新書推薦：
《
大历史学家——世界100位著名历史学家画传
》
售價：HK$
162.8
《
欧洲私法：1800-1914
》
售價：HK$
327.8
《
教琴日记
》
售價：HK$
66.0
《
西方国家安全理论演进
》
售價：HK$
85.8
《
记号132 制造时间：人类计时简史
》
售價：HK$
75.9
《
变形金刚全新漫画战火重燃+故土难归+绝境逢生（全3册）（能量块宇宙系列合订本，刚丝不容错过，美国漫画
》
售價：HK$
224.4
《
看见国家宝藏：60件国宝讲述中华文明
》
售價：HK$
140.8
《
闺思：宋元社会变迁下的女性与贞节观
》
售價：HK$
107.8
|
| 內容簡介： |
|
继电保护是保障电网安全运行的**道防线。《新能源电力系统继电保护原理》在论述新能源电力系统及其继电保护技术基本概念与研究现状的基础上，研究建立高压直流输电和柔性直流输电两种构成模式下的新能源送端系统暂态模型，提出新能源场站集电/送出线路保护方法、高压/柔性直流输电线路保护方法及受端系统保护方法，构建适应高压/柔性直流输电系统两种不同构成模式的直流重启策略，并进一步介绍新型保护方法在实际工程中的应用情况。
|
| 目錄：
|
|
目录前言第1章 绪论 11.1 新能源电力系统的背景 11.2 新能源电力系统继电保护研究及发展现状 41.2.1 新能源场站保护方法研究及发展现状 41.2.2 交流输电线路保护方法研究及发展现状 51.2.3 直流输电线路保护方法研究及发展现状 51.2.4 故障恢复方法研究及发展现状 61.3 本书的主要架构 6参考文献 8第2章 新能源机组故障暂态特性分析 112.1 新能源侧故障特性分析 112.1.1 半逆变型电源短路电流计算 112.1.2 逆变型电源短路电流计算 172.1.3 新能源场站交互特性分析 192.2 计及换相动作特性的高压直流换流站故障特征分析 222.2.1 换流站短路电流 222.2.2 换流器阀侧线电流微分与导通工况的关联关系 242.2.3 换相电感能量变化率计算模型 282.3 计及锁相环动态特性的柔性直流换流站故障特征分析 342.3.1 柔性直流换流器子模块建模 342.3.2 柔性直流换流站的故障暂态特性分析 37参考文献 48第3章 新能源电力系统送端系统保护方法 493.1 新能源场站集电线路保护 493.1.1 基于模电流差异的集电线路保护原理 493.1.2 算例分析 593.2 新能源场站送出线路保护 623.2.1 基于复合交互功率的送出线路保护原理 623.2.2 算例分析 773.3 高压直流送端交流线路保护方法 833.3.1 基于复合模功率差的交流线路保护 833.3.2 算例分析 953.4 柔性直流送端交流线路保护方法 983.4.1 基于高频电感差异系数的送端交流线路保护原理 983.4.2 算例分析 111参考文献 115第4章 新能源电力系统直流侧保护方法 1164.1 高压直流输电线路保护原理 1164.1.1 基于感性能量极性的高压直流输电线路保护方法 1164.1.2 算例分析 1284.2 柔性直流输电线路保护原理 1314.2.1 基于感性能量极性的柔性直流输电线路保护方法 1314.2.2 算例分析 1424.3 多端直流输电线路保护原理 1454.3.1 基于电匹配因子的多端直流输电线路保护方法 1454.3.2 算例分析 155参考文献 162第5章 新能源电力系统受端系统保护方法 1635.1 高压直流输电受端交流线路保护原理 1635.1.1 基于复合模分量的受端交流线路保护方法 1635.1.2 算例分析 1805.2 柔性直流输电受端交流线路保护原理 1875.2.1 基于电感参数识别的受端交流线路保护方法 1875.2.2 算例分析 1975.3 含分布式新能源的受端配电网保护原理 2025.3.1 基于逻辑量信息的受端配电网区域保护方案 2025.3.2 算例分析 209参考文献 212第6章 新能源电力系统故障恢复策略 2136.1 新能源经高压直流送出系统直流重启策略 2136.1.1 直流线路故障重启时序充电过程分析 2136.1.2 基于*小二乘拟合的瞬时/永久性故障判别方法 2206.1.3 算例分析 2226.2 新能源经柔性直流送出系统直流重启策略 2256.2.1 基于故障参数识别的故障重启方案 2256.2.2 算例分析 2296.3 新能源经直流送出系统交流重合闸策略 2346.3.1 基于参数识别的交流线路单相故障恢复策略 2346.3.2 算例分析 242参考文献 248第7章 新能源电力系统保护成套装置应用情况 2497.1 新型保护构成模式 2497.1.1 新能源电力系统新型保护构成模式 2497.1.2 异常数据实时校核与缺失数据自适应替代技术 2527.2 新型成套保护装置工程应用 2577.2.1 新型保护系统装置开发 2577.2.2 新型保护系统工程应用效果 260
|
| 內容試閱：
|
|
第1章绪论 1.1新能源电力系统的背景 “十四五”规划纲要和中央财经委员会第九次会议中，党中央明确将碳达峰碳中和纳入生态文明建设整体布局，指出了上述工作关乎中华民族永续发展和构建人类命运共同体[1]。具体表现为能源消费侧改革重点在于提高能源的使用效率，减少粗放式使用能源现象；能源供给侧改革重点在于减少碳排放，降低对化石能源的依赖，提高清洁能源占比。其中，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，推动能源清洁转型并构建新型电力系统，是实现“双碳”目标的必由之路[2]。 截至2022年我国各类电源累计装机占比如图1.1所示。在我国，能源行业碳排放占二氧化碳排放总量的88%左右，而电力行业碳排放又占能源行业碳排放的42%左右。因此，实现“双碳”目标，能源是主战场，电力是主力军，新型电力系统则是其中的关键载体[3]。中国能源资源总体分布呈“西多东少、北多南少”特征：大兴安岭—太行山—巫山—雪峰山以西地区的煤炭资源量为5.1万亿t，占全国煤炭资源总量的92%；西南地区(四川、重庆、云南、贵州、西藏)水力资源技术可开发量占全国的2/3；全国陆地风能资源潜在可开发量约24亿kW，90%以上分布在“三北”(东北、西北、华北北部)地区；青藏高原、甘肃、宁夏北部、新疆南部、内蒙古西部等中国西部地区太阳能资源*为丰富。由于能源资源与负荷中心的逆向分布，能源流向呈“西煤东送、北煤南运”“西电东送、北电南送”的格局。未来中国能源生产中心将进一步西移和北移，而需求重心则可能长期保持在中东部地区，能源流规模和距离将进一步增大。因此，针对未来新能源大规模接入条件下的“西电东送”场景，发展远距离、大容量的新能源经直流输电线路安全外送技术已成为迫切需求[4-6]。 然而，由于新能源发电机区别于传统电源，具有出力间歇性强、随机波动大的特点，因此当其接入直流输电系统后，电网的结构、运行方式以及动态特性更为复杂多变，其故障特征与传统同步发电机电源差异明显，导致电力系统的故障暂态特性发生本质变化，对系统安全稳定运行造成潜在威胁[7-10]。新能源经直流送出系统通常分为经高压直流送出系统和经柔性直流送出系统两种结构，如图1.2和图1.3所示。 对于高压直流输电系统，以半控器件晶闸管为基础元器件的换流阀对稳定的换相电压支撑具有较高要求，其典型结构如图1.4所示。图中，i为电流，下标r、dc、i分别表示整流侧、直流侧及逆变侧。然而新能源随机波动性及非特征谐波降低了整流器的可靠性，扰动作用下易引发换相失败，对系统安全稳定运行造成严重影响[11-13]。 对于柔性直流输电系统，尤其是应用了模块化多电平换流器的柔性直流(modular multilevel converter-high voltage direct current，MMC-HVDC)输电系统，其规模化电力电子器件间的复杂控制响应及交互作用劣化了系统电磁暂态特性，增强了新能源机组与电网间机电暂态的耦合作用，并且其弱系统特性降低了系统阻尼水平，因此扰动状态下的故障特性出现显著异化，并且易产生振荡及联锁故障，极易引发系统安全稳定问题[4，14，15]。柔性直流换流器典型结构如图1.5所示，其中，uc为输出电压，La1、Lb1、Lc1、La2、Lb2、Lc2为桥臂电感，SM1～SMN为子模块。 目前，电力系统中故障的发生虽然不可避免，但存在着保障电网安全运行的坚强防线——继电保护技术及装置。如果继电保护装置能够正确、快速、可靠动作，将会有效遏制系统状态恶化，起到保障电网安全可靠运行的作用[16，17]；反之，甚至会加速系统崩溃过程，导致大面积、长时间的停电。随着波动性新能源的高比例接入，电网的运行方式更多变、暂态过程更复杂[18-22]，这导致继电保护难以准确识别高阻接地、设备内短路等轻微故障，不误动和不拒动难以兼顾，仅依靠同步发电机系统典型故障特征的传统继电保护方法及系统面临严峻挑战[23-25]。 *先，新能源电网谐波含量丰富、短路电流提供能力差并且受电力电子*立控制响应影响幅值变化小，这造成主保护识别线路高阻接地、设备内短路等轻微故障存在困难，保护的灵敏性下降[26-28]。同时，新能源电网运行方式的复杂多变、风光电站的出力随机波动性大，造成后备保护的固定延时和定值整定存在困难，保护拒动误动风险并存。同时，新能源接入后系统的故障暂态特性出现了明显差异，传统的重启、重合闸方法难以适用。并且一旦重合于永久性故障，系统遭受多次电压跌落可能引发相邻新能源场站联锁脱网，对系统的安全稳定运行产生巨大威胁[29-33]。 其次，在网络通信方面，大规模新能源发电的接入增加了大量的不稳定数据交互，迫使交换机的数量需求激增，进而导致通信网络的传输效率大幅度降低。这一方面增大了设备投资，另一方面大幅度降低了保护获取数据的快速性和正确性，进一步加剧了传统继电保护系统应用于新能源源端电网的不适应性[34-36]。 上述因素导致传统继电保护方法应用于新能源电力系统的适应性不足，其根本原因在于传统继电保护依赖同步发电机主导电力系统的典型故障特征及分析方法。在高比例新能源接入电网的背景下，故障暂态特征逐步由同步发电机主导向电力电子器件主导转变，不改变传统继电保护工作模式，仅在特定故障场景和系统结构的基础上对传统继电保护方法的延时和定值进行修改，无法从根本上解决保护性能劣化的问题。 1.2新能源电力系统继电保护研究及发展现状 1.2.1新能源场站保护方法研究及发展现状 为实现新能源经直流输电送出稳定运行，国内外专家学者针对保护方法展开了大量的研究。目前对于新能源场站内部集电线路保护原理与配置的研究集中于过流保护的阈值整定，而对于新能源送出线路方面则更多通过以单机聚合的方法分析暂态特性及设计新型保护新原理，对计及新能源机组差异特性的场群暂态特性研究较少，相对应的保护原理研究也较少。现有的场群特性分析方法基本上是通过分析不同控制策略下的新能源暂态电流得到适用于多种场景的短路电流解析式，配合现有保护进行保护定值整定[37，38]。该类方法提高了保护可靠性，但是在送出线路背侧有多台新能源机组的情况下，当进行送出线路保护整定计算时会由于机组差异的影响造成可靠性下降。目前有学者对多机系统进行状态估计以及实时计算新能源机组之间的差异来分析组间差异。该类方法量化了多台新能源电源之间的差异性，但该类方法为数值解析，难以实现对保护阈值的准确选取[39，40]。综上所述，考虑到实际新能源机组之间存在差异，在不同故障场景下因机组差异性而产生的机组交互特征明显，如果将这一部分忽略，将使得故障特征解析出现误差，进而造成保护性能下降。 1.2.2交流输电线路保护方法研究及发展现状 大规模新能源并入交流系统后，受换流器控制策略等的影响，其故障暂态特征发生变化，会出现故障电流幅值受限、非工频分量含量高、锁相环产生跳变、难以实现同步追踪等问题，与传统的同步发电机存在较大差异。国内外部分学者针对上述场景建立了新能源直流送出系统模型，并对现有保护的适用性进行了验证，结果表明随着控制策略的变化，保护的灵敏性将下降，甚至存在显著的拒动现象。为解决上述问题，目前大量专家学者对新能源直流送出系统的交流线路保护方法进行了研究和改进，并根据新型保护中判据基于时域电气信息还是频域电气信息，将现有的保护分为基于时域电气信息的新型保护方法和基于频域电气信息的新型保护方法[41-44]。其中，基于时域电气信息的新型保护方法通常利用被保护线路两端的保护装置采集时域电气信息，再利用区内外故障时的系统模型参数差异构造保护判据。上述方法可在一定程度上准确、快速判断出故障位置，并在换流器闭锁前实现对故障的识别，且具有抗过渡电阻能力强、对通信系统和保护双端同步能力要求低的特点。而基于频域电气信息的新型保护方法则主要是利用傅里叶变换、小波变换等方法提取线路两端保护安装处所采集电气量的频域特征，在此基础上构造保护判据。上述方法大多数情况下不需要线路两端采样数据的严格同步，易于实现且受风机控制策略影响较小，因此在一定程度上提高了保护的灵敏性。 1.2.3直流输电线路保护方法研究及发展现状 当新能源直流输电系统的直流线路发生故障时，一方面其过渡过程迅速，几毫秒之内就会对整个电网产生较为强烈的扰动，严重影响电力系统的安全稳定运行；另一方面换流器及新能源设备中的电力电子器件较为脆弱，难以长时间承受故障电流冲击。因此为解决直流输电系统现有保护难以快速、可靠识别故障并正确动作的问题，国内外专家、学者开展了大量的研究工作。目前的新型保护发展方向主要按照直流线路保护是需要线路单端电气量信息还是需要进行线路双端电气量信息交互，分为单端量保护和双端量保护两大类[45-48]。其中，基于单端电气量信息的保护方法仅利用线路一侧的信息即可识别故障区域，不需要交互线路两侧信息，行波保护和微分欠压保护便是此类保护的代表。例如，为防止发生故障时直流电流幅值变化过快，直流输电系统通常会在直流线路两端安装直流电抗器。直流电抗器会使暂态高频信号产生较大的衰减，现有保护方法就可以利用上述特点构造保护边界条件及相应判据。该类保护具有动作迅速的显著优点，但存在无法准确识别故障类型的风险。而基于双端电气量信息的保护方法需要通过线路两侧的故障信息交互才能识别故障，因此存在动作延时，且对保护装置信息同步有一定的要求。目前的研究方法大多需要构建适应新能源接入并考虑直流拓扑影响的故障模型，并构造相应的保护判据实现保护功能，其理论基础较为复杂，但是大多不受新能源及限流电抗器等边界条件的影响，可靠性更高。 1.2.4故障恢复方法研究及发展现状 新能源电源接入直流系统会对包含交流重合闸和直流重启的故障恢复策略带来多方面的不利影响。在交流重合闸方面，新能源电源由于电压自动调节能力差且不具备有利于频率维持的物理惯性，并且含有大量非特征谐波，易导致交流重合闸因难以满足准同期合闸条件从而重合闸失败。并且上述异于传统交流系统的故障暂态特性还会使系统的瞬时/永久性故障判断出现困难，为正确重合闸进一步增加了难度。特别地，当新能源直流送出系统交流侧线路出现单相故障时，新能源电源不能因过压或过流退出运行，因此非全相运行状态下传统重合闸方法的失败率进一步上升，亟须提出全新的故障恢复策略[49-51]。 在直流重启方面，由于直流输电系统在出现故障时电流没有自然过零点，故障点电弧很难自行熄灭，因此发生故障时应*先切断故障电流或使其降低至安全线以下以达到保护设备和系统安全的目的，这就使直流系统的故障电流对断路器的开断能力或限流器的限流能力提出很高要求。然而大容量直流断路器及高性能直流限流器仍未得到广泛应用，因此对于高可靠性的直流重启策略仍需进一步研究。对于高压直流输电系统，目前主要的重启方法是通过直流故障重启策略采用固定延时进行重启。但由于上述方法具有盲目性，难以识别瞬时/永久性故障，因此一旦重启于故障可能对直流及交流系统造成多次冲击，严重影响系统稳定性。而柔性直流输电系统目前的重启方案除去断路器法、限流器法外，还有换流器拓扑自清除法，其主要思路为利用具有自清除能力的子模块构建换流站，利用储能电容的反电动势抑制故障电流，将故障隔离后，进行换流器的重启操作。但该类方法在清除故障时必须闭锁换流器，对于连接风能等新能源侧的换流站，风电场失去无功支撑，无法保证交流侧电压和频率的稳定。同时，此类子模块采用的电力电子器件多，建设成本高且损耗较高，现阶段仍需进一步完善。 1.3本书的主要架构 目前，学术界和工业界已针对新能源直流送出系统的保护方法进行了一定研究，但现有研究仍大多局限于利用设备自身信息，难以解决新能源接入直流系统造成保护“四性”降低的问题。为此，本书通过探究新能源机组故障暂态特性的关键影响因素，
|
|
購物車/收銀台(0) | 在線留言板
| 付款方式
| 運費計算
| 聯絡我們
| 幫助中心 |
加入書簽
HOME
新書上架
暢銷書架
