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以双馈风力发电机(双馈风机)为代表的风力发电短路电流特性与同步机不同,其故障前后等效阻抗不一致,导致含高比例风电系统的短路电流计算不准.为此,提出一种适用于风电高渗透下的大规模电网短路电流快速计算方法及抑制策略.首先,通过分析双馈风机转子侧动态响应特征,量化了双馈风机故障前后等效阻抗变化,并修改系统节点阻抗矩阵.然后,将故障限流器(FCL)等效为并联阻抗,从而避免了节点阻抗矩阵的求逆运算,提出阻抗单元迭代配置方法合理配置FCL并抑制短路电流.结果表明:所提方法可实现含风电系统短路电流的抑制,相对于其他方法,所需FCL数量更少、容量更小,且计算效率更高.
双馈风力发电机短路电流限流器节点阻抗矩阵
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智能办公电器广泛应用致使耗电需求持续增长,现有低压配电系统因过流不耐受及响应速度慢等问题,难以保障安全可靠运行.本研究提出采用真空断路器+暂态抑制半导体(Transient Suppression Thyristor,TST)阀片+快切开关作为限流集成装置,并结合具备"信息采集—比较判别—命令下达"循环协同控制功能的分段控制单元的方法,以准确有效处理故障.试验表明,优化设计后可达到最大运行短路电流(31.5 kA)的技术指标,故障切除时间缩短至 10.8 ms 以内,并降低闪变及电能损耗等问题的发生;连续无故障运行时间达120 h.该方案有效提升了配网保护性能及可靠性,为同类工程提供参考.
故障电流限制技术低压开关电器保护性能配电系统改造
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针对电压跌落故障引发的虚拟同步发电机电流越限以及故障期间并网稳定运行难题,本文提出一种融合动态功率指令调节与虚拟阻抗限流的低电压穿越控制策略.该方法通过实时监测电网电压跌落深度,依据并网标准生成无功功率指令,优先为电网提供无功支撑以推动电压恢复;在满足过流约束条件下,对有功电流参考值进行优化,实现有功功率的自适应降额和平稳输出.同时,通过引入虚拟阻抗反馈机制,根据输出电流动态调整虚拟阻抗参数,有效抑制暂态冲击电流,增强系统在故障穿越期间的运行稳定性.仿真结果表明本策略在满足逆变器严格电流约束条件的同时,能够最大限度地提供电压支撑,从而实现低电压穿越过程中的稳定控制.
虚拟同步发电机低电压穿越动态虚拟阻抗故障电流限制
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半桥型模块化多电平高压直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)系统的直流线路短路故障后,仅通过挖掘 MMC 换流站的限流潜力难以平衡直流限流和桥臂过流矛盾.针对该问题,提出一种混合型限流方法,在故障后依次投入减少子模块数目的控制限流和串联桥臂阻尼模块的设备限流,以平衡直流限流和桥臂过流矛盾;理论分析控制限流机理,指出在极端工况下,不同限流程度的控制限流均无法避免与强交流相连的桥臂绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar translator,IGBT)闭锁;从桥臂过流约束推导控制限流的参数边界,给出设备限流配合的启动时刻,根据桥臂电流变化自适应串联不同数目的桥臂阻尼模块,以较小成本达到较好限流效果.测试结果表明,相比其他混合型限流方法,所提的限流方法最高可将桥臂电流峰值降低 30.71%,其峰值电流低于 IGBT安全边界.
故障限流半桥型模块化多电平换流器控制限流设备限流混合型限流
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随着高比例可再生能源装机容量的增加,构网型换流器的同步稳定能力对电力系统的同步稳定性影响日益显著.当系统发生如电压重度跌落、大容量负荷投入和接地故障等大扰动时,故障电流会急剧增大,进而对电力电子设备和系统稳定性造成威胁.因此对故障电流的有效限制是保证电力系统稳定运行的关键措施之一.然而,传统的电流限幅控制策略减少了故障期间的功角减速面积,削弱了构网型换流器的同步稳定能力.针对此问题,该文创新性地提出了一种基于改进漏斗控制的换流器故障电流限制策略.与传统的漏斗控制不同,该文通过合理设计漏斗边界,能够使系统在对称故障和不对称故障期间,有效地维持故障电流的三相对称性.同时,故障电流幅值能够限制在 0.8～1.1(pu),使得构网型换流器具备良好的同步稳定能力.通过理论分析证明了所提限流策略的有界性,基于实时数字仿真系统的硬件在环实验验证了所提策略的有效性.
构网型换流器直流电压同步控制电流限幅漏斗控制
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针对 10kV变电所配电系统中断路器保护整定与调度控制协同不足的问题,本文提出了一种基于三段保护整定策略与调度优化控制的综合方法.通过分析断路器速断、延时过流及接地保护的整定原则,结合超导限流器动态故障电流限制技术和多源特征融合的设备状态识别方法,实现了故障电流快速抑制与故障预警.基于断路器动作逻辑与调度系统数据联动,构建了实时状态诊断与智能调度响应机制.在高动作频率场景下,结构优化断路器寿命达42000 次,是传统断路器的2.76 倍,磨损率降低至24%,接触电阻变化降低74%.故障恢复实验中,所提方法平均恢复时间为 8.2～15.3ms,比传统方案缩短 62%～68%,恢复时间波动控制在±0.8ms内.结果表明,该方法显著提升了 10kV变电所故障响应速度和设备耐久性,增强了电网运行的安全性与稳定性.
10kV变电所故障恢复电网调度优化控制
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直流断路器和故障限流器是具有非线性响应的典型新型直流保护设备,其暂态时间尺度在直流短路故障中可达微秒级,因此有必要在仿真中采用小步长方法.现有非线性仿真方法很难兼顾仿真精度和仿真速率,这将直接影响分析效果并限制适用范围.基于此,该文提出"实元件"、"虚元件"概念,阐述其在非线性元件建模中的应用方法.采用自适应调整等效导纳和历史电流源参数的方式对非线性/时变元件进行等效变换,精确地在恒导纳约束下实现非线性元件建模.所提方法还具有无需网络解耦和迭代等优点.算例测试表明,所提方法在 1 μs 小步长下可精确高效地实现多种新型直流保护设备的非线性仿真,相比于传统方法提高仿真精度并且减少求解用时.
小步长仿真非线性元件直流断路器故障限流器恒导纳虚元件
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为提高故障时下垂控制型逆变器暂态稳定性,提出一种兼顾功角稳定和故障电流限制的控制策略.为实现系统功角稳定,该策略在有功-频率控制环中嵌入功角同步算法,通过调节逆变器输出频率达成目标;针对无功-电压控制环,采用二次调节机制对电压指令值进行修正,在精准控制逆变器输出电压的同时,实现输出电流向安全阈值范围的约束.同时,分析了功角稳定控制对限制逆变器输出电流的影响,证明功角稳定控制和输出电流限幅控制存在相互配合关系.最后,通过仿真验证了所提方法的有效性.
下垂控制型逆变器暂态稳定性低压穿越功角稳定控制输出电流限幅控制功角同步算法
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首先在分析构网型直驱风电机组功角与电流暂态特性的基础上,阐释功角失稳与过电流的产生机理及其相互影响.由此提出一种计及功角稳定与故障限流的暂态协调控制策略,通过在构网控制的有功环路中构建不平衡功率补偿量以抑制功角增加,同时依据电流不越限目标整定无功指令以限制过流出现.不同暂态电压跌落深度的构网型直驱风电机组仿真测试以及与其他暂态控制策略相比,结果表明所提协调控制策略能有效抑制风电机组功角增加及失稳问题,并将输出的故障电流限制在允许范围内,可确保构网型直驱风电机组的稳定性和安全性.
风电机组构网控制永磁同步发电机功角稳定故障限流暂态协调控制
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常规低频输电系统不对称故障穿越控制技术存在不足,主要依赖电压、电流控制,未考虑谐振信号对故障控制的影响,无法满足低频输电系统的运行需求等问题.为此,本研究提出一种低频输电系统不对称故障穿越控制技术.该技术基于瞬时功率理论,提取输电系统不对称故障的低频功率特征,包括低频侧的功率、有功功率、无功功率等特征分量.通过设计负序虚拟导纳参数并将其整合融入负序控制回路,结合对称分量理论对正序和负序电流控制路径进行分析,采用比例-积分(proportional-integral,PI)控制器和准比例谐振(proportional-resonant,PR)控制器分别调控正序和负序电流,从而实现对不对称故障下低频输电系统的稳定控制.结果表明,该技术在响应时间(8～12 ms)、故障穿越成功率(99%)、电容电压均衡度(98%～99%)等关键指标上均显著优于对比测试方法,能有效将故障电流限制在±3 kA以内,提升低频输电系统的稳定性,具有较好应用前景.
低频输电系统不对称故障故障穿越控制技术
