有源电力滤波器的继电保护研究.pdf
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1、第 5 0 卷总第 5 7 6 期 2 0 1 3年第 1 2期 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s u r e m e n t& I n s t r ume n t a t i o n Vo I 5 0 No 5 7 6 De c 2 01 3 有源电力滤波器的继电保护研究 杨丽君 , 张峰。 ,王伟利 , 张钢4 ( 1 燕山大学 电气工程学院, 河北 秦皇岛 0 6 6 0 0 4 ; 2 河北省电力公司 检修分公司, 石家庄 0 5 0 0 0 0 ; 3 平顶 山供 电公 司, 河南 平顶 山 4 6 7 0 0 0 ; 4 北京 出入境检验检疫局 ,
2、北京 1 0 0 1 7 6 ) 摘要: 为了避免有源电力滤波器发生故障后, 电力系统出现电能质量的严重畸变, 针对有源电力滤波器的运行 特点 , 以及故障发生后电力系统会呈现出的状态,提出了对有源电力滤波器的失灵保护。 分别基于电流的特定次 谐波和电流的谐波畸变率, 提出了两种故障检测方案: 其一是检测电流中含有的特定次谐波; 其二是检测电流 谐波畸变率。 在m a t l a b 基础上对故障检测环节进行了仿真。 又提出两种继电器动作方案: 其一是直接切负荷; 其 二是加装备用有源电力滤波器。利用检测方法二和动作方案二对l O k V 系统进行了仿真分析, 结果表明, 对有源 电力滤波器进
3、行继电保护是有必要的, 而且所提保护方案可行。 关键词: 有源电力滤波器; 继电保护; 特定次谐波; 谐波畸变率; 仿真 中图分类号: T M7 1 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 1 1 3 9 0 ( 2 0 1 3 ) l 2 一 叭l 9 0 5 Re s e a r c h o n Re l a y P r o t e c t i o n f o r Ac t i v e P o we r F i l t e r 1 2 3 4 Y A N G L i - j u n, Z HA N G F e n g, WA N G We i l i , Z H A N G g
4、a n g ( 1 D e p a r t me n t o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g , Y a n s h a n U n i v e r s i t y , Q i n g h u a n g d a o 0 6 6 0 0 4 , He b e i , C h i n a 2 Ma i n t e n a n c e b r a n c h o f H e b e i P o w e r S u p p l y C o m p a n y , S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 0 0 , C h
5、 i n a 3 P i n g d i n g s h a n P o w e r S u p p l y C o m p a n y , P i u g d i n s h a n 4 6 7 0 0 0 , He n a n , C h i n a 4 I n s p e c t i o n a n d Q u a r a n t i n e A u t h o r i t i e s o f B e i j i n g , B e i j i n g 1 0 0 1 7 6 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T o a v o i d t h e s e v
6、 e r e d i s t o r t i o n o f p o we r q u a l i t y c a u s e d b y a c t i v e p o we r fi l t e r ( A P F)f a u l t s t h e p a p e r p u t f o r wa r d s AP F f a i l u r e p r o t e c t i o n s t r a t e g i e s b a s e d o n o p e r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f AP F a n d s t a
7、 t e s o f p o we r s y s t e ms a f t e r f a u l t s T wo f a u l t d e t e c t i o n s c h e me s a r e p r o p o s e d :t o c h e c k s p e c i fi c h a r mo n i c s i n t h e c u r r e n t ,a n d t o d e t e c t t o t a l h a r mo n i c d i s t o rti o n o f t h e c u r r e n t T h e t wo s c h
8、 e me s a r e s i mu l a t e d b a s e d o n MA T L AB T wo r e l a y a c t i o n p l a n s a r e a l s o p r e s e n t e d , n a me l y c u t t i n g l o a d d i r e c t l y a n d a d d i n g s t a n d b y AP F S i mu l a t i o n a n a l y s i s i s c o n d u c t e d o n t h e 1 0 k V p o w e r s y
9、 s t e m u s i n g t h e s e c o n d f a u l t d e t e c t i o n s c h e me a n d t h e s e c o n d r e l a y a c t i o n p l a n Re s u l t s s h o w t h a t a d d i n g r e l a y p r o t e c t i o n o n AP F i s n e e e s s a l , a n d t h e p r o p o s e d p r o t e c t i o n s c h e me s a r e f
10、 e a s i b l e Ke y wor ds: APF,r e l a y pr o t e c t i o n ,s pe c i fic h a r mo ni c s ,T HD,s i mul a t i o n 0引 言 随着技术的飞速发展 , 在对电能质量提出更高要 求 的同时 , 非线性元件也在不断增多 , 这就对 电网提 出了更大的挑战。因此 , 电能质量治理装置在近年来 受到了极大的关注 ,并获得 了前所未有的飞速发展 。 我国对有源电力滤波器的研究起步较晚, 目前在我国 的实际应用并不多, 与国外相比仍有较大差距 , 这与 我国目前谐波污染 日益严重的状况很不适应。
11、 随着我 国电能质量治理工作 的深入开展 和对谐波问题重视 程度的提高, 对有源电力滤波器的研究已经成为一个 非常有意义的课题, 利用有源电力滤波器进行谐波治 理具有巨大的社会意义和市场潜力 , 因此有源电力滤 波技术必将在我国得到广泛 的应用。 现在 , 我国在有源电力滤波器的理论研究方面取 得了非常好的成果 ,国内学者已经提出了很多对有源 电力滤波器的改进措施。 文献 1 8 在有源电力滤波器 控制策略等方面进行了改进和详细介绍。文献 9 一 l 2 给出了由非线性用电设备产生的谐波对电力系统继电 保护产生的影响, 以及一些抑制措施, 这些抑制方法基 本都从继电器的整定值方面人手, 通过具
12、体的大量计 算得出适应于含有大量谐波电网的动作值,这不仅不 易操作, 还改变了原有继电保护的保护范围, 往往会造 - 1 1 9 - 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 O 卷总第 5 7 6 期 2 0 1 3年第 1 2期 电测 与仪表 El e c t r i c a l M e a s u r e me nt I ns t r u me n t a t i o n Vo I 5 0 No5 7 6 De c 2 01 3 成更大的问题。真正有效的措施仍在探索阶段。 随着有源电力滤波器技术的进一步发展和完善, 它在将来必然会大批应用在实际电网中, 所以
13、其本身 发生故障时 , 及时的采取措施也是非常必要的。 只是 , 尽管 目 前电力系统继电保护已经发展的相当成熟, 但 针对有源电力滤波器继电保护的研究却并不多, 所以 本文在谐波电流和谐波畸变率的基础上提出了两种 针对有 源 电力滤 波器失 灵 的继 电保护 方案 ,并用 m a t l a b 做了仿真。仿真表明这两种方法都是可行的。 l 原理与设计 1 1 有源电力滤波器的保护原理 本文主要侧重于继电保护部分, 所以并没有必要 深究有源电力滤波器的各方细节部分。 简单来讲它的 作用就是在 电网中含有谐波或者无功时 , 对这些非正 常电能进行补偿 , 表现在电流方面就是补偿谐波电流 和无功
14、电流 。 在实际工程中, 有缘电力滤波器的并联连接方式 应用广泛 , 它与电网相并联 , 可等效为一个受控电流 源。并联型A P F 将系统中所含有害电流检出, 并产生 与负载谐波或无功功率大小相等、 相位相反的补偿电 流, 从而将电源侧电流补偿为正弦波。 那么 , 如果有源电力滤波器 出现故障后 , 最理想 的情况是完全失灵, 即可以等效为完全没有投入有源 电力滤波器的情况 , 此时电网电流恢复到治理前的状 态。 所以我们就可以根据电网完全不经治理时电网电 流情况来进行故障判断, 然后依据判断所得结果对需 要保护的A P F 采取措施。 S S 1 2继 电 器的检 测环 节 ( 1 )电流
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