基于电压信息的 MMC 直流电网直流侧保护方案

针对柔性直流输电系统运行时线路发生短路故障,识别故障线路所在以及解决电网短路电流快 速上升产生的过能量难题,提出利用输电线两端加装电感的电压信息作为故障判据的线路保护方法。 该方 法利用短路发生后电流上升,使得电感感应电压的极性发生变化的原理确定故障线路并启动直流断路器,此 为主保护;主保护拒动时,启动后备保护,通过检测电感感应电压是否超过整定值以确定故障线路并断开,利 用设计的 BPI(Buffer Protection Identification)将线路中的过电流缓冲吸收以保护整个故障线路;在 PSCAD/ EMTDC 上搭建三端环状柔性直流输电系统,模拟线路发生单极短路、双极短路,仿真结果表明:线路发生故 障时,主保护可以快速识别故障线路所在并切开线路,提高了故障识别的灵敏性,主保护拒动时,后备保护启 动识别故障线路,提高了线路整个保护方法的可靠性。     

一种适用于混合三端直流系统的差动保护方案

为提高混合三端高压直流线路及母线差动保护的速动性、灵敏性、可靠性与选择性,提出一种基于Hausdorff距离算法的新型高压直流线路及母线差动保护方案。当±800kV混合三端直流线路发生故障时,通过线模电流故障分量判定故障方向,区分故障区域。对线路首末两侧电流波形进行实时短窗数据差异量化,用线路首末两端的电流相似度差异判定线路区内外故障及单双极选极。以T区送端(电网换相换流器侧)与T区两受端(模块化多电平换流器侧)电流和的Hausdorff距离差异作为T区母线故障识别保护判据。利用PSCAD建立混合三端直流输电系统模型,运用MATLAB验证所提方案。仿真结果表明:所提方案判据可耐受过渡电阻500Ω,耐受过渡电阻能力强;能在3ms内快速可靠动作,可靠性高、快速性好;对线路两侧通信精度要求低,具有一定的抗噪和抗异常数据的能力;在不同工况下,都可快速识别故障区域及区内外故障,并实现故障选极。     

基于电流相角分布的光伏直流送出线保护方案

光伏直流送出线发生双极故障时会导致输电线路两端换流器快速闭锁,为保障系统稳定运行,保护装置需在换流器闭锁前快速准确识别故障.为此,提出一种基于两端电流极性变化的相角分布光伏直流送出线保护方案.该方案利用相角值描述故障前后一个数据窗线路两端暂态电流极性的异同,并以此分类构造保护判据,可以准确快速地判断出光伏直流送出线区内外故障.最后,在MATLAB/Simulink中搭建1 MW/±30 kV集中型光伏直流升压外送系统模型进行仿真验证.结果 表明,该方案能够快速可靠识别光伏直流送出线上的故障类型,且具有较好的抗干扰和抗过渡电阻能力.     

分布式电源容量对配电网继电保护的影响分析及对策

含分布式电源的配电网线路发生故障时,分布式电源的注入电流会导致配电网保护的误动或者拒动,因此需要分析分布式电源对电流保护的影响并考虑DG的容量问题.通过公式推导、图形对比,分析分布式电源在线路不同位置发生短路故障时对配电网电流保护的不同影响,包括助增、汲流和反方向注入电流等.以此为基础,绘制DG不同容量时故障点短路电流的变化曲线,求出保证保护正确动作的DG最大准入容量.     

基于多区域相位突变量信息的主动配电网接地故障定位方案

针对主动配电网在分布式电源接入后零序电流保护存在的误动或者拒动的问题,提出一种基于多区域相位突变量信息的主动配电网接地故障定位方案.根据母线侧各线路的零序电流相位信息,实现故障线路的识别.根据故障线路段两端的零序电流与负荷电流相位突变量间的关系,实现故障区域线路段的准确定位.PSCAD平台仿真结果表明:该方案受分布式电源接入位置、容量的影响较小,能有效解决零序电流保护存在的拒动或误动的问题,提高了主动配电网的安全可靠性.     

基于暂态电流相关系数的环状直流配电网保护方法

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的环状直流配电网因其供电可靠性优势而备受瞩目,MMC环状直流配电网的稳定运行与快速而又可靠的线路保护方法息息相关。为了保证环状直流配电网系统的安全运行,提出了基于故障暂态电流的Pearson相关系数保护方法。首先,提取环状直流配电网中线路首末两端电流的线模分量,利用其线模电流的差异完成区内、外故障的识别;根据单极接地和双极短路故障时的特征,利用线路正负极暂态电流相关系数数值差异进行单双极故障判定,并完成故障选极;最后,在PSCAD/EMTDC(power systems computer aided design/electromagnetic transients including DC)中搭建环状直流配电网模型进行验证,结果表明：所提方法在2 ms内可以快速可靠动作,可以保护线路全长,耐过渡电阻能力强,在40 dB噪声情况下,依旧可以识别故障,有一定的抗干扰能力,并且不严格要求同步通信。     

一种适用于混合三端直流系统的纵联保护方案

为提升多端系统的输电可靠性，提出一种基于Mann-Kendall检验法的混合三端直流输电线路纵联保护方法.该方法利用T接汇流母线三端电流故障分量判定故障发生区域；再利用Mann-Kendall检验法对故障区域内线路两端电流的变化趋势进行分析，进而实现故障类型的判别以及故障极的选择；最后，通过PSCAD/EMTDC搭建模型并对不同故障情况进行仿真，使用MATLAB对所提保护方法进行仿真验证.仿真结果表明：不同故障情况下，所提方法均可在2.5 ms内可靠动作，速动性好，并且具有较强的抗噪声干扰能力以及耐过渡电阻能力.     

柔性直流馈入下交流输电线路单端故障测距分析

柔性直流输电具有不同于交流输电和常规直流输电的运行原理和特性,随着柔性直流输电技术的应用,交流电力系统的故障特征可能发生显著变化,基于传统交流系统暂态故障特征量的故障测距面临挑战。为此,基于柔性直流输电的运行原理,分析了柔直交流侧故障时换流器的运行特性,推导了在换流器保护未启动、限流以及闭锁条件下柔直交流侧短路电流解析式,分析比较了柔直不同暂态运行状态下对输电线路单端故障测距的影响规律。结果表明,柔直馈入下交流输电线路单端故障测距受换流器交流侧电压跌落系数和换流器无功功率指令的影响,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的正确性。     

识别模型参数的电压源换流器型直流输电线路纵联保护

针对电压源换流器型直流(VSC-HVDC)输电线路主保护耐过渡电阻能力差、后备保护动作速度慢的问题,提出了一种识别模型参数的VSC-HVDC输电线路纵联保护新原理.该原理将区外故障等效为正的电容模型,区内故障等效为负的电容模型.对于电压等级为±60 kV、电缆线路长为300 km的VSC-HVDC仿真模型,发生区外故障时,识别出的线路对地电容约为80μF;发生区内故障时,识别出的并联电容负值约为-1 000μF.通过判别识别出的电容值的正负,即可区分区内和区外故障.结果表明,该原理不受过渡电阻、线路分布电容和控制方式的影响,灵敏度较高,在各种工况下均能在发生故障后10 ms内准确区分区内和区外故障,具有一定的实用价值.     

补偿线路分布电容电流的柔性直流配电网电流差动保护方法

针对系统接线方式和线路分布电容影响导致柔性直流配电网故障辨识困难的问题,在对传统电流差动保护在柔性直流配电网中的适用性分析基础上,利用线路贝瑞隆模型推得故障点电流与直流线路两端差电流之间的关系.进一步地,提出具有线路分布电容电流补偿的新型电流差动保护方案,解决对称单极接线方式下故障特征微弱、分布电容电流影响大带来的故障辨识难题.最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,建立柔性直流配电网模型,通过仿真分析验证所提出的电流差动保护方案的可行性和适用性.     

基于模型识别和电流极性的混合式双极型直流输电线路纵向保护

针对混合式双极型直流输电系统,结合模型识别和电流极性保护原理,提出一种新的输电线路纵向保护原理。分析故障网络发现:当逆变侧前端故障时,故障模型等效为电容模型(C模型),当逆变侧背面故障时,故障模型等效为阻感模型(RL模型);当整流侧前端故障时,整流侧故障电流具有正极性,当整流侧背面故障时,整流侧故障电流具有负极性。区内故障时,即逆变侧和整流侧的前端同时故障时,故障模型匹配C模型,同时故障电流具有正极性;当故障发生在区外时,即逆变侧和整流侧的前端不是同时故障时,逆变器侧的故障模型不匹配C模型,或者整流侧故障电流具有负极性。由此区分直流线路外部和内部故障。仿真结果表明,该原理可以补偿主保护,作为备用保护的改进。     

基于低频无功的柔性直流输电线路纵联保护方案

柔性直流输电技术发展迅速,但其线路保护还存在一些不足。传统的电流差动保护易受线路分布式电容影响的问题尚未完全解决。为解决柔性直流线路保护存在的问题,本文提出一种基于低频无功方向的柔性直流输电线路后备保护原理。该原理利用直流无功刻画线路分布参数的频率特性,并根据故障时直流低频无功方向识别区内、外故障。仿真结果表明所提保护原理不受分布电容电流的影响、不需要严格的通讯同步且具备较强的耐受故障电阻和噪声干扰的能力。     

基于中点电流的ANPC逆变器故障诊断策略与容错控制

有源中点箝位型(ANPC)逆变器具有输出波形畸变率低、传输效率高等优点,获得了广泛的应用,但大量的开关器件降低了逆变器的可靠性.分析了三电平ANPC逆变器在不同开关器件开路故障下的电流路径,得到不同故障下输出电平及输出电压空间矢量的变化情况.结合各矢量作用下中点电流与输出电流的关系,提出了一种基于中点电流的故障诊断方法.根据ANPC逆变器电路特点,对其桥臂器件和箝位器件提出了不同的容错模式,并提出了一种具有不降额容错能力的容错电路结构.通过搭建仿真模型及实验平台对提出的故障诊断方法及容错策略进行验证,仿真和实验结果验证了该故障诊断方法及容错策略的有效性.     

应用于直流电网的直流断路器参数选取研究

混合式高压直流断路器所能承受的电流水平不仅反映了整个网络向故障点的馈能情况,同时也是其内部各开关器件承受能力的外在体现。直流电网的稳态潮流分布及故障时的电流变化情况则是高压直流断路器载流支路及主断路器支路参数选取的重要依据。本文以直流电网潮流分布为基础,考虑了直流电网可能存在的多种运行方式,分析了高压直流断路器承受的稳态电流水平,进而为其载流支路参数选取提供参考。同时,在基于半桥子模块结构的换流器故障机理分析的基础上,进一步研究了直流电网线路发生故障时的网络电流、换流器出口电流及换流器桥臂电流的变化情况,为高压直流断路器所需开断故障电流水平提供理论依据,并为高压直流断路器的主断路器支路参数及限流电感参数整定及其与换流站闭锁保护相互配合提供一定的参考。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建的四端环网模型上验证了所提方法的正确性。     

含逆变型分布式电源的配电网自适应电流保护

含逆变型分布式电源(inverter interface distribution generator,IIDG)的配电网故障时,IIDG由于受到控制策略及出力随机性的影响,其短路电流具有很强的非线性,这给配电网的保护整定带来了困难.针对该问题分析了含IIDG配电网不同故障情况下短路电流与IIDG输出功率的关系,并指出其对现有传统保护的影响,提出了根据故障类型采用不同定值的自适应电流保护方案.以MATLAB/Simulink中建立的一个含IIDG的10 kV配电系统为例,验证了该保护方案在不同故障情况下具有良好的选择性与灵敏性.     

基于小波包的开关电流电路故障诊断

为提高开关电流电路故障诊断的精度,提出了一种基于小波包优选和优化BP神经网路的开关电流电路特征抽取与识别方法.首先对开关电流电路原始响应信号进行多层次的小波包分解,接着计算N层分解后的归一化能量值,以特征偏离度作为评价选择最优小波包基,构建最优故障特征向量,最后将提取的最优故障特征通过遗传算法优化的BP神经网络进行分类.该方法以实例电路进行验证,结果表明所有的软故障均得到了有效的分类,说明了该方法在开关电流电路故障诊断中的优越性.     

基于希尔伯特-黄变换的车用逆变器开路故障检测方法

针对车用变频驱动系统中逆变器开路故障,采用直流侧电流频谱作为故障特征量进行故障诊断;并引入希尔伯特-黄变换(HHT)作为频谱分析工具,将该方法延伸到非平稳信号的频谱分析中。通过对稳态、动态两种工况下单管开路故障和单相开路故障两种故障模式的研究,结果表明:该方法能够在稳态和动态工况下可靠提取出直流侧电流信号中隐含的故障特征量,适用于车用工况。     

基于动态元件离散化的柔性直流电网故障电流计算方法

故障电流计算是柔性直流电网设计与规划、故障类型判断的重要环节,开展相关问题的深入研究尤为重要。基于电路理论和数值积分原理,针对合理简化后的电路提出了一种基于动态元件离散化的故障电流数值计算方法。首先,通过电路理论分析故障放电机理,对电网进行合理的简化;然后,通过后向欧拉法对动态元件进行离散化处理,建立简化后电路的离散模型;最后,基于简化后电路的离散模型建立改进节点方程,求得各时刻的故障电流值。通过将所提方法的计算结果与在PSCAD/EMTDC中搭建的柔性直流电网仿真模型的结果进行对比分析,验证了所提方法的可行性与通用性。