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基于快速相量提取算法的距離保護方案

電網技術雜志|王歡歡 宋國兵 鐘高躍 楊遠航 申全宇 馬志賓 索南加樂 西安交通大學電氣工程學院 陜西省西安市710049
【摘 要】

傅立葉算法和最小二乘法在傳統距離保護中得到了廣泛應用,但2種算法均存在原理上的固有缺陷,提出了一種新的快速相量算法。該算法基于最小二乘矩陣束的原理,對補償矩陣進行降階處理,縮減了計算量,提高了計算效率。該方案首先利用快速相量算法提取工頻分量,然后基于輸電線路RL模型,利用工頻測距方程,進行區內、外故障位置的判別。該方案采用的是單端電氣量計算,大大提高了保護動作的靈敏性。理論分析和仿真結果均表明,該保護方案具有計算量小,精度高、受數據窗影響小等特點,具有一定的實用價值。

【分 類】
  • 期刊
  • >
  • 自然科學與工程技術
  • >
  • 工程科技II
  • >
  • 電力工業
【關鍵詞】
  • 距離保護
  • 故障定位
  • 快速相量提取
  • 頻域
  • 暫態超越

電網技術 文檔目錄

電網技術雜志特約專稿

具備應對過負荷能力的距離保護原理

摘要:針對大停電事故中距離保護因過負荷誤動的問題,通過比較電壓平面和阻抗平面上的過負荷特征,提出了基于電壓平面的距離保護應對過負荷策略。本策略分2部分:基于Ucosφ的過負荷與相間故障識別方法,過負荷時Ucosφ較大,相間故障時Ucosφ較小;基于正序補償電壓和相補償電壓相位特征的過負荷與單相接地故障識別方法,單相經過渡電阻接地故障時,正序補償電壓超前相補償電壓相位,線路過負荷時,正序補償電壓與相補償電壓相位一致。根據上述特征實現了過負荷與故障的區分,避免了距離保護因過負荷誤動。
2943-2947
電網技術雜志電力市場

考慮電動汽車的電力市場均衡分析

摘要:大規模電動汽車接入電網將影響電力市場的競爭結果。首先,探討了電動汽車參與電力市場的模式。然后,通過電動汽車運營商來統一管理電動汽車群,并參與電力市場競爭,建立了計及電動汽車的電力市場古諾均衡模型。其中考慮電動汽車群作為價格接受者和價格影響者參與電力市場的情況。最后,給出的算例分析驗證了上述模型方法的有效性,并表明:電動汽車群的充放電套利行為對電力市場價格具有明顯的"削峰填谷"效果,能增加社會福利。當電動汽車群作為價格影響者參與電力市場時,其會持留部分充放電套利容量,因而其對市場價格的"削峰填谷"和社會福利改善效果會減弱。
2993-2998
電網技術雜志新能源與分布式發電

采用串聯網側變換器的雙饋風電系統高電壓穿越控制策略

摘要:針對采用串聯網側變換器的雙饋風電系統電機定子端電壓靈活可控的特點,提出了適用于該系統的對稱高電壓穿越控制策略。該策略通過控制串聯網側變換器,實現電網電壓對稱驟升時發電機定子電壓保持不變,從而抑制定子磁鏈的暫態直流分量,使得電機轉子過電壓及過電流得到有效抑制,且可有效減小發電機電磁轉矩及功率的波動。在變流器電流容量的約束下,故障期間通過控制轉子側變換器與并聯網側變換器吸收無功功率,可實現該系統對電網的故障暫態無功支持。仿真結果表明,所提控制策略既能保證在電網發生對稱驟升故障期間雙饋風電系統不脫網運行,又可使該系統為電網電壓的恢復提供無功支持。
3037-3044
電網技術雜志直流輸電與直流電網

風電場直流并網的拓撲結構研究

摘要:直流并網結構可以有效避免傳統交流并網結構中能量轉換效率低、靈活性差的缺點。通過對各類典型直流并網風電場的拓撲結構進行分析,從能耗、建設成本和適用性等方面,概述了應用變流器作為電能轉換環節的各直流并網風電場特性,重點分析了直流升壓型的并網拓撲結構,并將各直流并網結構相互對比,剖析了不同結構的優缺點。與傳統結構相比,風電場直流并網的結構易實現單位功率因數控制,擁有良好的長遠距離輸電能力,具有很強的可控性和穩定性。
3065-3070
電網技術雜志直流電網基礎理論及關鍵技術

用于直流電網的大容量DC/DC變換器研究綜述

摘要:發展高壓直流電網是解決電能大容量遠距離傳輸及大規模可再生能源匯集的有效手段,高壓大容量DC/DC變換器是實現不同電壓等級的直流電網線路之間互聯的關鍵設備,也是制約直流電網推廣的主要技術瓶頸之一。然而已發表的研究工作主要集中于DC/DC變換器在中低壓小功率應用,其在高壓大容量場合的應用研究較少。為此,首先分析了高壓直流電網對大容量DC/DC變換器的技術需求,然后系統回顧了高壓大容量高增益DC/DC變換器拓撲的國內外研究現狀,并總結了各類DC/DC變換器的特點及其在未來高壓直流電網中的應用前景。在此基礎上指出了高壓直流電網用的大容量DC/DC變換器亟待研究的關鍵問題。所述內容為未來高壓直流電網技術的研究和工程化應用提供了一定的技術參考。
670-677

適用于直流配電網的測距式保護

摘要:提出了一種測距式保護,以保障基于電壓源換流器的直流配電網安全可靠運行。在概述直流配電網拓撲結構的基礎上,分析了雙極短路故障各階段電氣量特征,重點探討了R-L模型算法用于直流線路測距時在變量獲取方法和數值穩定性兩方面存在的局限性,并相應提出了新型變量獲取方法以及提高算法數值穩定性的辦法。仿真結果驗證了所提保護算法的可行性,保護動作時間在20 ms以內,在40 d B白噪聲情況下,測距誤差仍保持在1%以內,區外故障時可靠不動作。所提保護利用常規采樣頻率即可較好地滿足直流配電網對保護速動性與選擇性的需求。
719-724

基于運行模式與運行指標綜合評價的直流微電網優化配置

摘要:以低壓直流微電網為對象,研究了其容量優化配置方法。針對直流微電網需要采用并網變換器與電網連接的特點,考慮并網變換器容量限制和上網電價等因素,以系統投資費用、運行和維護費用最低為運行目標,同時設置蓄電池荷電狀態、負載失電率、系統能量過剩率以及可再生能源利用率等約束條件,利用粒子群優化算法對系統的最優配置進行求解。在分析直流微電網運行方案的基礎上,提出基于系統離網運行、并網運行及離并網切換運行3種情形的優化配置方法。考察不同負載失電率和可再生能源利用率下的系統等年投資與維護費用變化趨勢,同時利用優化配置結果對系統運行模式進行驗證。最后對不同運行模式與不同運行指標下的優化配置結果進行對比和分析。
741-748
電網技術雜志配用電大數據技術

基于智能配電網大數據分析的狀態監測與故障處理方法

摘要:針對當前智能配電網傳統保護方法存在的整定復雜、配合困難以及適應性差等問題,提出一種基于智能配電網大數據分析的狀態監測與故障處理方法。首先,根據網絡關聯矩陣以及區域差分規則,對各節點測控一體化終端采集的電流、功率數據進行預處理;然后,將預處理結果在時間以及空間上進行數據融合,并生成高維時空狀態監測矩陣;此后,將此矩陣進行多維尺度降維以及局部異常因子檢測,以計算出各節點的局部異常因子(local outlier factor,LOF);最后,根據各節點LOF值的大小以及節點關聯關系,實現故障的檢測與定位。文中不僅給出了配電網線路故障的判據,還提出了傳感器故障場景下的防誤動判據。RTDS半實物閉環測試驗證了所提方法的有效性。
774-780
電網技術雜志可再生能源發電與綜合消納技術

基于模糊序優化的風功率概率模型非參數核密度估計方法

摘要:風功率概率分布模型的研究對于風電場規劃以及運行都具有重要意義。提出了一種基于模糊序優化的風功率概率密度模型非參數核密度估計方法。該方法利用風電運行數據樣本構建風功率概率密度的非參數核密度估計模型;然后建立用于模型帶寬選擇的多目標優化模型;最后利用模糊序優化對帶寬優化模型進行求解。實際算例結果表明,所提建模方法完全由樣本數據驅動,不需要對概率密度模型進行先驗主觀假設,因而具有更高的建模精度和更強的適用性。
335-340

基于頻譜分析的微網混合儲能容量優化配置

摘要:為含多種分布式電源的微網系統配置適當容量的儲能,可有效提高微網供電的可靠性和靈活性。針對風光互補獨立微網系統,考慮儲能設備的運行特性對其循環使用壽命的影響,對微網儲能容量優化配置進行了研究。在對微網凈負荷功率進行頻譜分析的基礎上,提出了協調蓄電池與超級電容器運行的微網系統功率分配策略。通過分析儲能系統的成本結構,建立了以儲能系統年綜合最小成本為目標函數,同時考慮儲能充放電功率、剩余電量等約束條件的微網混合儲能容量優化模型。實例驗證了所提方法的技術合理性和經濟實用性,為微網儲能規劃設計提供了理論依據和技術支持。
376-381
電網技術雜志低碳電力技術

計及碳排放的含風電場電力系統隨機可用輸電能力協調決策

摘要:新能源的大規模并網對電力系統的低碳減排具有重要意義,但電能的遠距離輸送也給電力系統安全穩定帶來了挑戰,其中可用輸電能力(available transfer capability,ATC)是評價系統安全裕度的重要指標。在低碳減排背景下,如何協調決策ATC與碳排放之間的關系具有現實意義。建立了一種基于機會約束規劃并計及碳排放約束的隨機ATC協調決策模型。通過多目標規劃優化決策ATC與碳排放,采用法線邊界交叉法求解該多目標優化問題。針對風電出力的不確定性,構造隨機ATC的機會約束規劃模型,采用基于半不變量法和原對偶內點法的啟發式算法進行求解。最后采用IEEE 30節點系統及某地區實際電網驗證所提模型的有效性和實用性。結果表明,所提模型協調了電力系統安全性與環保性之間的關系,對運行調度人員具有指導意義。
405-411

國內微電網項目建設及發展趨勢研究

摘要:微電網作為堅強智能電網的重要組成部分,能夠高效地集成各種分布式能源,提高可再生能源的滲透率,彌補大電網供電集中的缺陷,因此近年來備受關注和發展。由于我國微電網研究起步晚,技術、標準和推廣性尚不成熟,仍處于實驗和摸索階段。因此根據現有的文獻資料,首先簡要說明微電網的定義、分類、用途及結構,然后分析了中國微電網試點項目建設情況及特點,最后結合我國現有微電網特點及科研現狀總結了我國微電網的發展趨勢。
451-458
電網技術雜志基于MMC的柔性輸電技術

模塊化多電平換流器的拓撲和工業應用綜述

摘要:模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)在高壓大功率系統領域已展現出極其重要的工程應用前景。首先介紹了典型MMC的電路拓撲和工作原理,然后分別從子模塊級拓撲和系統級拓撲2個方面,系統回顧了MMC拓撲的國內外最近研究進展,總結了MMC在柔性直流輸電、電力傳動、高壓直流功率變換、電能質量問題治理等工業領域的工程應用現狀。在此基礎上指出MMC今后亟待研究的關鍵問題。相關研究結果表明,MMC在電力系統中具有廣泛的應用前景,是未來中高壓大功率系統的重要發展方向之一。
1-10

MMC-HVDC系統直流側故障暫態特性分析

摘要:近年來,國內外對模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)的研究主要集中于系統建模仿真、控制系統設計等方面。對基于模塊化多電平換流器的高壓直流輸電系統(modular multilevel converter based high voltagedirect current system,MMC-HVDC)直流線路故障的研究也僅是在簡單的故障定性仿真分析上。為了比較精確地定量分析MMC-HVDC系統直流側故障瞬間電氣應力的暫態特性、短路故障狀態下的等值電路模型,分析了系統直流側故障的機理,給出了故障電壓、電流的數學表達式。基于RT-LAB軟件搭建了雙端MMC-HVDC仿真模型,驗證了故障暫態特性分析的結果,單極接地故障使得直流非故障極的對地電壓與換流站交流側的相電壓增大;雙極短路故障會引起換流站的橋臂產生嚴重的過電流現象;單極斷線故障會導致整流站很大的直流電壓變化率,引起嚴重直流過電壓。針對上述問題,文章結合分析結果給出了相應的故障保護要求和策略。
40-46

適用于直流電網的組合式高壓直流斷路器

摘要:模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)在直流電網中具有較大的應用潛力。當前各類MMC拓撲中,半橋型MMC具有最佳的經濟效益,但缺乏直流故障清除能力。目前主要有兩種直流故障清除方法:一種是采用具有直流故障清除能力的子模塊,但會引入額外的功率損耗,同時,需要通過閉鎖MMC來達到清除直流故障的目的;另一種是采用混合式高壓直流斷路器,它具有快速隔離直流故障的能力,但投資費用較大。為有效解決上述弊端,提出一種組合式高壓直流斷路器,并對其控制時序進行了研究。組合式直流斷路器以混合式直流斷路器為設計背景,對其主要設備進行重新配置并加以改進,更加適用于多端柔性直流輸電系統及直流電網。在保證同等直流故障處理能力的前提下,相比混合式高壓直流斷路器,其投資成本大幅度降低。為驗證組合式直流斷路器的有效性,在PSCAD/EMTDC內建立了一個三端單極直流網絡模型。仿真結果驗證了組合式直流斷路器在隔離直流線路故障方面的可行性和有效性。
70-77
電網技術雜志特約專稿

特高壓同步電網安全性論證

摘要:根據《電力系統安全穩定導則》,從短路電流、靜態安全性、暫態穩定性、動態穩定性等方面,校核了特高壓同步電網方案的安全穩定性;根據《電力安全事故應急處置和調查處理條例》要求,校核了可能發生的自然災害導致的電網嚴重故障下,特高壓同步電網的承受能力及可采取的措施;根據第3道防線的設置原則和要求,分析了由低頻減載、低壓減載和解列控制構成的第3道防線在特高壓同步電網的適應性。結果表明,特高壓同步電網安全性滿足《電力系統安全穩定導則》的要求,承受嚴重故障能力強,第3道防線可有效控制事故范圍,避免出現大停電;采用基于廣域同步量測信息的自適應解列、交直流協調控制等技術可以進一步提高系統的安全性。
97-104

期刊名稱:電網技術

期刊級別:北大核心期刊

期刊人氣:5680

雜志介紹:
主管單位:國家電網公司
主辦單位:國家電網公司
出版地方:北京
快捷分類:工業
國際刊號:1000-3673
國內刊號:11-2410/TM
郵發代號:82-604
創刊時間:1957年
發行周期:月刊
期刊開本:A4
下單時間:1-3個月
復合影響因子:2.821
綜合影響因子:2.389
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