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文献检索:
  • 输电线路交改直的关键技术研究
  • 与现有交流输电线路扩容改造方案相比,将交流输电线路改造成直流输电线路(输电线路交改直)的方式能够最大程度地发挥原有线路的输电能力使其输电功率最大化,因而具有较好的应用前景。为此,从架空线路改造、电缆线路改造和多条线路改造3种交改直方式入手,对输电线路交改直技术进行论述。针对架空线路改造,概括阐述了基于三极结构的直流输电(tripole structure based HVDC,TPS—HVDC)技术和基于三线双极结构的直流输电(three.wire bipole structure based HVDC,TWBS—HVDC)技术在运行特性、拓扑结构、传输容量等方面的相关特性。针对电缆线路改造,鉴于国内外研究文献较少,提出了对称和不对称两种调制方式,同时还提出了两种拓扑结构:三极式方波交流(tripoletypesquarewaveAC,TPT-SWAC)和三相双极式方波交流(three—phase bipoletype SWAC,TPBT-SWAC)输电结构。针对TPBT-SWAC内用于调节支路电流的可变电阻器,对其阻值分配方案进行了研究,得到了计算阻值的通用公式。针对多条线路改造,描述了基于TPS和TPT-SWAC或TWBS和TBPT-SWAC构建的多端直流结构,分析表明TWBS和TPBT-SWAC相较于TPS和TPT-SWAC在多端直流应用上更具优越性。多角度、多层次地分析了输电线路交改直的关键技术,能够为输电线路交改直提供更加开阔的技术思路,进而促进该领域的创新发展。
  • 基于卸荷电路和无功优先控制的永磁同步风力发电机组低电压穿越研究
  • 为了改善2MW二极管中点箝位式双三电平变流器直驱式永磁同步风力机组(PMSG)的低电压穿越(LVRT)性能,提出了新的稳态时单位功率因数控制、电网暂态故障时无功优先、有功受限复合控制策略。采用定量模拟的方法,对电网电压深度跌落时采用卸荷电路和改进控制策略实现风电机组低电压穿越进行了仿真研究。结合现场运行数据对内蒙古某风场永磁直驱式风电机组主要参数进行了数据处理和分析,并依据最新的风电场接入电力系统技术规定标准对该机组进行了低电压穿越现场测试。结果表明,卸荷电路和改进无功优先控制方式均可实现直驱式风电系统的低电压穿越运行,有功、无功的动态解耦和直流母线电压稳定控制,向电网发出友好型清洁电能。后者可向电网提供360kVA的稳定无功支持,更有利于辅助电网电压的恢复和提升机组的低电压穿越能力。
  • 基于Kaiser窗滤波的高压直流输电线路突变量功率保护
  • 研究了一种反映突变量中直流分量的高压直流输电线路功率保护。为了获得突变量中的直流分量,分析了高压直流输电线路区内外故障时两端突变量电压和突变量电流的特征,利用Kaiser窗提取突变量电压和突变量电流中的直流分量,提出了基于同极线两端突变量功率极性比较的保护原理和基于突变量功率幅值的启动判据,并构造了利用突变量电压的故障极识别判据,设计了保护的动作方案。由于保护动作判据采用的是突变量功率中的直流分量,所以从本质上反映了直流线路的故障特征。理论分析和仿真结果表明,所提出的保护方案能够正确区分线路内外部故障,耐受过渡电阻能力强,且能够准确识别故障极线,适合作为高压直流输电线路的后备保护。
  • 电压源型换流器谐波产生机理的道路树分析
  • 电压源型换流器(vsc)谐波产生是由其交直流侧电压电流通过电力电子器件之间的非线性相互作用引起的,其机理复杂。为能直观展示VSC的谐波产生机理,提出了利用稀疏矢量法求解线性代数方程中的道路树分析VSC交直流侧谐波相互作用关系的方法,从而用赋权有向因子图展示VSC谐波产生机理。首先简化VSC的序分量动态相量谐波分析模型为线性代数方程,引入稀疏矢量求解线性代数方程组的方法对谐波分析模型进行求解。其次,利用谐波分析模型的变量定义和系数矩阵的特点,定义线性代数方程组稀疏矢量求解过程中的前代运算和回代运算为VSC交直流侧谐波电压电流之间的相互作用关系。然后,利用赋权有向因子图表示前代运算和回代运算的求解道路树,从而直观描述VSC的谐波产生机理。最后,通过仿真分析可知,由三相不对称产生的基波负序电流或背景谐波均能在直流侧产生相应的低次非特征谐波电压,从而验证了方法的有效性。利用稀疏矢量法求解线性代数方程,并通过用赋权有向因子图展示求解道路树,能直观全面地展示VSC谐波产生的机理和交直流侧的相互作用,同时验证了VSC交直流侧谐波相互作用的相对独立性。
  • HVDC换流阀故障特性分析及直流侧100Hz谐波计算方法研究
  • 直流保护的正确动作对交直流大电网的安全稳定运行具有重要意义。为了探究换流阀故障特性以及阀故障导致直流侧100Hz谐波分量产生机理和计算方法,首先分别对整流器阀和逆变器阀误开通故障和不开通故障时的通断特性和换流器的开关函数特性进行理论分析;其次给出了换流器序分量开关函数模型,在此基础上分析了阀故障导致直流侧产生100Hz谐波分量的机理,并提出了具体的计算方法;最后基于贵广-Ⅱ回HVDC系统详细模型对该分析方法进行了仿真验证。结果表明,换流阀导通逻辑顺序的改变引起直流侧产生100Hz谐波分量,且关于100Hz谐波分量的计算方法能满足工程实际计算要求,为进一步研究直流系统100Hz保护提供理论分析基础。
  • 抑制HVDC系统换相失败的自适应PI控制方法
  • 换相失败在高压直流输电系统(highvoltagedirectcurrentpowertransmission,HVDC)中时有发生。针对现有自校正控制器依赖参考模型的局限性和模糊自适应PI控制器运算复杂且需先判断出故障类型再选择最优控制方式的局限性,采用一种基于比例积分运算式离散化推导的自适应PI控制器,提出抑制HVDC系统换相失败的自适应PI控制方法。通过对原始CIGREHVDC标准模型和含直流电流预测控制和换相失败预防控~lj(commutationfailureprevention,CFPREV)模块的CIGREHVDC系统的仿真,结果表明:在40组测试中,有37组的临界换相失败电抗得到降低。相比现有系统中参数固定的PI控制器,该自适应PI控制方法能够有效抑制HVDC系统的换相失败。
  • 电网电压不平衡时VSC-HVDC优化控制策略
  • 电网电压不平衡时,引起电压源换流器输出功率的二倍频波动。为此,研究了两相静止筇坐标系下的电压源换流器高压直流输电(vsc—HVDC)电网电压三相不平衡时的功率优化控制策略。为了方便计算不同控制目标下的参考电流,引入两个独立可调的参数,推导参考电流的统一解析表达式。提出采用粒子群算法对两个独立参数进行优化,同时抑制有功功率和无功功率二倍频波动,实现多目标控制。并采用比例谐振控制器进行矢量电流控制,实现交流信号无静差控制。在PSCAD/EMTDC中进行仿真验证,结果表明,当发生单相接地故障时,采用文中提出的功率优化策略,当有功功率波动不超过10%时,无功功率的波动减弱20%,仿真结果和理论分析相一致,验证了所提出的优化控制策略的有效性和可行性。
  • 基于PI-VPI控制器的三相四开关APF电流直接控制方法
  • 为了提高三相四开关并联型有源电力滤波器(activepowerfilter,APF)的性能,提出一种基于比例积分一并联矢量比例积分(proportional—integralandvectorproportionalintegral,PI—VPI)电流控制器的网侧电流直接控制方法。通过采用网侧电流直接控制方法,省去了对负载电流和APF输出电流的检测,不但可以减少电流传感器的使用,而且可以降低谐波电流检测精度对APF补偿效果的影响;并将PI—VPI控制引入到电压、电流的双闭环控制策略当中,以提高谐波补偿的精度。实验证明该方法可以将电网电流谐波总畸变率降至5.38%左右,而且具有较快的响应速度。
  • 单旋转坐标系下VSC—HVDC系统的3种电流解耦控制策略及其对比
  • 为解决交流电网不平衡和畸变情况下的VSC-HVDC交直流双侧电能质量恶化问题,提出单正序同步旋转(由)坐标系下的正负序电流独立控制方案以改善VSC的电能质量。通过令瞬时有功功率波动为零获得了网侧电流正负序分量参考值的表达式,并根据逆模型原理获得了单正序砌坐标系下的交流负序电流的参考值。进一步为实现在单砌坐标系下对直流正序电流、交流负序电流的闭环控制,并有效抑制电网谐波的影响,分别提出3种单正序幽坐标系下的网侧电流闭环控制策略并进行了详细的仿真验证和对比分析。相应的结果表明,所提出的3种电流闭环控制策略均实现了正负序电流分量的无静差控制和交流电网谐波抑制,在交流电网存在不平衡和谐波的条件下,网侧电流总谐波畸变率均满足相应的并网标准,而二次直流电压波动同样得到了有效抑制。
  • 基于高频电压突变量的特高压直流输电系统接地极引线故障监测方法
  • 为快速检测并切除特高压直流输电系统接地极引线故障,提出了一种基于高频电压突变量的高压直流输电接地极引线故障监测方法。首先分析了接地极引线接地故障时高频电压的特性,在此基础上,提出了利用高频电压突变量作为判据检测接地极引线故障的新方案。所提出的故障监测方法不受高频信号下接地极引线阻抗一距离非单调性质的影响,有一定的抗过渡电阻的能力,对接地极引线参数测量误差具有较强的适应性。并且,该算法可以直接应用于现有的接地极故障监视系统(ELIS)中,无需额外的硬件投资。为验证所提出方案的性能,基于电磁暂态仿真程序PSCAD进行了数字仿真试验,结果表明,当过渡电阻小于200Q时,该方法均能灵敏可靠地识别并隔离故障,其在电力系统中具有良好的应用前景。
  • 背靠背级联H桥型四象限五电平变换器
  • 为提高变换器的输出电压等级和容量,省去传统级联H桥型变换器中的工频变压器,降低系统体积和成本,并实现能量双向流动和电机的四象限运行,采取了将级联H桥型变换器进行背靠背连接的方案,形成了一种五电平变换器,分析了变换器的有效开关模式和等效电路,建立了开关脉冲模型,提出了变换器中电容电压的均衡控制算法,给出了变换器的调制策略。实验结果表明,变换器可以维持各直流母线电压恒定,实现五电平输出和四象限运行,提出的分析方法和调制策略正确。
  • LCC-C-MMC混合高压直流系统直流低电压穿越控制策略
  • 现有传统混合高压直流(HVDC)存在3个关键问题:直流侧故障的自清除问题、电压源型换流器(vsc)输送容量难以与电网换相型换流器(LCC)相媲拟、整流侧交流故障引起的直流低电压穿越问题。为此,提出了一种新型的LCC—C—MMC混合高压直流方案,逆变侧由C—MMC改进型拓扑串并联组合构成。研究了混合直流稳态运行控制特性,分析了整流侧故障引起输送功率中断的原因。提出了带投旁通的后备定电压控制策略,分析了投旁通对过程中系统的等值电路和桥臂充电特性。通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所提控制策略的可行性。仿真结果表明:引入的3次谐波注入调制和无功功率动态调整策略扩展了系统的稳态和暂态调节范围,使得系统在交流电压跌落10%时运行特性良好;当故障严重时(如测试算例中交流电压跌落50%),旁通对快速旁路高位端的换流单元使系统进入半压运行模式,剩余健全的换流单元可维持功率的持续输送;投旁通对过程中,箝位二极管所串联的电阻可以有效抑制充电电流,减少处于闭锁状态的桥臂电容的上升幅值。
  • 基于模块化多电平换流器和组合式变压器的高速铁路同相牵引供电系统
  • 为解决高速铁路大容量负荷补偿需要、降低有源补偿装置容量,提出了基于模块化多电平换流器(MMC)与组合式接线变压器相结合的有源补偿INCH牵引供电系统。设计了基于MMC的直挂型潮流控制器(PFC)拓扑结构,并推导了MMC参数计算方法。提出了负序灵活补偿策略,在负序满足国标的前提下节省了有源补偿装置容量。与传统同相牵引供电系统相比,该方法在满足更高的电压等级和功率要求的同时,节省了匹配变压器成本,降低了有源补偿容量。最后给出了系统控制策略,并通过仿真分析验证了所提方案的有效性与正确性。
  • 电网电压不平衡MMC-HVDC无锁相环控制策略
  • 为了降低MMC交流系统不对称时控制系统结构以及提高换流器运行性能,提出了MMC无锁相环控制策略。为实现该控制,首先分析筇坐标系下交流电网不平衡情况时的有功功率和无功功率成分。其次,以复数滤波器提取电网电压中的基波正负序分量为基础,提出了一种具有控制系统简单,稳定性强的MMC.HVDC无锁相环控制策略。再次,将复数滤波器推广至通用情况,并指出其使用条件;同时,以提取误差小于1%和谐波抑制程度小于20%为指标,推导了阻尼系数的选取范围。最后,建立了MMC—HVDC在单相接地短路故障和频率偏移4-0.5Hz情况下的无锁相环仿真模型,仿真结果表明所提策略能够在电网电压畸变率为3.6%时也能将电流畸变率抑制在0.5%以下。
  • 基于改进比例控制的STATCOM/BESS直流侧功率动态分配方法
  • 在静止无功补偿器的直流侧并联蓄电池储能系统,可以解决微电网中因可再生能源发电波动性引起的供电质量降低的问题,当静止同步补偿器直流侧并联多个蓄电池储能系统时,为了均衡直流侧各个蓄电池储能系统的功率,提出了一种基于改进比例控制的直流侧功率动态分配方法。该方法以各个储能单元的荷电状态平均数为控制目标,对各个储能单元实时的SoC采用一种可变比例系数控制,其控制量决定各个储能单元功率分配,可以实现SoC较高的模块在放电时输出较多功率。同时SoC较低的模块在充电时吸收较多功率,还可以在系统只输出无功功率时实现SoC较高的模块给SoC较低的模块充电。结果表明:在动态功率均衡控制中通过在线改变比例系数,可以有效地提高模块的利用率,快速完成模块之间的功率均衡。最后,仿真和实验结果验证了所提控制方法的正确性。
  • 35kV直挂式角接链式SWATCOM控制策略
  • 在大型电弧炉的补偿应用中,为了应对电网电压不对称的应用条件,提出一种35kV直挂式角接链式STATCOM网侧电流闭环综合补偿控制策略。该策略将经典电纳平衡补偿和网侧电流闭环控制相结合,使得链式STATCOM装置可以在电网电压不对称条件下对电弧炉负载进行无功、谐波和负序的综合补偿。经35kV/+40MVASTATCOM装置实际运行,结果表明:STATCOM装置能够在保持快速的动态响应的同时,实现良好的稳态补偿效果,并能抵御电网电压不平衡造成的影响。
  • 《高电压技术》2016年"城市电网智能化"专题征稿
  • 为促进城市电网的智能化,《高电压技术》(EI核心期刊)特邀天津大学王成山教授作为专题特约主编组稿出版“城市电网智能化”专题(拟于2016年第7期(2016年7月)出版)。诚邀从事城市电网智能化的研究者投稿。
  • 基于Bang—Bang控制的直流大信号暂态稳定控制器研制
  • 为了利用直流大功率快速可控的特性来提高电力系统暂态稳定性,设计了基于Bang—Bang控制的直流大信号暂态稳定控制器,包括控制策略的设计和关键参数的选择。详细分析了暂态过程中换流母线电压和系统短路比对直流功率提升能力的影响,提出了直流暂态稳定控制的功率阈值选取原则。在三机系统模型中研究了直流功率控制的上升/回降速率和死区阈值的选择对控制性能的影响。在南方电网直流控制保护详细模型中测试了暂态稳定控制器的控制效果,结果表明:同一运行条件下,当无控制器投入时,系统会出现暂态功角失稳;当在+800kV楚穗直流中加入控制器后,系统能保持暂态功角稳定,验证了控制器能有效提高系统的暂态稳定性。
  • 《高电压技术》2016年“高压电器及其智能化”专题征稿
  • 《高电压技术》的“高压电器及其智能化”栏目是展示我国高压电器领域学术成果的重要窗口。近年来《高电压技术》对“高压电器及其智能化”的相关研究进行了连续的专题报道(见2013年第4期,2014年第10期,2015年9期),得到了广泛的支持和积极的响应。在电力系统对高压电器不断提出新的、更高要求的背景下,《高电压技术》编辑部计划于2016年第6期再次专题报道高压电器及其智能化的新理论、新方法、新技术及新应用,诚邀本领域的国内专家学者踊跃投稿,共同推动学科方向的发展和行业的技术进步。
  • 改善交直流输电系统故障恢复特性的直流功率能量面积补偿方法
  • 交直流输电系统面临的突出问题之一是故障后与交流系统相适应的直流控制问题。以改善交流系统故障后的频率和电压恢复特性为目的,提出了直流功率的能量面积补偿方法。该方法能基于换流站本地数据准确计算出在线调整系统减速面积的直流功率补偿量和持续时间,在整流侧交流系统严重故障后抑制振荡过程,加速系统恢复;对于逆变侧交流故障,能改善系统频率和电压的恢复特性,避免连续换相失败的发生。建立交直流混联系统电磁暂态仿真模型进行仿真验证,仿真结果验证了所提出控制方法的可行性和有效性。
  • 基于分层控制的模块化多电平变流器模型预测控制方法
  • 为了解决传统模块化多电平变流器(MMC)控制器参数过多,参数整定复杂且对控制参数敏感,以及已有MMC模型预测控制(MPC)方法计算量过大、实用性不强等问题,提出一种新型MMC模型预测控制方法,通过建立相应代价函数对MMC相电流、桥臂环流和子模块电压进行分层控制,从而大幅度减少计算量。对相电流模型预测控制的误差进行理论分析并提出补偿措施,提高了相电流控制精度。在Matlab/Simulink平台搭建了11电平MMC仿真系统进行仿真验证。结果表明,新型MMC模型预测控制方法单次运算耗时仅为已有模型预测控制方法的0.24%,相电流误差得到有效校正补偿,功率响应时问短且无超调,验证了新型MMC模型预测控制方法具有计算量低、动态响应快、稳态精度高的特性。
  • 基于Havriliak-Negami介电弛豫模型的油纸绝缘状态评估
  • 为了定量分析水分质量分数、温度及绝缘纸聚合度对油纸绝缘频域介电谱的影响,将HN介电弛豫模型用于研究油纸绝缘频域介电谱特性。采用复分析理论和几何方法得到了HN介电弛豫模型实部、虚部与其模型参数的解析式。分别测试了5组不同水分质量分数、温度及聚合度油纸绝缘试样的频域介电谱,采用HN介电弛豫模型对介电频谱进行了计算拟合,并分析了水分质量分数、温度及聚合度对HN介电弛豫模型参数的影响。结果表明:弛豫时间常数与水分质量分数、温度、聚合度分别满足对数线性关系、Arrhenius方程及线性关系;高频介电常数及其与静态介电常数之差随着水分质量分数、温度、聚合度的增加而增大;形状参数∥随着水分质量分数、温度的增加而增大,随着聚合度增大而下降;形状参数a的值均落于0.7~0.9之间。
  • 多参数调节的超高频局部放电信号模拟源研制
  • 超高频局部放电传感器及检测系统性能的评价需要稳定的信号源,由于多种因素的影响,高压模拟放电模型产生的超高频局部放电信号存在放电参数不稳定和不易调节的缺陷。因此根据超高频信号的时频特性,设计出了一种局部放电超高频信号模拟源。该信号源由控制单元、信号合成单元、宽频带全向发射天线组成,控制单元产生能够反映局部放电时频特征和相位特征的信号,通过幅值调制单元合成超高频局部放电信号,信号由天线发射。实验结果表明:该信号源能输出连续稳定的并具有工频相位特征的电磁波信号,信号的频率范围为0.3~1.5GHz,输出信号频率、输出功率及局部放电相位一放电量(φ-q)、相位一放电次数(φ-n)谱图均可平滑调节,输出功率达25dB,能有效模拟多种类型的局部放电超高频信号。
  • CF3I在微水条件下的放电分解组分研究
  • CF3I可以作为sF6的替代气体而应用于各类气体绝缘设备中,而H20对CF3I放电分解组分的影响还鲜有研究。故通过密度泛函理论(DFT),对处于常温常压下含有微量水分的CF3I放电分解过程进行仿真分析,以求完善CF3I的替代理论。首先,根据热力学理论求得CF3I等主要分子的结构模型,并在此模型的基础上计算各个CF3I分解反应进行的难易程度,获得CF3I分子最可能的分解途径,并得到纯CF3I气体的动态平衡过程;其次分析H2O在放电环境下生成OH·和H·的反应路径;最后探讨在微水的影响下,CF3I与H20在放电过程中可能发生的主要反应及产生的主要产物。研究结果表明:CF3I直接吸附电子后分解成CF3·和I所需吸收的能量是最少的,因此该途径最为可行;H20分解产生H·和OH·最少,分别需要吸收377.58kJ/tool和488.29kJ/mol;微水的存在使得分解组分多样化和复杂化,破坏了CF3I自身的动态平衡,由此降低CF3I气体的局部放电起始电压进而减弱了其绝缘性能。
  • 电容式电压互感器的宽频无源电路模型
  • 针对电容式电压互感器传统模型在高频时测量不够准确的问题,提出了一种对双口导纳参数先进行“并项”再进行“分项”的无源化处理方法,通过对-110kV电容式电压互感器进行无源电路综合,建立了一种能够考虑杂散和频变特性的电容式电压互感器宽频无源等效电路扩展模型。该模型不含负值的电阻、电感和电容,具有良好的宽频适应性和可移植性,并开展了雷电冲击实验。结果表明,该模型的仿真结果与实测结果相符,首波峰值最大误差为3.862%,验证了所提模型的有效性和建模方法的正确性。
  • 基于光纤传输的气体绝缘开关设备局部放电超声波检测系统
  • 为了检测和分析气体绝缘开关(GIS)设备的绝缘状态,结合光纤传输技术、数字信号处理技术、超声波检测技术,设计了1套基于光纤传输和LabVIEW虚拟仪器的GIS局部放电超声波检测系统。系统由超声波传感器、远端高速采集模块、本地模块和上位机软件系统组成,应用光纤传输技术实现GIS局部放电信号的高速可靠采集。在准确提取局放信号的基础上,使用图形化编程语言LabVIEW开发了上位机软件系统,上、下位机之间的通信通过用户数据报协议(UDP)实现。系统可实时采集和存储GIS局部放电超声波信号,并可对局部放电信号的时域、频域分布等信息进行分析,定位故障位置。采用该系统在多个变电站进行了实测,结果表明该系统可以有效地检测GIS局部放电。
  • 基于ANSYSWorkbench的变压器绕组松动分析及判定方法
  • 为了判断变压器绕组松动缺陷及进行缺陷定位,通过分析变压器不同位置处的振动信号变化情况,提出基于ANSYSWorkbench的绕组松动缺陷诊断方法。将绘制的模型导入Workbench中进行模态分析,并与实验结果进行对比,验证模型的正确性。通过对模型施加正弦的加速度来进行谐响应分析,并根据绕组各相的顶部轴向和正面径向的振动信号变化设定松动阈值。对变压器进行绕组松动实验,利用基频分量占总分量的比例值相比于额定预紧力下的比例值的变化率来判断绕组松动相,可初步进行绕组松动缺陷定位。结果表明,试验变压器的C相绕组顶部的基频分量变化率大于顶部阈值0.78,且正面变化率大于正面阈值0.44,从而说明C相绕组出现严重松动。而正常相的顶部和正面的基频分量变化率都要小于各位置处的松动阂值,其中远离松动相的绕组的变化率小于0.03,因此该方法可以进行绕组松动缺陷定位。
  • 某省级电网220kV及以上输电线路故障统计与分析
  • 针对目前已有的输电线路故障原因不明确问题,提出了输电线路故障分类方法,阐述了不同故障分类的特点。统计了2005--2014年某省级电网输电线路故障情况。并分析了该省气温与输电线路冰灾故障的关系。分析了山火跳闸风险的时间分布规律,阐述了持续干旱对输电线路山火故障的推动作用。结果表明,雷击、山火、冰灾及外力破坏是影响输电线路安全稳定运行的主要因素,冻雨持续日数是影响冰灾故障次数的关键因素;该省3—8月为输电线路受雷电活动影响较严重的月份,13:00--19:00是1d中雷击跳闸次数最多的时间段。最后,针对自然灾害输电线路故障统计规律提出了从灾害预测、监测、评估、处置等方面加强电网防灾减灾新理论、新技术、新装备的研发应用的建议;针对非自然灾害输电线路故障统计规律提出了强化监管手段、提高风险预控能力的管理措施。
  • 有源电子式电流互感器在线监测技术研究
  • 为及时发现有源电子式电流互感器的供能激光器是否已失效或将失效,研究了1种非接触式在线监测技术。提出通过非接触测量供能激光器所在合并单元的电源电流,结合当前一次电流值作为判据,采用Bayesian方法判别供能激光器的工作状态。据此实现的在线监测系统在贵阳三江110kV变电站进行了长期运行测试,获取了供能激光器的运行数据并进行了分析。监测数据显示:所监测的3台电子式互感器中,第1台互感器的供能激光器性能正在发生恶化,工作电流上升至初始电流的1.2倍,判断处于即将失效状态;第2台互感器的供能激光器的性能尚处正常状态;第3台互感器的供能激光器在监测开始后的第87天左右发生拒启动故障,与实际情况相符合。结果表明,该监测系统在现场复杂环境下能准确识别激光器的工作状态,及时发现已失效的激光器,评估尚未失效的激光器的寿命。
  • 支柱瓷绝缘子污层泄漏电流及干带产生的边界条件研究
  • 为了研究瓷支柱绝缘子污层干带产生的边界条件,建立了污层泄漏电流观测平台。通过对24~110kV瓷支柱绝缘子污秽试验(固体层法)泄漏电流的频谱和雾室的温度、湿度参数测量和分析基础上,深入讨论了污秽试验中污层干带产生的边界条件。试验发现,通过4000Hz采样频率和频段的计算方法可减少频谱的偏频和泄漏问题;当初始湿度条件相近时(相对湿度55%~62%),干带产生前一刻的谐波畸变率在0.1733-0.3345,相同灰密下(1.0mg/cm2),盐密同基波分量成正比;相同盐密下(0.1mg/cm2),灰密与雾室内绝对湿度(等同于污层水分交换速率)成正比,并给出了趋势曲线和拟合式。通过对污层频谱测量发现,污层中水分含量与泄漏电流相互制约,在干带产生边界前处于平衡中相互促进状态,谐波畸变率(Trio)可灵敏地反映污层的水量。当干带产生和污层水量减少时,谐波畸变率(THD)迅速增高,泄漏电流频谱成波包形连续递减波形。
  • 酸性湿沉降区域500kV输电线路金具缺陷机理分析及防范措施
  • 我国酸性湿沉降多发区域是重要输电密集通道或用电高负荷密度地区,如何解决酸性湿沉降引起的金具缺陷问题是输电线路运行与检修的重要课题。为此以途经广西省河池地区500kV贵广交流同塔双回线路中的金具缺陷为研究对象,在探讨河池地区区域酸性湿沉降特征的基础上,测试分析了途经该地区输电线路的金具缺陷以及诱因。结果表明:河池地区属于典型5042-酸性湿沉降区域,有色金属冶炼工业污染物排放是河池地区s02的主要来源,是输电线路金具缺陷的重要诱因;缺陷金具表面镀锌层已经遭受破坏,形成了疏松的铁氧化物,金具应力载荷基本上小于200kN;缺陷复合绝缘子的应力破坏区域均在端部密封位置,运行8a以上的绝缘子破坏应力载荷低于180kN。从金属防腐、线路管理、线路维护等角度提出了光纤复合绝缘子、红外紫外联用检测等防范措施,部分措施处理效果良好。这些研究成果为酸性湿沉降多发区输电线路运行提供了技术参考。
  • 隔离开关开合下电子式互感器传导干扰分析及抗干扰方法
  • 针对电子式互感器运行中遇到的电磁干扰和电磁兼容问题,进行了建模仿真和试验研究。通过建立空心线圈电子式电流互感器在隔离开关开合下的模型,分析互感器受到的传导干扰,然后提出了互感器的抗干扰措施并进行了仿真验证。在此基础上,通过设计相应的互感器样机,对互感器的电磁兼容问题进行试验研究,验证了抗干扰措施的有效性。结果表明,采用RC滤波和TVS管相结合的方式,对互感器输出影响小于0.01%。进行15次隔离开关开合试验后,加入防护措施的互感器依然能满足0.2s级的准确度要求,漂移量小于0.03%,有效提高了互感器的抗干扰性能。
  • 基于短时Fourier变换的变压器绕组变形脉冲频率响应曲线获取方法
  • 为了在利用脉冲注入法在线检测电力变压器绕组变形故障时能正确处理暂态信号,获取绕组的脉冲频率响应曲线,避免绕组变形状态的误判,提出了基于短时Fourier变换的脉冲频率响应曲线获取新方法,对该方法的基本原理进行了理论推导。然后,从理论推导入手,构建了单绕组仿真模型,结合PSPICE和MATLAB进行了联合仿真分析。仿真结果表明该仿真模型下经过短时Fourier变换的频率响应曲线谐振频率位于2MHz,接近传统正弦频率响应曲线的谐振频率,初步证实了该方法的正确性。最后开展了110kV变压器试验测试,分别用快速Fourier变换(FFT)和短时Fourier变换(STFT)处理了测试数据,采用相关系数指标进行了分段评判。试验结果表明经过短时Fourier算法处理后,绕组间频率响应曲线相关系数均〉3,频率响应曲线清晰度较高,比快速Fourier变换处理效果更好。仿真分析与试验测试的数据处理结果均表明了该方法的可行性和优越性。
  • 热带地区输电线路鸟粪闪络特性模拟试验研究
  • 随着我国生态迅速恢复,电力系统发展与鸟类生态完善的冲突日益上升。为了研究热带地区输电线路的鸟粪闪络,在了解热带地区主要对线路造成危害的鸟类种群的基础上,模拟热带地区的典型环境条件,采用模拟鸟粪进行了110kV输电线路鸟粪闪络的试验研究。试验结果表明:鸟粪电导率随着含水率升高呈饱和增加趋势;含水率比较低的时候,鸟粪闪络的概率远高于积污闪络的概率,含水率较高的时候,鸟粪闪络概率与积污闪络基本相同;鸟粪引起的击穿概率与鸟粪的流量成饱和正相关关系,击穿概率与鸟粪通道和绝缘子的距离成负相关关系;110kV输电线路I型绝缘子串15cm的空间范围内是大型鸟类排便闪络击穿的高危险区域,可以通过增加均压环或增加绝缘子大伞的间隙来降低鸟粪闪络概率。所获结果可供热带地区110kV线路的设计和鸟害防治工作参考。
  • 保护隐性故障及其对电力系统连锁故障发展影响
  • 继电保护隐性故障是造成电力系统连锁故障的重要因素之一,针对影响保护隐性故障因素,建立了考虑线路故障的保护隐性故障模型。从人为失误、保护装置自身的老化失效、保护所处环境影响来分析保护的故障率,基于Markov状态空间法,针对高压系统两套主保护及远近后备保护,建立详细的线路一保护状态转移模型,计算保护误动概率与拒动概率,并应用到连锁故障仿真算例中。连锁故障仿真考虑不同保护动作特性、控制措施动作以及不同负荷水平的影响,根据仿真结果计算保护拒动与误动风险,分析保护隐性故障对电力系统连锁故障的影响,以及各因素对保护拒动和误动的影响。仿真结果表明,重载时保护不正确动作风险比轻载和正常工作时大。
  • 直流操作回路在线监视与预警
  • 有效识别直流操作回路硬件缺陷,挖掘其存在的隐性故障,对保证继电保护可靠动作具有重要意义。为此,从直流操作回路的工作原理和特点出发,针对其存在的主要缺陷,提出了1种实用可行的直流操作回路在线监视与预警方法。该方法通过在线监测跳、合闸回路流过的电流来识别直流操作回路存在的接触不良、回路断线问题,同时利用时间继电器来在线监视跳、合闸回路的工作状况,实现对跳、合闸回路元件的保护。然后针对实际线路保护装置,讨论了监视装置相关参数的整定方法及元件的选型。最后以某220kV线路保护为例,对所提出的监视与预警方法进行了实验分析。实验结果表明:该方法既能有效识别直流操作回路存在的接触不良、回路断线问题,实现对直流操作回路的完整性全工况监视,又能在线监视跳、合闸回路工作状况,保证回路电器元件安全可靠运行,而且不会对系统正常运行造成影响。
  • 直流偏磁下变压器无功消耗增多对系统电压的影响分析
  • 为了研究变压器发生直流偏磁时系统电压降低的现象,基于PSCAD/EMTDC平台,建立了同步发电机一变压器直流偏磁仿真模型。模型从电力系统无功平衡的角度出发,针对不同大小的直流电流入侵时,在稳态和故障两种情况下,对变压器的无功消耗情况及系统中关键点的电压进行了仿真。结果表明,系统稳态电压随直流偏磁电流的增大而降低,极端工况下可达9%,而且随直流偏磁电流的增大,下降速度越来越快;故障电压会随直流偏磁电流的增大而下降幅度增大,极端工况下可达5%,而且随直流偏磁电流的增大下降速度增快。
  • 基于故障后果经验分析的电网相继开断扰动样本设置方法
  • 针对近年来相继开断严重故障逐步取代简单单一故障,成为威胁电网安全的主要扰动形式这一情况,概述了现有严重故障扰动设置方法及其实际应用现状。从大停电防控角度分析角度,基于大量严重故障仿真经验的分析和总结,提出了适用于电网严重故障扰动设置目标和相应的设置原则;构建了应对电网重大运行要素变化的严重故障的相继开断扰动设置具体流程。将所提扰动设置方法应用于福建核电并网的全过程仿真,其计算结果表明:该方法能将原有省级电网按全部元件遍历组合得到的严重故障数目缩减到数十至数百个,同时能有针对性的寻找到与电网重大运行要素变化相关的可能导致大停电的潜在问题。
  • 考虑网络拓扑变化的薄弱断面快速评估方法
  • 在线稳定评估系统中,在短时间内识别系统薄弱断面对快速掌握系统的整体安全稳定性有重要的作用。静态输电能力是评价断面薄弱程度的重要指标,为此借鉴了静态输电能力的思路,提出了基于多端口戴维南等值的静态输电能力评估方法和考虑网络拓扑变化对静态输电能力影响的薄弱断面识别方法。该方法首先估算断面正常状态和线路断开后的静态输电能力,然后考虑正常状态的输电能力和断面线路断开后输电能力的变化程度判断薄弱断面,能够针对大规模电网实现大量断面的快速评估和判断。采用三华电网算例、基于联想T430笔记本电脑在5S内完成了计算和识别,验证了该方法的有效性和快速性。
  • 用于大规模电力系统机电暂态实时仿真的并行网络拓扑算法
  • 为在大规模电力系统机电暂态实时仿真中模拟厂站任意开关操作,提出了一种并行网络拓扑算法。算法首先定义一种电网主拓扑结构,并在此结构上应用基于优化边界表的网络分割算法,使得大量含有开关/刀闸的厂站主接线能完整地分配在子网中;然后在此基础上实现了一种基于消息传递接口(MPI)的电网并行拓扑算法,并定义了拓扑开关变位和断线故障之间的转换逻辑,以实现与机电暂态并行仿真程序集成。此算法没有增加已有机电暂态并行算法联络系统的复杂性,而是使厂站拓扑分析并行分布在子网中;同时为了加快拓扑分析与电网求解效率,使用了局部变化拓扑、导纳矩阵局部修改、部分因子分解技术。对被划分为14个子网的17984母线大电网案例测试表明:在Intel至强处理器E5450计算机上,并行拓扑算法能够获得超过19倍的超线性加速效果,实时模拟变电站运行而无需修改电网模型,总体效率能够满足实时仿真要求。
  • 基于下垂特性的开关信号及接收相位双同步组网控制
  • 针对静止式中频电源组网系统的难点,在理论分析中频组网系统下垂控制的基础上,对传统无互联线下垂控制加以改进。在考虑组网连线阻抗影响、非线性负载影响及组网单元相位同步的基础上,提出了基于下垂特性的开关信号及接收相位双同步组网控制策略,该方法通过引入带高通滤波器的虚拟阻抗对输出阻抗进行设计,消除了连线阻抗及非线性负载对均流效果的影响;同时,组网单元通过CAN总线共享同步相位,采用固有延时补偿实现开关信号的同步,并对接收相位进行实时及过零点补偿,消除延时影响和过零点电压畸变,实验结果中输出电压总谐波含量为2.28%,环流峰值小于5A,证明了该控制算法良好的环流抑制效果。
  • 基于时序数据相关性挖掘的WAMS/SCADA数据融合方法
  • 在电力系统多运行方式的背景下,研究WAMS/SCADA等量测数据融合是解决大电网在线稳定分析的关键点之一。为此,基于理论分析,从2者数据相关性角度研究了WAMS/SCADA相关性系数,提出了基于时序数据相关性挖掘的WAMS/SCADA数据融合方法。通过构建Pearson相关性系数,对WAMS/SCADA的相关性进行评估;运用广义EM算法对量测数据曲线时差问题进行函数模型求解;在考虑量测权值的情况下对量测有效性进行分析。结果表明:对3种不同数据进行状态估计后,经过数据融合后的曲线结果在系统稳定时段与出现扰动时段均保持平稳;基于时序数据相关性融合法所得到的状态估计曲线变化趋势与其他算法相同,混合量测状态估计结果误差〈5%。IEEE118节点母线系统算例的仿真结果验证了上述方法的有效性与稳定性。
  • 并列机组轴系次同步振荡特性及采用SSDC抑制多机系统次同步振荡研究
  • 为抑制多机系统次同步振荡,研究了整流站附近有多台机组并列运行时用于抑制机组次同步振荡的次同步阻尼控制器(subsynchronousdampingcontroller,SSDC)设计方法。采用特征值分析法及时域仿真,分析了双机并列系统在共有自然频率处转速的相位关系,并在此基础上研究了SSDC输入信号中消去异模分量时多台机组次同步振荡的抑制效果。结果表明:不论同型机还是异型机,共有自然频率处都存在共模模式和异模模式,异模模式中发电机质量块振幅和模态转动惯量成反比。由于异模模式被激发,两机组转速相位关系具有不确定性;SSDC输入信号中消去异模分量时可以同时有效抑制多台机组的次同步振荡。
  • 并网光伏电源对电力系统振荡中心分布的影响
  • 为研究并网光伏电源对振荡中心分布的影响,基于PSD-BPA机电暂态仿真软件搭建的简单模型以及软件中已实现的基于视在阻抗轨迹的振荡中心定位工具,对光伏出力的增加、出力增加方式的改变、故障时光伏电源是否脱网三种情况进行仿真分析,结果表明:在电网故障条件下,光伏电源不脱网时,光伏电源出力的增加会使失步中心向着光伏电源出力增加的方向迁移,且可能会引发新的失步振荡;部分光伏电源脱网时,一定程度上可改善系统的稳定性,但大规模光伏电源脱网可能导致频率失稳问题。该研究成果对含有大容量光伏电源接入电网的安全稳定运行等提供了参考。
  • [直流输电及大功率电力电子专题]
    输电线路交改直的关键技术研究(徐政;许烽)
    基于卸荷电路和无功优先控制的永磁同步风力发电机组低电压穿越研究(任永峰;胡宏彬;薛宇;布赫;牛海伟)
    基于Kaiser窗滤波的高压直流输电线路突变量功率保护(张艳霞;马桦岩;李婷;刘志雄;冯康恒)
    电压源型换流器谐波产生机理的道路树分析(钟庆;汪逍曼;王钢;李海锋)
    HVDC换流阀故障特性分析及直流侧100Hz谐波计算方法研究(王维庆;刘俊勇[1,2];王海云;刘俊磊;武家辉;王翠翠)
    抑制HVDC系统换相失败的自适应PI控制方法(孙国强;高楷;卫志农;孙永辉;袁阳)
    电网电压不平衡时VSC-HVDC优化控制策略(孙黎霞;王哲;朱鹏飞;陈宇;金宇清)
    基于PI-VPI控制器的三相四开关APF电流直接控制方法(李国华;汪玉凤;高小朋)
    单旋转坐标系下VSC—HVDC系统的3种电流解耦控制策略及其对比(操丰梅;张效宇;司喆;朱喆;陈秋荣;陈俊)
    基于高频电压突变量的特高压直流输电系统接地极引线故障监测方法(滕予非;汤涌;周波;焦在滨;庞广恒)
    背靠背级联H桥型四象限五电平变换器(高志刚;金晓锋)
    LCC-C-MMC混合高压直流系统直流低电压穿越控制策略(薛英林;葛风雷;赵峥;张哲任)
    基于模块化多电平换流器和组合式变压器的高速铁路同相牵引供电系统(黄小红;李群湛)
    电网电压不平衡MMC-HVDC无锁相环控制策略(李云丰[1,2];安婷;丁骁[1,2];李琛)
    基于改进比例控制的STATCOM/BESS直流侧功率动态分配方法(李宁宁;王建赜;纪延超;刘一琦)
    35kV直挂式角接链式SWATCOM控制策略(常非;王一;梅红明;操丰梅)
    《高电压技术》2016年"城市电网智能化"专题征稿
    基于Bang—Bang控制的直流大信号暂态稳定控制器研制(黄振琳;管霖;涂亮;门锟;何楚瑶;沈鹏)
    《高电压技术》2016年“高压电器及其智能化”专题征稿
    改善交直流输电系统故障恢复特性的直流功率能量面积补偿方法(雷霄;郭强;张硕;王峤;孙栩;王华伟)
    基于分层控制的模块化多电平变流器模型预测控制方法(林环城;王志新;史莉;陆斌锋)
    [输配电设备状态评价与故障诊断]
    基于Havriliak-Negami介电弛豫模型的油纸绝缘状态评估(周利军;李先浪[1,2];王东阳;江俊飞)
    多参数调节的超高频局部放电信号模拟源研制(杜林;刘顺成[1,2];杨贤;李剑;吴雄)
    CF3I在微水条件下的放电分解组分研究(张晓星;戴琦伟;韩晔飞;肖淞)
    电容式电压互感器的宽频无源电路模型(梁贵书;杜欣宇;谢宇廷;荆永明)
    基于光纤传输的气体绝缘开关设备局部放电超声波检测系统(刘云鹏;李岩松;黄世龙;赵涛)
    基于ANSYSWorkbench的变压器绕组松动分析及判定方法(马宏忠;弓杰伟;李凯;许洪华;周宇)
    某省级电网220kV及以上输电线路故障统计与分析(陆佳政;周特军;吴传平;李波;谭艳军;朱远)
    有源电子式电流互感器在线监测技术研究(张秋雁;李红斌;程含渺;肖监;欧家祥;徐宏伟)
    支柱瓷绝缘子污层泄漏电流及干带产生的边界条件研究(袁田[1,2];向铁元;张锐;周军;刘翔)
    酸性湿沉降区域500kV输电线路金具缺陷机理分析及防范措施(张秀丽;柯睿;杨跃光;刘春翔;杨红军)
    隔离开关开合下电子式互感器传导干扰分析及抗干扰方法(李振华;胡蔚中;闫苏红;李振兴;徐艳春)
    基于短时Fourier变换的变压器绕组变形脉冲频率响应曲线获取方法(赵仲勇;姚陈果;李成祥;龙羿;陈晓晗;廖瑞金)
    热带地区输电线路鸟粪闪络特性模拟试验研究(彭可;刘春翔;朱弘钊;许宇航;刘俊翔;陈程)
    [大电网的稳定与控制专题]
    保护隐性故障及其对电力系统连锁故障发展影响(丁明;朱自强;张晶晶;何剑;易俊)
    直流操作回路在线监视与预警(李永丽;张卫正;卢扬;李仲青;李肖)
    直流偏磁下变压器无功消耗增多对系统电压的影响分析(林湘宁[1,2];杨国稳;翁汉琍;潘美;谢志成;郑涛)
    基于故障后果经验分析的电网相继开断扰动样本设置方法(丁剑;黄文英;吴丽华;陈峰;宋少群;杨晓东)
    考虑网络拓扑变化的薄弱断面快速评估方法(侯俊贤;韩民晓;李柏青;董毅峰;王毅)
    用于大规模电力系统机电暂态实时仿真的并行网络拓扑算法(徐得超;赵敏;江涵;李亚楼)
    基于下垂特性的开关信号及接收相位双同步组网控制(朱俊杰;马伟明;聂子玲)
    基于时序数据相关性挖掘的WAMS/SCADA数据融合方法(魏大千;王波;刘涤尘;陈得治;唐飞;郭珂)
    并列机组轴系次同步振荡特性及采用SSDC抑制多机系统次同步振荡研究(王坤[1,2];徐政;杜宁;王世佳;宋瑞华)
    并网光伏电源对电力系统振荡中心分布的影响(王梦;丁剑;赵李宏;罗韬宋;高建涛;李东)
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    主办单位:国网武汉高压研究院 中国电机工程学会

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