基于超级电容的永磁同步风力发电机不对称故障穿越方法

风电系统与电网之间的相互影响越来越大,需要并网风电机组具有故障穿越能力来保证电网安全运行。为了提高永磁同步风力发电机组(PMSG)在不对称电网故障下的穿越能力,提出了一种基于超级电容储能的PMSG风电机组的故障穿越方法。该方法采用双向直流变换器将超级电容器组连接在交直交变流器的直流母线上,通过对超级电容的吞吐功率进行控制,限制了故障情况下交直交变流器直流侧电压上升,并降低了不对称故障引起的直流母线电压2倍工频纹波。同时在网侧换流器的控制中采用电网负序电压前馈的方法,消除并网电流负序分量。结合低电压穿越标准,对超级电容的容量选取进行了讨论,并建立了超级电容器及其功率变换电路的数学模型,设计了超级电容储能系统的控制器。采用Matlab软件,对1 MW机组的仿真结果表明,所提出的不对称故障穿越方法,可同时减小并网电流负序分量和直流母线电压的2倍工频纹波,提高了机组不对称故障穿越能力,验证了文中提出的故障穿越策略的有效性。     

永磁同步风力发电机组的不对称故障穿越控制策略

永磁同步风力发电机组在不对称电网故障下运行,将导致并网电流不对称、畸变,直流母线电压上升并含有2倍工频纹波等问题.为了提高永磁同步风力发电机组在不对称电网故障下的穿越能力,提出一种PMSG机组的控制策略:在网侧换流器的控制中采用电网负序电压前馈的方法来消除并网电流负序分量;在机侧换流器的控制中提出了一种新的发电机电磁功率跟踪控制思想,使发电机的输出功率跟踪网侧换流器的输出功率,消除了不对称故障情况下直流母线电压的2倍工频纹波和限制直流侧电压上升,避免直流母线电压波动超出电容电压的额定值.1 MW机组的仿真结果表明,所提出的控制策略可实现不对称故障穿越,验证了所提出控制策略的有效性.     

不对称故障下考虑故障时间的储能变流器动态电压支撑策略研究

电网发生不对称故障会造成公共连接电压（Point of Common Coupling，PCC）跌落、储能变流器（Power Conversion System，PCS）输出电流幅值增大等不利影响，严重时可能引起PCS切机.针对上述问题，提出了一种不对称故障下的PCC电压动态支撑策略.首先，分析了不对称故障下PCS的运行特性，得到了电压支撑方程；然后，根据并网标准划分了故障穿越运行区域，基于电压支撑方程和故障穿越运行区域设计了PCC电压动态支撑方案；同时对PCS输出电流幅值进行限制，在保证电压支撑效果和容量充足的情况下，进一步对负序电压进行抑制；最后，在Matlab/Simulink中验证了所提策略的有效性.     

一种新型故障限流器拓扑及仿真分析

概述了各种类型高温超导故障限流器（HTSCFCL）的优缺点。通过对四柱式可控电抗器的改进,提出了一种新型故障限流器的拓扑结构。在正常运行时,故障限流器电压损耗很小,不影响系统运行;在发生短路故障时,故障限流器自动实现工作状态的转变,产生很大的限流阻抗,从而达到限流的目的。并用MATLAB/PSB对其限制电流的效果进行了验证和分析,结果证明该拓扑结构的正确性,新型故障限流器能够有效地限制短路电流。     

基于可调整电阻Crowbar电路的双馈风电机组低电压穿越方法

针对传统固定阻值Crowbar保护电路很难共同抑制转子电流和直流母线电压的升高这一缺陷提出了一种基于可调整Crowbar电阻阻值的双馈风力发电机组低电压穿越方案,建立了可调整阻值的控制策略以及Crowbar阻值的标定方法;采用PSCAD/EMTDC平台,搭建DFIG及电网故障的动态仿真模型,仿真分析了电网对称短路故障期间所提方案的低电压穿越特性;结果表明:可调整电阻Crowbar方案低电压穿越的效果较好,可实现抑制转子电流的升高以及稳定直流母线电压的目的。     

并网逆变系统低压穿越技术研究

逆变器控制系统作为光伏并网发电系统的核心,其设计直接影响整个并网系统的性能﹒随着光伏电站在电力系统中的不断接入,如何提高低压穿越能力成为研究热点﹒本文深入研究单相单级光伏并网逆变系统低压穿越技术,提出了基于单相PQ理论的有功无功电流解耦控制方案﹒该方法可实时对有功电流和无功电流参考进行调整,解决电压跌落过程中的功率不平衡问题,以实现故障期间的功率控制,并将无功功率注入电网以支持电网电压的恢复,最后通过仿真对本文所提出低压穿越技术的正确性和有效性进行了验证﹒     

新型桥式高温超导故障限流器的设计

针对电力系统的短路电流限制问题,研究了一种新型桥式高温超导故障限流器.该限流器主要由两个超导带材绕制的线圈反向并联而成,线路正常工作时,并联线圈的感抗很小,因此对电路无影响,短路故障发生时,其中一个线圈失超使电流降低,对另一线圈影响减弱,限流器表现为一个大阻抗,从而限制短路电流的快速增加.在给定交流电力系统参数的条件下,结合电磁仿真软件,给出了两个超导线圈的具体尺寸.使用PSpice电路仿真软件对限流器的限流性能进行仿真分析,与无限流器时的仿真数据相比,该限流器反应速度快,限流效果明显,尤其第1个短路电流的峰值可限制到无限流器电流值的35.36%,有效减缓了电流的上升速度.最后,讨论了系统电流和线圈参数对限流器限流性能的影响.     

基于电流斜率的SRM功率变换器故障诊断

功率变换器是开关磁阻电机调速系统重要部件之一,同时也是系统可靠性最弱的环节。针对传统功率变换器故障诊断方法通用性差、需增加额外硬件、无法进行开路器件定位等问题,以不对称半桥式功率变换器为研究对象,改进传统电流传感器安装位置,各相检测电流为绕组和上续流二极管电流之和,通过分析电流斜率在不同故障下的特点,提出一种基于电流斜率的诊断方案。该方案以逻辑信号、检测电流及其斜率为输入建立了故障变量的数学模型,通过模型输出值,即可对功率管开、短路故障进行快速定位,且各相诊断相互独立、不受电机相数及控制方式限制,通用性强;无需增加额外硬件,诊断功能丰富且控制器负担小。仿真和实验验证了方案的有效性。     

不对称电网故障下双馈风电机组低电压穿越方案比较研究

相比于对称电网故障,不对称电网故障在实际电力系统运行中发生的概率更大,其对双馈风电机组(DFIG)的“有害”影响也更大。首先分析了不对称电网故障下双馈风电机组的瞬态特性,继而结合仿真,研究了双馈风电机组各种低电压穿越(LVRT)技术方案在严重不对称电网故障下的运行特性。在此基础之上,对不同的低电压穿越方案进行了深入分析研究,阐述了其运行特点,并进一步探讨了各种低电压穿越方案的经济性,为工程实现各种低电压穿越方案奠定基础。     

永磁直驱风电机组变流器加强型直流稳压研究

目前针对电网故障的研究,主要集中在对称故障方面,研究的是不对称故障中的小值电网电压不平衡时风电机组的故障穿越技术.在传统电网电压定向的电压、电流双闭环控制基础上,应用变流器网侧和机侧功率平衡控制原理,将永磁同步发电机输出有功功率Ps变化的信息引入d轴控制回路,从而实现电网侧变流器输入至电网的有功功率能够及时跟踪永磁同步发电机输出有功功率的变化,从而解决了变流器输入输出的有功不平衡问题,避免了直流母线电压的波动.     

基于自适应变步长电阻增量法的最大功率点跟踪

为保证光伏系统在光照剧烈变化条件下仍可输出最大功率,提出一种自适应变步长电阻增量算法.该算法可根据外界环境的变化,通过步长转换函数自动将光伏系统工作区域划分为定步长区域和变步长区域:在定步长区域,基于短路电流和最大功率点电流的近似线性关系,提出一种整定初始定步长的方法;在变步长区域,结合步长转换函数与输出功率的关系,确定变步长控制策略的速度因子,保证了算法的收敛性.搭建光伏系统Matlab/Simulink仿真模型和基于DSP(TMS320F28035)控制的5 k W光伏系统实验平台,仿真和实验结果表明,所提算法在光照剧烈变化条件下可将光伏系统动态响应速度提高73%,并使得稳态跟踪精度达到98.9%.     

基于最大投影差值法的小接地电流系统单相接地故障微机选线装置

本文介绍了一种实现小接地电流系统单相接地故障自动选线的新方法——最大投影差值法。该方法完全克服了零序电流取样自电流互感器二次例中线时,由于CT不对称引起的不平衡电流I_(bp)对电容电流的影响,且只有各出线电气量的相对比较,毋需数值整定,从而使装置灵敏度高,适用于架空/电缆出线的有/无消弧线圈的大、中、小系统。样机现场试验结果表明:正确选线率达100％。     

分布式光伏接入配电网继电保护的解决方案

高渗透分布式电源接入配电网导致配电网保护异常复杂,通过对分布式电源并网对配电网故障电流影响的分析,提出一种分工况保护方案。方案利用含分布式光伏配电网在孤岛检测过程中采集到的电压、电流和频率等信号,通过功率守恒的原理,判定并网分布式光伏发电系统是否处于等功率、欠功率或过功率状态;进一步根据并网侧电压和电流突变的大小与光伏阵列侧输出功率、电压和电流进行对比分析,判定是否发生故障以及故障发生区域。该方案对电压、电流、频率等信息精确度要求低,简单可靠,对通信通道和速度要求不高;各种数据在孤岛检测过程中采集,节约了传感器,对配电网而言具有良好的经济性。     

光伏电源接入配电网的方向元件新判据

光伏电源的控制策略不同于传统电源,传统方向元件不能正确判断故障方向,可能导致保护装置错误动作.为此,研究了光伏电源在并网控制策略下的故障输出特性,以及光伏电源接入影响下的系统侧电源故障输出特性,得到了配电网发生故障时光伏电源及系统电源输出故障电流的相位特征,以此为基础提出了一种基于正序故障电流和故障前电压相位信息的方向元件新判据,并与传统方向元件进行了比较,得出了光伏电源接入的配电网中方向元件的特性及整定计算方法.结果表明该方向元件判据在配电网不同故障条件下均能保证正确动作,同时避免了传统方向元件易受电压死区及过渡电阻影响的问题.     

桥路型超导故障限流器的数字仿真研究

桥式超导故障限流器,它由超导磁体、二极管桥路和直流偏压源组成.将其接入电网,当电力系统正常运行时,超导体电阻几乎为零,对电力系统运行无影响;当电网发生短路故障,超导线圈被自动串入线路,从而限制了短路电流,使得轻型断路器可以正常动作.本文通过PSCAD对超导故障限流器的运行特性进行仿真,证明超导故障限流器可以在电力系统中应用.     

一起35kV线路事故跳闸动作分析

本文通过对35 kV烈宁线发生三相短路故障导致主变低后备保护动作的事故进行深入分析,最终得出主变低后备保护动作的原因是由于该站变压器运行方式在区外穿越性故障电流作用下所致。希望此次典型故障的分析过程、结论对继电保护技术人员的事故分析处理、运行方式安排以及保护整定计算工作有所帮助。     

考虑控制方式的MMC-HVDC系统单极接地故障电流计算方法

直流侧单极接地故障是基于模块化多电平换流器(modular mutilevel converter, MMC)的高压直流(high voltage direct current, HVDC)输电系统最常见的故障类型,一般以换流站闭锁前子模块电容放电电流近似故障电流,忽略了换流站控制环节的影响,结果存在误差。提出一种考虑换流站控制方式的故障电流计算方法,针对换流站主从控制,改进了基于微分方程的求解方法,在故障后的等效回路中使用并联受控电流源将换流站控制环节纳入考虑范围,分别对定功率控制与定电压控制方式下的故障电流进行计算。在PSCAD/EMTDC平台搭建了两端MMC-HVDC系统模型,验证了所提方法的准确性。     

基于电流变化率的多级直流配电馈线保护研究

线路保护技术不完善是目前制约直流配电网发展的重要因素之一。本文提出了一种可用于具有多级馈线的直流配电系统线路保护方案及其整定方法。利用不同故障位置下,直流电容放电电流变化率不同构成了保护判据,并且在时序上将直流故障的发展过程分为了三个阶段,根据每一阶段的等效电路及故障电流的计算结果对保护进行整定。在RT-LAB实验平台上对该线路保护方案做了一系列性能测试。仿真结果表明,所提出的保护方案能够与换流器保护形成配合,分辨故障是否发生在本级线路,保证直流断路器的动作具有选择性,有效地保护直流配电线路。     

双馈风力发电机故障穿越能力研究

在不对称电网故障下,为提高双馈风力发电机(DFIG)三相不平衡故障穿越能力,采用甘肃河西电网的实时数据,对双馈风力发电机发生不对称故障下穿越能力进行研究.在发电机出口串联采用改进控制策略的DVR,辅助DFIG风电机组实现故障穿越.为提高检测精度,首先,通过锁相环与pqr变换检测方法结合对电压跌落检测系统加以改进,为克服不平衡故障下负序分量对网侧和机侧的影响,在检测系统中加入基于对称分量法的正负序解耦算法;其次,利用四个PID控制器将参考电压的值与通过检测系统的结果值进行比较,分别调节每一相序,注入无功功率到电网中,保证待恢复的双馈风力发电机端口电压可以达到额定值,转速恒定,进一步保证系统的稳定运行.仿真结果验证了该方法的正确性.     

基于模块化多电平换流器的直流系统故障电流分析及故障穿越测试

半桥型模块化多电平转换器(half-bridge modular multilevel converter,HBMMC)具有阻止直流链路中的短路的能力,而全桥型模块化多电平转换器(full-bridge modular multilevel converter,FBMMC)可以产生双极性电压从而阻止直流链路中的短路电流快速清除直流侧故障,是实现直流故障穿越的理想拓扑。研究极间短路故障的特征及其数学模型,提出计算故障电流的改进分析法。基于临界故障电阻分析,研究模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的传输系统的直流短路穿越的能力。分别模拟两种运行模式:第一种运行模式中MMC可以用无功功率支持交流电网,但不会传输有功功率;第二种运行模式中MMC可以在故障期间传输有功功率。在PSCAD/EMTDC软件中构建FBMMC-HVDC仿真模型,验证所提概念的可行性。