级联多端特高压直流控制保护系统配置及策略

该文针对金上直流工程主回路拓扑结构与运行方式的特点,设计了送端分址级联多端特高压直流控制保护系统的配置方案;提出送端分站的高、低压换流器的电压平衡控制方案,根据送端两站间通信条件,切换采用附加电压平衡控制的触发角协调控制和串联两换流器一个定电压、另一个定电流的控制策略;基于送端分站级联拓扑,研究了其直流保护功能配置方案,并提出针对送端站1内的极区/换流器区故障或者送端两站之间直流线路永久故障的快速清除方法。基于控制保护工程样机的RTDS闭环仿真结果表明,该级联多端特高压直流控制保护系统可以满足实际工程应用的要求。

基于行波模态分解的特高压直流输电线路双端行波测距方法

基于晶闸管换流器的特高压直流输电系统(ultra-high voltage direct current based on line commutated converter,LCC-UHVDC)的故障定位算法对智能电网的安全稳定运行起着重要作用。针对长距离特高压直流输电系统故障测距方法精准度低、快速性差的问题,提出了一种基于变分模态分解法(variational mode decomposition,VMD)和Teager能量算子(Teager energy operator,TEO)的双端行波故障测距方法。首先,研究了LCC-UHVDC线路故障电压行波的传播特性。利用零模电压随线路传播衰减明显的特征,通过VMD算法提取采样点处零模电压行波的时频特性。针对VMD参数选择不当导致的模态混叠问题,利用K-L散度(Kullback-Leibler divergence)对提取的模态指标进行优化。然后采用TEO对分解后信号进行瞬时能量谱提取,精确标定波头到达时间,最后采用双端迭代测距法迭代求解故障距离。在PSCAD/EMTDC搭建±800 kV LCC-UHVDC仿真模型进行验证。结果表明,所提方法在不同故障位置、过渡电阻和故障类型下具有较强的鲁棒性。

世界首台高海拔特高压变压器交接试验完成

近日,在位于海拔3450米的四川省甘孜州康定市呷巴乡甘孜1000kV特高压变电站,国网四川电科院开展的2号主变B相负载试验顺利通过,标志着世界首台高海拔1000kV变压器交接试验完成。作为川渝特高压交流工程的起点站,甘孜1000kV变电站是我国首个高海拔交流特高压变电站。川渝1000kV特高压交流工程建成后,我国西南电网的主网架电压等级将从500kV提升至1000kV,每年将输送清洁电能超350亿千瓦时,可有力满足电源多元开发送出需要,有效承接来自西北、西藏等地的电能,大幅提升成渝地区双城经济圈的整体电力保障能力。1000kV特高压解体组装变亚器首次在本工程中应用。

湖北特高压工人先进群体:勇闯世界电力的“无人区”

湖北是最早发展特高压的省份,在我国特高压电网发展格局中居于核心枢纽地位。湖北特高压工人先进群体怀着能源强国使命,先后创造了20余项“世界第一”,实现多项特高压技术“中国引领”;圆满应对特高压建设综合强度全国第一的繁重任务;积极践行为民服务宗旨,守护境内4000余公里的电力大动脉安全畅通。

特高压平板闸阀设计与密封性能分析

针对特高压井口平板闸阀设计指导空缺问题,参考API 6A和API 6D标准中的平板闸阀设计参数确定方法,给出175 MPa工作内压下阀体通径为78 mm的平板闸阀设计参数,补充并完善了国内外特高压井口平板闸阀设计方法,对所设计的平板闸阀采用有限元法分析其在螺栓预紧工况、额定工作内压工况和1.5倍静水压工况下的密封性能。所设计的平板闸阀可以满足密封准则,且能应对一定量的动载荷,可为特高压井口平板闸阀设计提供参考。

800kV特高压直流输电线路带电作业等电位转移及强电场安全作业方法研究

本研究旨在探讨800kV特高压直流输电线路带电作业的进出等电位方法及安全防护措施,介绍了从导线下方吊入、塔身与横担连接处水平进入及从横梁向下吊入等电位等三种进出方法,并分析了进出过程中的注意事项。同时,研究了电磁场数值计算、带电作业工具的安全防护等方面。分析表明,合理的进出电场方法和严密的安全防护措施对于保障带电作业安全至关重要,为特高压直流输电线路的安全运行提供了有力支持。

特高压并联电抗器铁芯振动及噪声特征研究

特高压并联电抗器因其铁芯是以铁芯饼与气隙垫块交替堆叠而成的结构特点,导致其运行过程中振动强度远超同电压等级的变压器,易出现振动超标等问题,现有计算方法对特高压并联电抗器铁芯振动特征还无法准确表征。鉴于此,该文针对1台特高压并联电抗器的铁芯振动机理及产生的噪声进行研究,结合磁-结构-声多场耦合分析,对铁芯所受麦克斯韦力及磁致伸缩力进行仿真计算,将结构场计算结果进行快速傅里叶变换后作为载荷激励进而计算由电抗器振动产生的噪声,并单独分析磁致伸缩力和麦克斯韦力对电抗器铁芯振动造成的影响。结果表明:电抗器运行过程中电抗器铁芯旁轭中部产生的振动最剧烈,电抗器周围产生的噪声最大。对比麦克斯韦力与磁致伸缩力对电抗器铁芯振动的影响发现,同时考虑两个力时铁芯振动小于未考虑磁致伸缩力的情况,证明影响电抗器铁芯振动的两个力存在相互衰减作用。

能源技术进步与区域专业化——特高压输电工程的视角

基于2003—2020年中国285个地级市数据,以特高压输电工程为切入点,研究能源技术进步对区域专业化的影响及作用机制。结果显示:以特高压输电技术为代表的能源技术进步显著提升了区域专业化水平,具体而言,较没有特高压输电项目城市,配备特高压输电工程城市的专业化水平提升约1.09%,且该效应在中小城市、资源丰富城市和内陆地区更强;在考虑样本选择偏差、基期分工水平、调整指标测度、剔除极端值并进行安慰剂检验和倾向得分匹配后,该结果依然稳健;进一步的机制分析表明,特高压建设所表征的能源技术进步通过激发资源禀赋的比较优势、生产的集聚效应来促进地区专业化。继续扩大特高压输电规模,合理实施区域专业化,互通有无、取长补短,对促进区域协调发展具有重要意义。

昆柳龙特高压混合多端直流阀控触发异常分析及优化措施

昆柳龙特高压混合多端直流工程是世界首个特高压混合多端直流工程,较传统两端直流运行方式更加灵活,但也增加了控制保护策略的复杂性。自投运以来多次发生运行异常,其“首台套”控制保护系统和设备的可靠性有待进一步提升。详细分析了昆柳龙直流“6·9”阀控触发异常事件,全面梳理控制保护功能配置和直流响应情况,提出了增加阀组触发异常检测保护功能并实施应用,该策略能准确迅速检测出阀控脉冲丢失或脉冲延时故障,完善了直流控制保护系统对阀组触发异常工况的风险识别和抵御能力,有效提升昆柳龙特高压多端混合直流工程运行的可靠性和稳定性,研究成果可为后续特高压混合多端直流工程控制保护系统的功能设计提供借鉴和指导。

混合级联特高压直流输电系统逆变站保护功能及闭锁策略设计

针对混合级联特高压直流输电系统的逆变站,基于其一次拓扑结构,按照保护无死区、故障易定位的原则,结合测量互感器的安装位置,提出了保护的分区建议和配置方案。根据逆变站故障发生的位置及严重程度,以快速切除故障、减少停运范围为目标,提出包括LCC(电网换相换流器)闭锁、单MMC(模块化多电平换流器)闭锁、MMC整体闭锁、顺序极闭锁和分步极闭锁的分级闭锁策略。以白鹤滩-江苏混合级联特高压直流输电工程实际的控制保护装置和按照工程成套参数建立的RTDS(实时仿真系统)模型组建了实时闭环仿真系统,通过仿真验证了所提保护方案和闭锁策略的可行性和有效性。

不同风场中特高压换流站阀厅屋盖风压特性试验研究

特高压(ultra high voltage,UHV)换流站阀厅的金属屋面系统在风荷载作用下易发生屋面表层风揭事故。为深入探讨该类建筑屋面的风压极值特性,基于风洞试验分别探讨了大气边界层(atmospheric-boundary-layer,ABL)风、壁面射流、均匀湍流三种风场作用下的屋面风压特性,比较了平均风剖面、风速、风向、湍流强度等因素对屋面风压的影响。结果表明:阀厅屋盖迎风前缘负风压最大,且控制风向角在45°左右;壁面射流风场下平均风压系数与脉动风压系数均超过大气边界层风场的结果;风速对阀厅屋盖的负风压系数均值和极值影响较小,而湍流度对风压系数的极值影响较大;大气边界风场时,JGJ/T 481—2019《屋盖结构风荷载标准》的最不利风压系数建议值偏于安全;而在壁面射流风场下,阀厅屋盖全风向最不利风压系数在所有区域都大于JGJ/T 481—2019的建议值,设计中应加以重视。

混合级联特高压直流功率损失计算方法研究

混合级联特高压直流(UHVDC)在降低直流换相失败风险的同时提升了直流输电的灵活性,但由于LCC与VSC混合拓扑导致不同阀组闭锁后健全阀组的功率传输能力存在不确定性,影响了直流功率损失准确计算。此处提出了一种适用于混合级联UHVDC的功率损失计算方法。直流控制系统以极为单位计算阀组闭锁后的直流功率并发送安控系统计算直流功率损失,设计了合理接口与数据处理方式保证阀组单次及相继故障直流功率损失计算的准确性。最后通过试验,验证了所提方法的正确性与有效性。

特高压直流换流站短路电流超标机理及抑制措施研究

随着电网规模的不断扩大,短路电流不断上升,成为制约电网发展的关键问题。针对特高压直流送端换流站单相与三相短路电流均超标,并且单相短路电流甚至大于三相短路电流的问题,分析了其产生的原因及机理,并从短路电流抑制效果、经济性以及电网运行可靠性等多个维度比较了不同短路电流限制措施,研究表明:串联电抗器与变压器中性点小电抗的组合方案最适合解决此类短路电流超标问题。兼顾方案经济性以及降低对电网运行的影响,提出了串联电抗器与变压器中性点小电抗组合方案的参数实用设计方法,简易方便,可为解决特高压直流换流站短路电流超标问题提供参考。

基于多维振动特征图谱的特高压换流阀主循环泵轻量化故障诊断模型

针对特高压换流阀阀冷系统中主循环泵故障特征提取难和故障诊断模型规模大的问题,提出一种基于多维振动特征图谱的轻量化主循环泵故障诊断模型。首先,基于振动轨迹图像(vibration locus image,VLI)和伪颜色编码的时域特征提取方法,构建主循环泵的时域特征图谱。其次,融合马尔科夫变迁场(Markov transition fields,MTF)和小波包变换(wavelet packet transform,WPT),全尺度提取振动信号的低频和高频故障特征,构建主循环泵的频域、时频域特征图谱。最后,通过全维度动态卷积(omni-dimensional dynamic convolution,ODconv)优化轻量化卷积神经网络模型框架,构建了轻量化主循环泵故障诊断模型(OD-ShuffleNet)。并融合时域、频域和时频域故障特征,在减少硬件资源占用的基础上进一步提升模型的故障诊断精度。分析结果表明,模型的诊断准确率为95.0%,优于经典卷积神经网络架构。

考虑多重性能水准的特高压双柱悬索拉线塔风灾易损性分析

特高压双柱悬索拉线塔为典型的风敏感结构,其在不同强度风荷载作用下易遭受不同程度的损伤及破坏,针对此类结构的风致损伤评估研究亟待开展。该文提出一种考虑多重性能水准的特高压双柱悬索拉线塔风灾易损性分析方法。首先,开展结构立柱刚性模型的风洞试验,获取立柱的气动三分力系数并模拟得到相应风荷载;进而,定性划分双柱悬索拉线塔的性能水准,并基于Pushover分析给出各性能水准所对应的量化模型;最后,在求得双柱悬索拉线塔概率风灾需求模型的基础上,对其进行风灾易损性分析,并研究风向角对易损性曲线的影响。结果表明:结构主体立柱的气动升力系数CL和气动力矩系数CM在不同工况下均接近于0,气动阻力系数CD则均大于2,且从0°到45°呈递增趋势;基于立柱顶点位移可建立双柱悬索拉线塔的多重性能水准,而由风灾易损性分析可知,双柱悬索拉线塔在正常使用条件下发生各级风致损伤及破坏的概率很小,结构具有良好的抗风性能;风向角对双柱悬索拉线塔风灾易损性影响显著,结构的最不利和最有利风向角分别为90°和0°。

基于直流电流瞬时微分的特高压直流分层接入系统非故障层换相失败预防控制策略

在特高压直流分层接入系统中,由于层间耦合作用,某一层交流系统发生故障可能导致非故障层换流器发生换相失败。为此,考虑到故障过程直流电流的变化,提出一种基于直流电流瞬时微分的换相失败预防控制策略。该策略基于故障后直流电流的变化特性,得到换相电流时间面积控制中触发角修正量,代替原有换相失败预防控制,提高非故障层换相失败预防控制的启动精度;同时基于电流预测量和等效直流输入电阻动态调整低压限流控制器的指令值,提高其响应速度。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型对不同工况下所提控制策略进行验证。结果表明,该策略可降低高低端换流器同时发生换相失败的风险,改善故障后系统的运行性能。

能源基础设施建设与审计定价——来自特高压线路开通的准自然实验

本文旨在研究以特高压输电工程为代表的能源基础设施建设在降低能源供给不确定性、降低审计定价方面的积极作用。研究发现,特高压线路开通显著降低了企业审计费用,其作用渠道是降低了企业经营风险、审计风险和诉讼风险,提高了审计效率,进而降低了审计费用。异质性分析结果表明,特高压线路开通对审计费用的降低作用在所处行业或地区市场化环境较好、财务状况较差、公司代理成本较大以及审计师行业专长较强或审计业务较为复杂的企业中更为显著。本文为能源基础设施建设在促进跨区域要素流动、降低能源供给不确定方面的积极作用提供了微观证据,也为我国注册会计师行业的执业水平提升与高质量发展提供了决策参考。

特高压输电

特高压输电是指交流1000 kV及以上、直流+800 kV及以上电压等级的输电技术。该技术通过提高输电电压,减少输电过程中的能量损耗,实现远距离、大容量、低成本的电力传输。与常规500kV交流输电相比,1000kV特高压交流输电的自然输送功率为其4~5倍,输电距离为其2~3倍,输送相同容量时的损耗只有1/4~1/3,走廊宽度只有1/3~1/2.+800 kV及以上电压等级的特高压直流输电,可实现电力系统点对点.超远距离、大容量电力传输及非同步联网。

特高压直流输电工程中性母线开关故障处理策略优化

特高压直流输电工程采用双极共用接地极设计,一个极故障闭锁后需通过极隔离操作实现故障极与运行极的隔离。极隔离操作过程中,如果极中性母线开关发生故障无法分开导致极隔离中断,需配置极中性母线开关故障处理策略继续完成极隔离。根据不同直流故障时对应的工况,分析了中性母线开关故障处理策略存在的不足,基于故障特性优化了故障处理策略,最后通过RTDS仿真试验验证了策略优化的有效性。

基于时空特征挖掘的特高压变压器热状态参量预测方法

热状态参量预测是特高压变压器绝缘老化评估及故障预警的重要技术方法。然而,现有预测方法侧重高维时间序列分析以构建数据驱动模型,未计及设备内部温度潜在的空间变化规律,为此,提出一种基于时空特征挖掘的特高压变压器热状态参量预测方法。首先,综合考虑多源数据间的相关度与冗余度,提出组合特征筛选策略寻找最优特征子集;其次,结合热状态参量的最优特征子集及相关系数,构建面向热状态参量预测的时空图数据;最后,建立双重自适应图卷积门控循环单元(dualadaptivegraphconvolutiongate recurrent unit,DA-GCGRU)模型,采用节点自适应模块强化油箱内不同部位温度变化趋势的拟合,以适应特定温升趋势;采用图自适应模块自主学习热状态参量的空间温度分布关联性,以推断空间映射关系。实验结果表明,该方法可深度挖掘特高压变压器内部温度的时空变化特性,准确预测绕组温度和顶层油温的变化趋势,具有较好的鲁棒性和泛化性。