表明,线路零序阻抗及导纳模误差分别为-0.011%、-0.119%,正序阻抗及导纳模误差分别为-0.005 1%、0.064%,远小于实际工程误差要求。该方法不仅可以求得输电线路的阻抗与导纳参数,以及线路的正序、负序、零序以及各序间的耦合参数,解决了线路参数在线测量法不能求解导纳及非对称线路参数的问题,还具有很高的计算精度,可为三相非对称输电线路参数的在线测量提供理论依据。     

基于时域电容电流补偿的电流差动保护研究

针对超、特高压输电线电流差动保护受暂态电容电流影响,以及基于贝瑞隆线路模型法的差动保护中采样频率和输电线路长度难以配合的问题,提出了基于Π形等值电路的时域电容电流补偿的差动保护.所提出的差动保护是利用微分方程模型对瞬时值进行补偿,能够有效地消除暂态和工频稳态电容电流的影响,解决了常规工频相量补偿法仅能补偿稳态电容电流且计算数据窗较长的缺陷.仿真结果表明,该差动保护适合应用5 ms数据窗的小矢量算法,提高了保护动作速度,而不需要提高采样频率,不增加计算量和通信量,采取低通滤波措施后可以提高时域电容电流补偿的效果.     

江西220kV同塔双回不换位线路不平衡度研究

针对江西省浔湖Ⅰ-Ⅱ双回线路存在严重的三相电流不平衡问题,提出采用电容器补偿措施减小三相电流不平衡度。由于对称分量法对不换位的输电线路误差较大,利用模分量法推导出三相不平衡度表达式;并根据GB/T 15543—2008《电能质量三相电压不平衡》中电网正常运行时负序不平衡度不超过2%的要求,理论计算补偿电容的大小。以江西220 k V浔湖双回线路为例,利用电磁暂态程序ATP/EMTP建立电容器补偿的同塔双回输电线路模型。理论与仿真结果表明:采取合理配置补偿电容可以减小线路三相不平衡度。     

基于模型识别的平行线路零序方向元件

分析指出,平行线路区内故障时的零序电源可等效为一个位于区内的电压源,零序电路符合电感模型,线路区外故障时的零序电源则可等效为一区内电压源和一区外电压源的叠加,零序电路不再满足电感模型.所以区内故障时,电感模型误差很小,区外故障时,电感模型误差很大.通过计算模型误差,结合传统的零序方向元件,提出了一种基于模型识别的平行线路零序方向元件的新原理,能够有效防止区外故障时的保护误动,当本线内部故障时,保护的灵敏度随动作时间自适应提高,可以快速动作切除故障.理论分析和EMTP仿真实验表明,新原理利用全部故障暂态信息,在时域中计算而无需滤波,区内故障时保护动作灵敏,区外故障时保护则快速闭锁,可靠性很高.     

半波长交流输电线路保护原理的研究

半波长交流输电线路由于其输送距离长、电压等级高,正常运行状态以及故障状态下的电压电流特征都不同于普通短线路。它的分布参数特性较显著,线路分布电容大,由电容效应引起的过电压问题较严重,传统的线路保护策略不能直接用于此种长输电线路,而针对半波长交流输电线路保护的研究并不多见。本文采用输电长线的贝瑞隆模型进行了线路的故障分析计算,并充分考虑了分布电容的影响,自动计入分布电容电流。提出了一种基于贝瑞隆模型的适用于半波长交流输电线路保护的继电保护新策略,通过电磁暂态仿真软件PSCAD进行了大量的仿真实验,结果表明这种线路保护策略较适合应用于半波长输电长线的保护。     

高压直流输电逆变器交流侧故障分析与仿真

对CIGRE提供的高压直流输电标准模型进行改善.利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对改善模型的逆变器交流侧进行单相接地故障.仿真表明故障时直流线路电压,电流含有大量的谐波分量,逆变侧交流三相电压非故障相电压畸变较大,故障切除后仍然存在谐波分量.     

计算输电线路绕击跳闸率的新模型

为了能够更精确地计算输电线路的绕击跳闸率，将电磁暂态程序EMTP与蒙特卡罗法相结合，提出了一种新的计算输电线路绕击跳闸率的模型．该模型既能充分计及影响输电线路绕击跳闸的各种随机因素，又具有电磁暂态程序对过电压计算准确的优点，从而提高了计算绕击跳闸率的准确性．仿真计算结果表明，利用该模型所得到的绕击跳闸率与实际值的相对误差在10％以内．因此，该模型较规程法能更好地反映输电线路绕击跳闸的实际情况．     

复杂大电网无功潮流的参数误差高敏性分析

由于超高压输电线路受所处地理环境、气候条件以及负荷水平等的影响,潮流建模时输电线路参数与真实值之间不可避免会存在误差。从线路的分布参数特性分析了线路参数的误差来源,针对电流流过输电线路时的电压降落和功率损耗,分析线路参数电阻、电抗、电纳的误差对两者的影响,进而扩大到对复杂大电网无功潮流和节点电压的影响。最后,以南方某省500 k V超高压电网为算例,进行潮流计算仿真分析。仿真结果表明了复杂大电网无功潮流对输电线路参数误差具有高敏性,结论对电网优化运行与控制具有重要的指导价值。     

利用非全相运行故障录波数据的线路参数计算

针对采用单相重合闸的特/超高压输电线路,提出了一种利用重合闸期间非全相运行故障录波数据的线路参数时域计算方法。对于非故障线路,正序、零序参数分别选择线模及零模集中参数模型进行计算。对于故障线路,正序参数选择非故障相相间线模集中参数模型进行计算。若二次电弧未熄灭,选择三相耦合线路模型计算故障线路零序参数;若二次电弧熄灭,选择零模集中参数模型计算故障线路零序参数。依据所选模型建立微分电路方程,将线路两端电压和电流采样值作为已知量,利用最小二乘法计算线路参数。采用ATP-EMTP软件的仿真结果表明,所提方法能够得到非故障线路和故障线路的正序参数和零序参数,且选择合适的模型可以提高参数计算精度,其中正序电阻、电感、电容的误差分别小于1%、0.5%、0.23%,零序电阻、电感、电容的误差分别小于0.12%、0.1%、0.04%。     

非理想情况下半波长线路稳态功率极限的研究

稳态功率极限是半波长输电线路功率传输特性的一个重要方面。首先给出了稳态功率极限的定义,随后通过传输线理论推导了考虑损耗、长度偏移、频率偏移后稳态功率极限的解析公式;并计算分析了这些因素对稳态功率极限的影响规律。考虑损耗后的稳态功率极限不再是无损情况下的无穷大;但仍能达到数倍自然功率,因而稳态功率极限并不是限制功率输送的因素。最后分析了过电压对输送功率的限制;并给出了建议的负载阻抗的取值范围。针对某特高压线路参数的计算结果表明:长度偏移或频率偏移(偏离量均≤10%)会使稳态功率极限至多降低为原来的30%左右。线路长度取半波长,频率取工频50 Hz时,稳态功率极限取到极大值。若过电压要保持在1.3以内,建议负载阻抗的幅值不小于特征阻抗。负载阻抗角在[π/12,π/4]范围内取值,此时,首末端电压比在1.1以内。     

非理想情况下半波长线路稳态功率极限

稳态功率极限是半波长输电线路功率传输特性的一个重要方面。首先给出了稳态功率极限的定义,随后通过传输线理论推导了考虑损耗、长度偏移、频率偏移后稳态功率极限的解析公式;并计算分析了这些因素对稳态功率极限的影响规律。考虑损耗后的稳态功率极限不再是无损情况下的无穷大;但仍能达到数倍自然功率,因而稳态功率极限并不是限制功率输送的因素。最后分析了过电压对输送功率的限制;并给出了建议的负载阻抗的取值范围。针对某特高压线路参数的计算结果表明:长度偏移或频率偏移(偏离量均≤10%)会使稳态功率极限至多降低为原来的30%左右。线路长度取半波长,频率取工频50 Hz时,稳态功率极限取到极大值。若过电压要保持在1.3以内,建议负载阻抗的幅值不小于特征阻抗。负载阻抗角在[π/12,π/4]范围内取值,此时,首末端电压比在1.1以内。     

一种混合双端直流输电线路暂态保护方案

为保证混合双端型高压直流输电系统安全运行,论文分析了混合双端直流输电线路两端边界元件的幅频特性。根据区内外故障下线路暂态电压瞬时能量差值的不同特征,利用改进局部均值分解方法（local mean decomposition,LMD）来提取故障分量,论文提出了一种基于改进型LMD分解的直流线路暂态保护方法。该方法有效降低了经典LMD分解在处理直流故障信号时的端点效应和滑动误差对仿真数据的影响。最后利用PSCAD仿真软件搭建了LCC-MMC混合双端型高压直流输电线路仿真模型,利用该仿真模型输出直流输电线路区内和区外故障仿真结果。并利用Matlab对故障数据进行处理,进行了算法仿真。仿真结果表明暂态电压信号的瞬时能量值在区内故障状态下明显高于区外故障和无故障状态。仿真结果验证了所提保护方法的正确性。该方法能够快速可靠的实现故障判别,具有较强的实用性。     

并行输电线路工频电磁场的叠加算法研究

国家标准对单条输电线路的电磁环境进行了规定,但缺乏多条输电线路并行时的电磁场算法及其相关规定.采用国际大电网会议推荐使用的输电线路电磁场计算方法,提出了利用矢量叠加原理计算多条线路并行情况下的电磁场强度算法.以三峡大学南苑留学生公寓旁并行输电线路为例,进行了并行输电线路工频电场、磁场横向分布的理论计算.按照国家标准规定的电磁场测量方法,对线路电磁场横向分布进行了现场实测.理论计算与实验测量结果对比表明,采用矢量叠加原理对3条并行线路工频电场横向分布计算误差最大值为0.45kV/m,工频磁场横向分布计算误差最大值为0.000 3mT.     

220kV同塔四回输电线路不平衡度分析及抑制措施研究

为了节约占地面积,减少电力系统成本,很多地区采用同塔多回线路的输电方式。但是采用同塔多回输电方式带来电压电流不平衡度问题,影响系统稳定性。本文介绍不平衡度计算方法。并针对220kV同塔四回输电线路,采用PSCAD/EMTDC仿真建模研究进行补偿,明显的降低不平衡度。通过研究可知：在长线路较大负荷下,零序电流与电磁穿越不平衡度是主要补偿对象;采取逆相序排列方式下,零序电流不平衡度依旧较大;在便于工程施工与较低不平衡度相结合的情况下,推荐采用同向三次换位方式进行同塔四回输电线路不平衡度补偿。     

220 kV同塔四回输电线路不平衡度分析及抑制措施

为了节约占地面积、减少电力系统成本,很多地区采用同塔多回线路的输电方式;但是采用同塔多回输电方式带来电压电流不平衡度问题,影响系统稳定性。介绍不平衡度计算方法。并针对220 kV同塔四回输电线路,采用PSCAD/EMTDC仿真建模研究进行补偿,明显地降低不平衡度。通过研究可知:在长线路较大负荷下,零序电流与电磁穿越不平衡度是主要补偿对象。采取逆相序排列方式下,零序电流不平衡度依旧较大。在便于工程施工与较低不平衡度相结合的情况下,推荐采用同向三次换位方式进行同塔四回输电线路不平衡度补偿。     

基于反序网的同杆双回线跨线故障准确测距原理

针对线间存在互感的高压同杆双回线有发生跨线故障的可能,同时不能忽略分布电容对测距结果的影响,基于分布参数模型,利用相序变换后双回线反序网络与系统参数无关的特性,提出了一种使用单端工频电气量进行跨线故障定位的算法.该测距算法在理论上不受系统阻抗及过渡电阻的影响,并且考虑了分布电容对双回线测距精度的影响,加深了对分布参数模型的同杆双回线跨线故障测距的研究,并且克服了以往双回线测距算法精度不高的缺点.该算法理论分析简单,迭代求解测距方程不存在伪根问题,电磁暂态计算程序ATP仿真结果表明,本算法测距精度达到了0.05%.     

电磁暂态仿真中网络等值的方法研究

在进行电磁暂态仿真时,为降低计算规模,需要对电网数据进行等值处理.在利用电力系统综合稳定程序(PSASP)进行Ward等值后,采用基于戴维南定理的多电势等效理论,实现了电磁暂态仿真时系统的网络等值,并开发了相关的等效转换软件.针对某省级电网算例系统,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了等值后的系统模型,对算例系统等...