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悬垂线夹内的架空地线在短路电流作用下可能导致局部过热并造成断线.架空地线断线会导致防雷作用失效,甚至直接导致相间短路.针对此,以一起 110 kV架空地线在悬垂线夹处的短路断线事故为例,通过对样品分析,确认电弧烧蚀与机械拉断并存的复合损伤特征.建立地线-悬垂线夹组件的多物理场耦合模型,量化分析焦耳热与电弧热 2 种热源的贡献程度.结果表明,短路电流在线夹内部产生的局部电弧是断线事故的主导原因.电弧的极端高温致使部分铝股熔融,并使钢芯温度升至上千开尔文,最终地线在正常运行张力作用下被拉断.该研究明确了此类事故的电热失效机制,可为架空线路的故障分析与防护提供理论依据.
架空地线悬垂线夹短路电流电弧烧蚀电热失效
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针对目前有源配电网故障定位方法中存在的容错性差、对闭环运行的配电网定位会出现误判等问题,利用各线路故障时正序过电流的方向和大小信息,提出了一种基于秩相关系数原理的有源配电网相间故障定位方法.文中根据测量点状态信息划分出疑似故障区域,降低解空间维度,建立期望测量点秩次函数,基于秩相关系数的原理提出一种新的适应度函数;然后采用改进的二进制海洋捕食者算法(improved binary marine predators algorithm,IBMPA)求解适应度函数最小值,搜索故障馈线,在IEEE123 节点有源配电网中进行仿真测试,测试结果表明该故障定位方法在单点故障和两点故障时都能够准确定位故障馈线,并且对畸变信息有较高的容错性,在存在过渡电阻及联络开关闭合形成环网等情况下都可以保证定位的准确性.
有源配电网相间故障定位正序过电流秩相关系数适应度函数
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分布式光伏接入配电网造成故障电流双向流动,保护需配置方向元件以避免误动.对于传统0°接线和90°接线的功率方向元件,分别从不同相间短路故障类型、分布式光伏是否具备低电压穿越控制策略的角度,定量分析了保护安装处电压和电流之间的相位差随光伏容量及故障位置的变化规律,结果表明分布式光伏会使传统功率方向元件灵敏性降低甚至发生误判.为解决该问题,结合电压和电流故障特性,提出了基于故障相相间电压和相电流差的新接线方式,并给出了该接线的最大灵敏角整定方法,极大地改善了功率方向元件性能.理论分析和仿真验证表明,受分布式光伏影响,传统接线的功率方向元件存在适用性问题,而故障相相间接线能够准确判断正、反方向故障,且具有更好的灵敏性.
继电保护配电网分布式光伏功率方向元件适用性故障相相间接线
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以光伏为代表的逆变型分布式电源(IIDG)以T接方式并网导致配电网中原有距离保护装置存在不正确动作风险,据此,提出一种适用于IIDG-T接的配电线路自适应距离保护原理.首先,结合IIDG故障输出特性分析IIDG-T接的配电网中传统距离保护误动、拒动原因;其次,基于故障等值网络探究IIDG-T接的配电线路故障电气量的演变规律;最后,针对三相短路和两相相间短路两类故障场景构建了完备的自适应距离保护方案.仿真结果表明,所提方案仅需依托本地量测信息即可自适应调整定值,可降低配电网通信成本,同时所提方案不受IIDG-T接容量、出力波动、故障位置及类型的干扰,在IIDG-T接的有源配电网场景中具有良好的适用性.
分布式电源配电网继电保护T接分支距离保护自适应整定
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构网型逆变电源在高比例新能源电力系统的地位至关重要.当构网型逆变电源送出线路发生故障,特别是端口电压跌落程度较深时,会产生较大的暂态过电流,对逆变器的设备安全造成影响,因此需要保护快速动作来切除故障.该文首先分析了具有电压电流双环控制结构的构网型逆变电源在故障发生初瞬控制系统发生的变化,之后针对构网型逆变电源送出线路,建立了逆变电源接入线路的等效模型.通过上述模型分析了送出线路发生故障后,逆变器端的电压暂态频率特征,并根据该特征设计了针对三相短路故障与两相相间短路的构网型逆变电源送出线路距离保护方案.该文提出的保护方案使用故障后的暂态信息,具有良好的速动性,能较好地适应构网型逆变电源送出线路,PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提方案的有效性.
距离保护暂态故障特征构网型逆变电源送出线路保护原理新能源电力系统
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针对以光伏为代表的逆变型分布式电源接入导致配电网传统三段式过电流保护可能出现拒动或误动的问题,本文提出一种有源配电网保护整定方法,并进行对应的分布式电源准入容量分析.首先考虑相间短路故障类型、故障位置和运行方式的影响,分析了有源配电网发生相间短路故障时故障电流序分量、故障相电流以及故障相相间电流的变化规律.在此基础上,采用聚合同一线路多个分布式电源的有效简化方式,将分布式电源输出电流及其并网位置的影响综合考虑到保护整定中,并结合传统三段式过电流保护整定思路,提出了基于故障相相间电流的有源配电网电流保护整定方法.进一步,结合保护的选择性和灵敏性约束,给出了保护上游、保护范围内和保护范围下游分布式电源准入容量计算方法.通过 PSCAD/EMTDC 进行有源配电网建模和故障仿真,验证了故障特性分析结果的正确性和所提保护整定方法的有效性.
逆变型分布式电源配电网故障特性故障相相间电流电流保护整定准入容量
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为有效解决配电导线上抗舞间隔棒容易与导线分离、线路舞动的问题,文章设计了 1种避振、抗舞动的改进型弹簧阻尼装置.介绍了该装置的阻尼元件和工作原理,提出了综合考虑弹簧的刚度系数、固有频率、自激响应频率以及设备材质的优劣来设计抗舞动阻尼装置的方法.结果表明,在避振弹簧和抗舞弹簧的特有频率下不再排除导线微风振动以及覆冰舞动的频率范围内,共振不会发生.该装置能有效防止导线舞动,降低出现相间短路跳闸的风险,适用于配电线路的安全运行.
间隔棒阻尼元件避振弹簧抗舞动
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配电线路是保证用户供电可靠的最后一环,在电网中具有不可替代的作用.10kV线路落鸟起飞过程中的上下舞动、侧向风力等引起导线的横向波动等均会导致线路产生自激振荡、引起相间短路跳闸、导线烧伤断线、金具绝缘损伤等严重安全问题.对此,文章研制1种既不会干扰电网运行,又简单可靠稳定的线路相间绝缘间隔棒,避免线路舞动等导致相间短路事故.文章对间隔棒的自锁机构、绝缘杆、端头部分进行了介绍,为验证所研制的间隔棒性能,建立模拟试验并从间隔棒的组装时间、线路装设时间2个角度进行分析.结果表明,所研制的相间间隔棒现场组装时间、装设时间均小于传统的相间间隔棒,满足实际现场使用需求.
10 kV配网线路间隔棒带电安装
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配电网故障自动处理是配电自动化的核心功能,也是提高供电可靠性的关键技术手段.从故障类型与技术路径双维度展开:按相间短路、单相接地和断线故障3类故障分述,沿集中智能、分布智能和就地智能3条路径分析.相间短路故障处理最为成熟:集中智能的矩阵算法与容错定位方法已沿用至今,分布智能从引进国外重合器配合模式发展到"合闸速断""智能分布式"等本土创新,就地智能的多级继电保护配合已形成典型模式并大规模应用.单相接地故障处理近十年取得突破:暂态量法与稳态量法联合检测已成为工程主流路线,电压熄弧选线实现了不中断供电的快速熄弧与选线.断线故障定位成熟最晚,电流检测法不需通信但定位精度有限,电压检测法定位精度高但依赖主站通信,两者各有适用条件.贯穿3类故障处理的关键支撑是系统级现场测试技术,其突破直接推动了故障处理从"原理可行"到"工程实用"的跨越.3种智能模式协调配合的故障处理格局已经形成,系统级测试技术是保障实用化的关键支撑.全线速断保护、自适应重合闸、自适应定值动态调整、潜伏性缺陷监测与治理、低压电气火灾防治和漏电保护等前沿方向已有研究进展,但距工程实用仍有距离.
配电网配电自动化馈线自动化相间短路故障单相接地故障断线故障继电保护现场测试技术
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作为中远距离海上风电并网、大规模陆上新能源基地汇集的高效解决方案,柔性低频输电系统在提升输电容量、降低输电损耗等方面具有显著优势.然而,受模块化多电平矩阵换流器(modular multilevel matrix converter,M3C)故障穿越控制策略影响,工频线路发生相间短路故障时,比相式距离保护存在明显的拒动/误动风险.文中揭示M3C控制策略对距离保护动作性能的影响机理;在此基础上,提出基于无功电流优化注入的M3C故障穿越协同控制策略,综合考虑保护性能提升、换流器过流限制及子模块电容过电压约束等因素,构建包含重合闸控制与故障恢复的完整控制策略.仿真结果表明,所提无功电流注入协同策略能够显著提升距离保护动作性能,保障其区内可靠动作、区外可靠不动作,而且不会对系统/换流器过压、过流等方面产生不利影响.
柔性低频输电比相式距离保护控保协同无功电流注入电容电压均衡
