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磁控式并联电抗器容量调节暂态过程及其对匝间保护的影响

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电工技术学报 2021年第5期36卷 1052-1063页

作者：郑涛刘校销新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

磁控式并联电抗器(MCSR)可实现无功功率的大范围平滑调节,但现有研究中MCSR容量调节暂态特性及其对保护的影响尚不清晰。因此,该文对MCSR容量调节过程展开研究,首先分析了磁控式并联电抗器的稳态运行特性,引入磁饱和度概念,在此基础上,... 详细信息

磁控式并联电抗器(MCSR)可实现无功功率的大范围平滑调节,但现有研究中MCSR容量调节暂态特性及其对保护的影响尚不清晰。因此,该文对MCSR容量调节过程展开研究,首先分析了磁控式并联电抗器的稳态运行特性,引入磁饱和度概念,在此基础上,对其容量调节暂态过程特性展开讨论。调容暂态过程中,由于心柱间磁饱和度的差异,三相控制绕组电流及控制绕组总电流的基波分量将会增加,导致基于控制绕组总电流基波分量的匝间保护误动。为解决该问题,根据MCSR调容过程中三相控制绕组电流基波分量平均值近似相等的特点,利用三相控制绕组电流基波分量差异度,可以准确识别出容量调节过程,从而有效解决了MCSR容量调节过程中匝间保护误动的问题。基于Matlab/Simulink的仿真及1.5kV MCSR样品的动模实验,验证了所提方案的正确性。

关键词：磁控式并联电抗器容量调节磁饱和度控制绕组电流匝间保护

基于波形自相关的磁控式并联电抗器合闸防误动方案

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电力系统自动化 2019年第24期43卷 156-164页

作者：郑涛刘校销新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

磁控式并联电抗器(MCSR)容量大范围平滑可调,是解决超/特高压电力系统无功、电压控制难题的有效措施,MCSR的安全稳定运行关系到系统的无功平衡和电压稳定。针对MCSR预励磁合闸导致基于总控电流基频分量的匝间故障保护误动的问题,提出了... 详细信息

磁控式并联电抗器(MCSR)容量大范围平滑可调,是解决超/特高压电力系统无功、电压控制难题的有效措施,MCSR的安全稳定运行关系到系统的无功平衡和电压稳定。针对MCSR预励磁合闸导致基于总控电流基频分量的匝间故障保护误动的问题,提出了基于分相控制绕组电流波形自相关分析的合闸防误动方案。首先分析了MCSR在正常运行、预励磁合闸、匝间故障等工况下分相控制绕组电流的波形特征,利用计及了幅值差异的分相控制绕组电流及其延迟半周期的改进波形自相关系数,构成了合闸防误动方案,基于MATLAB/Simulink的仿真实验验证了方案的有效性。

关键词：磁控式并联电抗器预励磁合闸匝间故障相关函数防误动保护方案

基于等效漏电感参数辨识的磁控式并联电抗器匝间故障保护方案

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电工技术学报 2020年第1期35卷 134-145页

作者：刘校销郑涛黄婷华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 国网江西省电力有限公司南昌供电分公司南昌330002

磁控式并联电抗器(MCSR)可实现容量大范围平滑调节,是解决超/特高压输电系统无功及电压控制难题的有效措施。匝间短路是MCSR的一种常见故障,由于其特殊的铁心结构以及绕组联结方式,故障绕组和非故障绕组之间存在复杂的电磁耦合关系,MCS... 详细信息

磁控式并联电抗器(MCSR)可实现容量大范围平滑调节,是解决超/特高压输电系统无功及电压控制难题的有效措施。匝间短路是MCSR的一种常见故障,由于其特殊的铁心结构以及绕组联结方式,故障绕组和非故障绕组之间存在复杂的电磁耦合关系,MCSR匝间故障的准确判别具有一定挑战性。针对该问题,提出一种基于等效漏电感参数辨识的MCSR匝间故障保护方案。基于MCSR网侧与控制侧、补偿侧的电压回路等效电路,推导得到相应的等效漏电感参数辨识模型,通过递推最小二乘法实时辨识等效漏电感参数,利用其在匝间故障时变化明显以及故障相与非故障相的差异特征,构建基于等效漏电感参数变化率和三相差异度的匝间保护方案。此外,该方案还可以根据故障后等效漏电感参数的大小关系,进一步实现故障绕组的判别,最后基于Matlab/Simulink的大量仿真,验证了该方案的有效性。

关键词：磁控式并联电抗器漏电感参数辨识递推最小二乘法匝间故障保护方案

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磁控式并联电抗器内部故障仿真分析

高压电器 2021年第6期57卷 152-161页

作者：郑涛于凯刘校销华北电力大学电气与电子工程学院北京102200

磁控式并联电抗器(MCSR)作为电网中十分重要的无功补偿设备,具有平滑调节容量,消除操作过电压和潜供电流的作用。文中利用Ansoft Maxwell软件搭建了二维有限元模型,并使用外电路编辑器作为有限元激励源,通过仿真网侧绕组接地故障、网侧... 详细信息

磁控式并联电抗器(MCSR)作为电网中十分重要的无功补偿设备,具有平滑调节容量,消除操作过电压和潜供电流的作用。文中利用Ansoft Maxwell软件搭建了二维有限元模型,并使用外电路编辑器作为有限元激励源,通过仿真网侧绕组接地故障、网侧绕组匝间故障、控制绕组接地故障、控制绕组匝间故障,分析了在这4种不同故障情况下磁控式并联电抗器的工作特性。

关键词：磁控式并联电抗器仿真模型构建铁心结构匝间故障接地故障

MMC-HVDC系统故障性涌流的产生机理及影响

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电网技术 2022年第9期46卷 3550-3559页

作者：郑涛何瑞刘校销潘志远新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 荷语鲁汶大学电气工程系比利时鲁汶3001

针对模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter high-voltage direct-current,MMC-HVDC)阀侧单相接地故障可能引发的换流变故障性涌流问题,该文研究了MMC闭锁前后不同阶段的换流变阀侧接地故障特征,并在此基础上分... 详细信息

针对模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter high-voltage direct-current,MMC-HVDC)阀侧单相接地故障可能引发的换流变故障性涌流问题,该文研究了MMC闭锁前后不同阶段的换流变阀侧接地故障特征,并在此基础上分析了故障性涌流的产生机理及特征,及其对网侧交流断路器开断时间与换流变差动保护的影响。研究结果表明:故障发生后,上桥臂子模块电容持续充电并引发严重过电压,而下桥臂故障回路中幅值较大且衰减缓慢的直流分量持续流向换流变,导致换流变铁心发生饱和并产生故障性涌流。故障性涌流的产生加快了网侧电流过零点的出现,可改善阀侧单相接地故障引起的网侧交流断路器延时断开的问题。同时大量直流分量的侵入将引发换流变铁心深度饱和,可能导致换流变阀侧区外接地故障时差动保护误动。最后,以±320kV厦门柔直工程为背景,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的准确性。

关键词：模块化多电平换流器换流变压器故障性涌流交流断路器差动保护

磁控式并联电抗器匝间保护新原理及其适应性研究

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磁控式并联电抗器匝间保护新原理及其适应性研究

作者：刘校销华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

磁控式并联电抗器(Magnetically controlled shunt reactor,MCSR)作为超/特高压输电系统中重要的无功补偿设备,其安全与稳定运行对于系统的无功平衡及电压稳定至关重要。然而,MCSR本体结构复杂,绕组匝间故障几率高,在交直流励磁的共同... 详细信息

磁控式并联电抗器(Magnetically controlled shunt reactor,MCSR)作为超/特高压输电系统中重要的无功补偿设备,其安全与稳定运行对于系统的无功平衡及电压稳定至关重要。然而,MCSR本体结构复杂,绕组匝间故障几率高,在交直流励磁的共同作用影响下,匝间故障特性与固定式高抗不同,增加了匝间保护设计的难度。本文以MCSR匝间保护为核心,围绕当前匝间保护配置及性能分析、合闸暂态特性及其对匝间保护的影响与对策、容量大范围调节特性及其对匝间保护的影响与对策、基于等效漏电感参数的匝间保护新原理四部分展开研究。首先,在介绍MCSR的工作原理及模型搭建的基础上,对当前MCSR匝间保护配置及其性能展开了研究。研究发现,MCSR匝间保护尚有以下问题待解决:①匝间保护可靠性、灵敏性不足;②复杂运行工况下匝间保护的适应性不明确。然后,针对MCSR的一种复杂工况—合闸暂态过程,研究了 MCSR合闸暂态特性及其对匝间保护的影响及对策。分析了 MCSR合闸场景下主要电气量的暂态特性,发现基于总控电流基波分量的匝间保护在合闸过程中容易发生误动。为解决上述问题,分别从频域和时域的角度,提出了基于控制绕组电流与总控电流基波分量比值以及基于控制绕组电流波形自相关的合闸防误动策略。仿真及试验结果表明,这两种策略有效解决了 MCSR合闸过程中匝间保护误动的问题。其次,针对MCSR另一种复杂工况—容量调节,研究了容量调节暂态特性及其对匝间保护的影响及对策。分析了容量调节过程中主要电气量的暂态特性,发现基于总控电流基波分量的匝间保护在在容量调节过程中易发生误动。为解决上述问题,根据调容过程中三相控制绕组电流基波分量近似相等的特点,构建了基于控制绕组电流基波分量三相差异度的容量调节识别判据。仿真及试验结果表明,所提方案有效解决了 MCSR容量调节中匝间保护误动的问题。最后,提出了一种基于等效漏电感参数辨识的MCSR匝间保护新原理。在构建等效漏电感参数计算模型的基础上,利用递推最小二乘法对等效漏电感参数进行辨识,最后利用故障前后等效漏电感参数的变化,提出了基于等效漏电感参数变化率及三相差异度的匝间保护新原理。仿真及试验结果表明,保护新原理解决了匝间保护可靠性、灵敏性不足的难题,在合闸、容量调节等复杂工况下适应性较强,且能识别故障绕组,对实际工程具有重要的参考价值。

关键词：磁控式并联电抗器匝间保护复杂工况预励磁合闸容量调节

同方学位论文库评论

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可消除过渡电阻影响的单相接地距离保护研究

电网技术 2017年第12期41卷 4045-4053页

作者：郑涛王可坛刘校销祁欢欢电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院) 北京市昌平区102211

针对过渡电阻使距离保护稳态超越或欠范围拒动的问题,提出了一种新型距离保护方案并深入分析了其可行性。首先,利用电压电流相量几何特性建立相似三角形,并据此构建故障距离百分比求解方程以消除过渡电阻的影响;其次,基于保护安装处负... 详细信息

针对过渡电阻使距离保护稳态超越或欠范围拒动的问题,提出了一种新型距离保护方案并深入分析了其可行性。首先,利用电压电流相量几何特性建立相似三角形,并据此构建故障距离百分比求解方程以消除过渡电阻的影响;其次,基于保护安装处负序测量电流与故障点电压相位关系,简化上述方程以解析求解故障距离。该方案仅利用单端电气量信息即可精确定位故障位置,可有效解决过渡电阻引起的距离保护拒动或超越的问题,PSCAD/EMTDC平台上的仿真实验验证了该方案的可靠性。

关键词：距离保护过渡电阻电压相量电流相量稳态超越

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适应于新能源接入的新型备自投方案

电网技术 2022年第11期46卷 4296-4304页

作者：郑涛王洪炳于晓军刘校销胡胜宽新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 国网宁夏电力公司宁夏回族自治区银川市750001 鲁汶大学电力工程系比利时鲁汶3001

备自投(busbar automatic transfer switch,BATS)是保证电力系统供电可靠性的重要措施之一,然而在“双高”系统下,新能源的“低穿”特征导致母线存在残压,传统备自投难以满足母线无压动作条件。因此,现有方案通常采取先切除新能源电源,... 详细信息

备自投(busbar automatic transfer switch,BATS)是保证电力系统供电可靠性的重要措施之一,然而在“双高”系统下,新能源的“低穿”特征导致母线存在残压,传统备自投难以满足母线无压动作条件。因此,现有方案通常采取先切除新能源电源,再启动备自投方式。为实现不切除新能源进行备自投,以进线备自投为例,在主供线路断路器分闸后,详细分析了新能源并网点电压及频率变化规律及其影响因素,在此基础上,针对“源大于荷”场景,提出了基于耗能电阻的新型备自投方案。通过在并网点根据功率不平衡度投入耗能电阻,实现了在不切除新能源的情况下的备自投。最后通过大量算例仿真验证了新型备自投方案的有效性和可行性。

关键词：备自投新能源并网策略交流耗能装置供电可靠性

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基于不平衡电压的磁控式并联电抗器控制绕组接地保护方案

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电力自动化设备 2021年第3期41卷 57-63页

作者：郑涛韦俊琪刘校销李怀强张健康王康达华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 国家电网西北调控分中心陕西西安710048

实际工程中对于特高压磁控式并联电抗器(MCSR)控制绕组接地故障配置直流母线过压保护,然而发生控制绕组端部接地故障时,母线极对地电压无交流过电压特征,导致保护无法识别该故障。针对该问题,分析了控制绕组接地故障及稳态运行、2种方... 详细信息

实际工程中对于特高压磁控式并联电抗器(MCSR)控制绕组接地故障配置直流母线过压保护,然而发生控制绕组端部接地故障时,母线极对地电压无交流过电压特征,导致保护无法识别该故障。针对该问题,分析了控制绕组接地故障及稳态运行、2种方式合闸、区外故障工况下母线极对地电压变化情况,基于此提出一种基于直流母线不平衡电压的控制绕组接地保护方案。该方案利用正、负极直流母线电压之和构造直流母线不平衡电压,基于故障下直流母线不平衡电压明显上升的特征识别故障。方案原理简单、易于实现,解决了现有保护无法识别控制绕组端部接地故障问题。在MATLAB/Simulink软件中搭建了750 kV三相MCSR仿真模型,大量仿真结果验证了该保护方案的有效性。

关键词：磁控式并联电抗器控制绕组接地故障直流母线不平衡电压控制绕组接地保护