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。

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。

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PMU的特高压直流输电系统孤岛运行控制方法

受特高压(Ultra-High Voltage,UHV)直流输电系统自身运行特点的影响,孤岛运行阶段的环流难以实现快速维稳,提出基于电源管理单元(Power Management Unit,PMU)的特高压直流输电系统孤岛运行控制方法。考虑输出电压的角度会受电压源换流器(Voltage Sourced Converters,VSC)的影响发生瞬时改变,提出有功-相角下垂控制方法,逆变器通过微型PMU的同步信号,确定派克变换的参考坐标系,将特高压直流输电系统孤岛运行阶段的目标维持频率作为控制基准。以调整特高压直流输电系统中所有分布式发电装置(Distributed Generation,DG)的相角参考值处于一致状态为导向,结合微型PMU测得的公共母线电压相角参数,控制有功补偿量。在测试结果中,环流达到0值后出现的偏离情况程度稳定在10.0 VA以内,并在测试后的0.8 s内达到0稳态。

基于小波神经网络的特高压直流输电线路故障测距方法

传统特高压直流输电线路故障测距方法直接对故障区段进行识别,未对故障电压信号空间状态模型进行构建,这导致了传统方法测距的精度存在较大误差。针对这一问题,文章提出了基于小波神经网络的特高压直流输电线路故障测距方法。通过构建故障电压信号空间状态模型进行故障区段识别,最后基于小波神经网络实现故障测距。对比实验结果表明,本文研究方法测距精度误差较小,具有重要的实际应用价值。

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。

超/特高压直流输电工作环境中纯铜部件点蚀行为

超/特高压输电是实现全球能源互联的核心技术。作为应用最广泛的输电系统导体材料,铜及铜合金的耐蚀性被重点关注。在超/特高压直流输电过程中,周围环境存在较大磁场,导致铜部件的服役环境与普通输电环境不同。采用动电位极化、电化学阻抗谱和元素分析等方法对纯铜在超/特高压环境下的电化学腐蚀行为进行了研究。结果表明:在超/特高压环境下,纯铜在3.5%NaCl溶液(质量分数)中的极限扩散电流高于无磁场条件下的极限扩散电流,并且无磁场条件下的反应电阻比施加了0.1 T磁场条件下的反应电阻明显提高。结合电化学阻抗谱、X射线衍射及元素分析可知,0.1 T磁场会使纯铜的耐蚀性降低,主要腐蚀产物为氧化亚铜。

混合级联特高压直流输电线路纵联差动保护适应性分析

为探究现有高压直流输电线路纵联差动保护对混合级联特高压直流输电系统的适应性,结合混合级联特高压直流输电系统的运行方式,理论分析和仿真分析3种特殊运行方式下直流系统不同位置故障的故障特性和保护适应性。理论分析发现纵联差动保护适应性较好。仿真分析发现直流线路分布电容和逆变侧模块化多电平型换流器(modular multilevelconverter,MMC)控制特性影响在直流线路故障时直流线路电流延时自减值长时间处于波动状态,导致纵联差动保护长时间处于闭锁状态,此时,系统长时间承受MMC超大故障电流冲击。直流线路区外故障时整流侧与逆变侧直流电流差值的绝对值数值较大且长时间处于波动变化状态,纵联差动保护存在误动的风险。

考虑特高压直流输电影响的省间电力现货市场协调交易方法

针对直流输电对跨省潮流模型的影响,提出了一种考虑特高压直流输电影响的省间电力现货市场(以下简称“省间市场”)协调交易方法。将省间市场展开过程拆分为省内代理报价曲线模型和省间市场协调交易模型,采用交-直流解耦的方法进行省间及省内的潮流计算。省内代理报价曲线模型以省内机组发电量/负荷需求为决策变量,通过区域等效模型得到省内机组/负荷参与省间市场的代理报价曲线。省间市场协调交易模型以省间市场交易值为决策变量实现省间市场出清,通过ADMM(交替方向乘子法)实现协调交易的分布式转化,避免交易过程中泄露省内机组信息和网络拓扑信息。算例表明,该方法实现了省间市场综合收益最大化,保障了信息隐私安全。

特高压直流输电技术发展现状与思考

随着国家能源清洁低碳转型和新型电力系统加快建设,针对未来沙戈荒地区新能源和西部水电基地高效汇集与可靠外送,提升电网支撑能力,适应直流集中接入地区可靠运行等发展需求,结合功率半导体器件技术进步,新型换流设备创新研究与应用实践情况,对不同路线换流器的直流输电技术在系统适应性、可行性、可靠性和经济性等方面开展对比分析。首先,分析了特高压直流输电技术发展需求,总结了直流换流技术最新进展;然后,从应用场景、可靠性、系统支撑能力、技术成熟度等方面,进行了各类换流技术对比,并开展特高压直流新技术风险分析探讨;最后,从确定技术路线、选择设计方案方面提出了特高压直流方案选择要求,并给出直流换流技术发展建议。

大规模特高压直流输电系统中换流站配电保护策略研究

文章深入研究大规模特高压直流输电系统中换流站的配电保护策略。通过分析换流站的配电系统的特点和存在的问题,提出以智能保护装置为基础,结合模糊逻辑控制和人工神经网络技术的保护策略,实现对换流站配电系统的全面保护,并通过仿真实验验证保护策略的有效性和可靠性。

特高压直流输电线路常见故障分析与可靠性提升研究

通过分析特高压直流线路工程常见的故障与缺陷,梳理影响线路安全运行的关键因素。影响线路安全稳定运行的故障主要由冰害、雷击等引起,缺陷主要来自跳线金具、引流线、地线金具等部位。针对特高压直流输电线路的常见故障与缺陷,从路径选择、气象条件、导地线、绝缘子和金具、杆塔设计等方面全方位地给出了提升线路可靠性的措施,可操作性强,能有效降低故障发生的概率。

特高压直流输电系统动态电压控制策略研究

为提高特高压直流输电(Ultra High Voltage Direct Current Transmission,UHVDC)系统的电压稳定性与整体运行效率,分析UHVDC系统概述与动态电压控制策略设计目的和原理,并深入研究现有电压控制方法,如比例-积分-微分(Proportion-Integral-Differential,PID)控制、模糊逻辑控制、人工智能控制策略等,设计一种基于深度学习的新型动态电压控制方法。通过实际测试证实,新型控制策略在提高电压稳定性与响应速度方面具有有效性,不仅能有效应对复杂电网环境下电压波动问题,还能在保证系统稳定的同时提高能效。

特高压直流输电线路合成电场的天气影响因素及预测模型

特高压直流输电线路电离周围空气产生的离子和线路电场叠加形成合成电场,并在环境因素的作用下使得地面的合成场强发生变化。研究了天气因素对地面合成场强的影响,并提出了基于天气因素的电场预测模型。利用高压直流电场测量装置测量地面合成电场值及环境监测系统所测的天气参数,分析了风速、湿度、气压、温度、PM_(10)、PM_(2.5)、PM_(1.0)与场强的相关性。利用基于树形结构Parzen估计器(tree-structured Parzen estimator,TPE)优化的CatBoost建立地面场强在天气因素下的预测模型,并基于所测数据进行模型的训练和预测。结果表明:天气因素对场强的影响权重由高到低为湿度、风速、气压、温度、PM_(1.0)、PM_(2.5)、PM_(10)。通过特征排序选取前5个特征和所有特征预测所得到的均方根误差分别为0.83 kV/m和0.85 kV/m,实现了相对准确的预测。研究结果可为特高压直流输电工程环境评估提供有用的合成电场分析方法。

特高压直流输电系统中送端LCC换流站的电压平衡控制策略

与高压直流输电相比,特高压直流输电拥有更高的电压等级,能够以更低的经济成本实现稳定、高效的大规模电力输送。该文针对特高压直流输电系统中送端换流站的高低压阀组所存在的电压不平衡问题,分析电压不平衡现象产生的机理,并提出一种基于电压变化量对换流阀组电流参考值进行动态修正的电压平衡控制策略。然后,基于PSCAD/EMTDC搭建特高压直流输电系统的电磁暂态仿真模型,通过在稳态时切除/投入电压平衡控制策略及送端功率阶跃和送端交流系统故障3种不同工况,观测系统的动态响应特性。结果表明,所提电压平衡控制策略简单有效,且在不同工况和不同交流系统强度下都具备较好的控制效果。

高海拔高风速情况下特高压直流输电线路离子流场计算与测量研究

在特高压直流输电线路离子流场的求解中,对于高海拔高风速情况下采用传统算法计算时存在一定偏差,本文研究了高海拔条件对导线起晕场强的影响机理,并基于风速分布规律模型,使用有限元法求解特高压直流输电线路离子流场。本文选择云广±800 kV特高压直流输电线路昆明段作为试验线路,通过试验测量了线路下方的地面合成电场与离子流密度;根据国标规定选择测量设备,并给出了试验中测量点的选择、测量设备布置以及数据采集的方式。据误差分析,数值计算结果与试验数据一致性较好,验证了本文算法的可靠性。同时,分析了风速对地面离子流场分布情况的影响,研究结论表明特高压直流输电线路在高海拔与高风速条件下地面合成电场与离子流密度有超过安全值的风险。

脱冰工况下特高压直流输电线路耐张联板动态响应分析

耐张联板作为连接输电线路和绝缘子的重要构件,研究其在脱冰工况下的动态响应特性对保证输电线路安全稳定运行具有重要意义。通过搭建两种典型的特高压直流输电线路耐张段模型,以输电线路的脱冰振动作为荷载来源,对耐张联板的动态响应及屈曲特性进行分析。最后通过试验验证,测量耐张联板的受力以及屈曲状态,评估耐张联板屈曲的临界值。结果表明,耐张联板在脱冰工况下的动态响应特性及屈曲特性主要受输电线路沿线载荷影响,最剧烈的振荡发生在脱冰现象的前20 s内,并且在耐张档脱冰工况下会发生最严重的屈曲变形,应力载荷主要集中在螺栓孔包围的梯形区域内。研究结果为耐张联板的结构优化设计提供了参考依据。

±800 kV特高压直流输电线路雷电性能及防护措施研究

[目的]雷击是造成±800 kV特高压直流输电线路故障的首要原因,开展输电线路防雷评估对系统的安全与稳定运行至关重要。[方法]文章依托我国某在建±800 kV特高压直流输电线路工程,根据工程设计使用条件选用导、地线型,通过沿线各海拔、气象区分布塔型数量,确定了主力杆塔;综合沿线各塔位地面倾角、土壤电阻率、雷暴日、气象区等分布比例,评估了全线耐雷性能,并针对工程雷电特性,提出了具体的防雷优化措施,此外,还对比了电气几何模型(EGM)法中关于地形考虑的2种方法间的计算差异。[结果]计算结果表明:工程综合雷击闪络率不满足设计参考值要求,全线以绕击防护为主,沿线雷暴日与杆塔正极侧的地形条件是防雷关键影响因素。[结论]将全线位于C级及以上多雷区,山区正极侧地面倾角≥25°的杆塔保护角采用-15°设计后,可满足雷击闪络率不大于0.10次/(100 km·a·40 d)的防雷要求,经分析对比邻近已投运±800 kV线路的耐雷性能与实际运行数据,论述了文章计算方法及结果的合理性。

直升机吊篮法带电作业在三峡高海拔山区±800 kV特高压直流输电线路中的应用

随着直升机带电作业体系逐步完善及马鞍式吊篮设计逐渐成熟,直升机吊篮法带电作业相较于平台法及吊索法在安全性、适用性及便捷性等方面优势正逐步凸显。三峡高海拔山区特高压输电线路具有交通不便、作业环境恶劣等特点,开展常规带电作业方式其劳动强度大、质效较低。以±800 kV祁韶特高压直流直升机吊篮法带电作业缺陷处置过程为例,分析作业侵入路径、安全距离及其他关键安全技术措施,在施工效率、安全裕度等方面与传统带电作业方式开展比对。分析直升机吊篮法带电作业在三峡高海拔山区运用的优缺点,探索后期规模化应用可行性及质效提升。

基于BPA法计算特高压直流输电线路合成电场

为研究特高压直流输电线路地面附近的离子流场问题,应用BPA法求解双极直流输电线路离子流场,结合逐次镜像法计算的标称电场,进而求得合成电场,并利用该方法计算了±800 kV直流输电线路的离子流场与合成电场问题,分析了导线对地高度、极间距、子导线半径对特高压直流输电线路合成电场的影响。此外,还对比了求解合成电场强度的电场线法。结果表明,BPA法求解离子流场准确有效,且计算效率大大提高;提高导线架设高度和增加分裂子导线半径均可改善地面附近电磁环境,而减小导线极间距能够降低地面附近的合成电场强度,但效果不明显。