埋地管道高压直流干扰监检测技术的研究现状

高压直流输电系统接地极单极大地回路运行时,大量电流入地导致接地极附近地电位升高,接地极附近管道及附属设施可能面临管体腐蚀、管体氢脆、防腐蚀层剥离、设备烧蚀等风险。为监检测高压直流接地极对管道的影响,对国内外相关研究案例进行了调研总结,介绍了多种高压直流干扰监检测方法,对其未来的发展方向进行展望并提出了相关建议。

柔性直流输电系统换流器损耗与电压等级的关系研究

柔性直流输电一般采用模块化多电平换流器(MMC),换流器损耗是衡量柔性直流输电系统的重要指标之一。推导了MMC子模块的通态损耗解析表达式、开关损耗解析表达式。从表达式可以看出,换流器损耗不仅与MMC子模块数量有关,还与柔性直流输电系统的容量、电压等级有关。详细分析了柔性直流输电系统容量与电压等级对换流器损耗的影响规律,得出了保证损耗最低的换流器输电电压等级的选取方式。仿真算例表明,采用所提方法确定的电压等级可以保证MMC换流器具有更低的损耗。

计及新能源接入的孤网运行全过程动态仿真研究

针对孤网运行稳定控制的突出问题,结合南方某地区电网被动孤网运行失压的真实案例,构建与实际电网一致的全电磁暂态仿真模型,开展孤网运行全过程动态反演,完整再现现场事故各个阶段的动作特性;开展新能源接入对孤网稳定影响研究,分析风电场高电压穿越特性对孤网运行的影响,提出提高风电比例有利于降低区域电网被动进入孤网后频率峰值的运行策略,并开展仿真验证,在此基础上,提出计及新能源接入的孤网运行动态分析的一般方法。

柔性直流输电用金属化膜电容器多频介损在线获取方法研究

金属化膜电容器具有储能密度高、可靠性高及使用寿命长的特点,被广泛应用于柔性直流输电系统的核心设备模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)中。实际工程中,金属化膜电容器用量大且难以拆卸,因此实现柔性直流输电系统中金属化膜电容器的在线监测具有重要意义。本文提出一种金属化膜电容器多频率介质损耗角正切(tanδ)的在线获取方法,通过对电容器承受的电压电流信号进行频谱分析,获得不同频率下电容器的tanδ,最终实现对电容器的在线监测。

高压直流输电系统直流谐波阻抗的解析计算及谐振分析研究

研究了常规高压直流输电系统直流回路谐波谐振问题。采用解析计算的方法,对典型高压直流输电系统的直流回路谐波阻抗进行数学建模。基于状态空间模型得到了直流谐波阻抗的解析表达式,形成了直流回路阻抗频谱,并通过PSCAD软件对所提模型进行了验证。分析了系统各环节参数与直流谐波阻抗的耦合关系。提出了采用调整控制参数实现直流回路谐振宽频抑制的方法,并通过电磁暂态仿真对所提方法进行了验证。结果表明,所提方法可有效提升高压直流系统的直流谐振抑制能力和安全稳定运行水平。

中低压柔性直流配电系统稳定性分析模型与机理研究综述

中低压柔性直流配电系统可高效接纳利用光伏、风电等新能源和储能等直流型电源,为电动汽车、数据中心及LED照明等直流型负荷提供高效可靠供电,因此得到广泛关注。然而由于系统内电力电子设备特性各异,直流网络拓扑复杂,控制策略多样,运行状态变化频繁且变化范围较大,使得直流配电网存在多时间尺度小扰动和大扰动稳定性问题。为此,首先对直流配电系统的拓扑类型以及典型控制策略进行了梳理,然后分别对直流配电系统的典型小扰动和大扰动稳定性研究现状进行了详细的综述,最后对直流配电系统稳定性研究进行了总结和展望。

水平柱群通道全氟己酮过冷沸腾传热特性研究

为提升散热量不断增加的电力电子器件冷却系统的高效换热能力,提出采用全氟己酮为工质的水平双直角五边形肋柱通道流动沸腾换热系统对其进行冷却。通过实验的方法制作了入口当量直径为3.81 mm的五边形柱群通道结构,对通道内流动沸腾的平均及沿程换热特性展开了研究,实验工况如下:壁面热流密度为50~400 kW·m^(-2),入口流速为0.1~0.9 m·s^(-1),入口过冷度为15~35℃。结果表明:当热流密度低于100 kW·m-2时,单相对流占主导,增加流速与过冷度能够明显促进壁温降低;当热流密度高于200 kW·m^(-2)时,沸腾吸热占主导,增加流速与过冷度时壁温的降低幅度不明显;在热流密度为400 kW·m^(-2)、过冷度为15℃的工况下,柱群通道的平均传热系数最高;通道沿流向的局部传热系数总体呈现上升趋势,随着热流密度的增大、流速与过冷度的降低,通道出口传热系数相比进口的增长更加显著,此时通道内流体沿流向的沸腾剧烈程度发展速度更快、通道出口的沸腾程度更剧烈。该研究可为水平柱群通道内流动沸腾传热的最佳工况设计提供理论基础。

高海拔特高压直流线路电磁环境特性研究

为解决高海拔特高压直流输电线路电磁环境（EME）特性、预测与防护等问题，依托特高压工程技术（昆明）国家工程实验室，建立了首个高海拔特高压直流线路电磁环境测试平台，开展了长达6a的试验研究，获得了直流线路电磁环境参数特性规律；得到了可听噪声为1dB／1000m、无线电干扰场强为4．3dB／1000m的海拔修正系数，提出了考虑气象参数的直流线路无线电干扰和可听噪声的预测式，并开展T＋800kV楚穗直流线路实测对比；提出了改善线路下方地面合成场强的引流屏蔽措施，可使其最大值降低50％。

直流电网快速后备保护方案

直流线路故障是未来直流电网必须解决的关键问题。为解决该问题,提出一种基于混合式直流断路器的直流电网保护配置方案;针对直流侧最为严重的双极短路故障,分析了故障线路与非故障线路之间的电流差异;考虑线路保护之间的配合,提出了一种基于电流增量的方向性保护原理以及相应的整定计算方法。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建四端直流电网模型验证了所设计保护方案的有效性。仿真结果表明,所提保护方案仅利用单端电流量即可识别并隔离故障,具有反时限动作特性和一定的抗过渡电阻能力,适用于直流电网的快速后备保护。

高压直流输电系统阻尼型双调谐交流滤波器的优化设计

阻尼型双调谐交流滤波器是高压直流输电系统中最常用的滤波器,其优化设计关系到交流滤波器的性能及定值。从不同位置阻尼电阻的双调谐滤波器的统一阻频特性表达式出发,推导出适用于双调谐滤波器的分流比表达式,进一步分析了阻尼电阻对交流滤波器性能和定值的影响。分析了阻尼电阻与电话谐波波形系数之间的关系式,且推导了阻尼电阻对交流滤波器设备定值和造价的影响公式,为阻尼型双调谐交流滤波器的优化设计提供计算依据。最终总结了优化设计的算法和流程。

直驱式风力发电机组并网友好控制技术研究

电力电子技术的长足发展使得人类对新能源的开发上升到新的高度,但也带来一系列的电能质量问题甚至电网安全隐患,其中,风力发电机组带来的并网谐振以及离散控制系统的滞后问题,往往随着并网机组数目增多而加剧。因此,基于直驱式风力发电机组的友好控制技术,提高电力电子并网单元稳定性和可控性;计及离散化控制系统延时,研究了一种重复预测阻尼控制策略,提高了新能源并网可靠性,通过仿真和实验验证了这一结论。

直流近区稳控系统动作时序的仿真与优化研究

直流输电送/受端(以下简称“直流近区”)安全稳定控制(以下简称“稳控”)系统的控制策略复杂,动作时序配合不当可能导致稳控装置不正确动作,后果严重。为此,基于直流近区稳控系统的实时仿真试验,从稳控系统主辅判据配合、装置采集量有效性辨识、多厂站多重故障动作时序等方面,选取故障过程中稳控装置不正确动作的相关案例进行分析,提出针对性的优化改进措施并进行仿真验证,总结形成稳控系统的软件设计原则。研究结果表明:在直流近区稳控系统的软件设计中,需考虑故障过程中参与策略计算的所有元件采集量和控制量的实时变化,选用合理的数据辨识方法或采用多重信息校验,综合考虑交直流控制系统的相互耦合作用,以有效提升稳控策略的可靠性。

基于WNN的光伏功率超短期预测研究

为解决光伏功率预测不准确问题,提出一种基于小波神经网络(WNN)的光伏功率超短期预测方法。分析小波变换的基本方法,说明小波网络的基本结构和初始权重确定方法;提出利用误差反向传播训练WNN的方法,分为GD算法和LM算法进行讨论;提出基于小波神经网络的光照辐射强度的预测方法,并提出评价指标;最后利用某地实际数据进行网络训练,说明了所提方法的有效性,并可知利用LM算法的WNN预测模型比GD算法训练的预测模型在超短期时段的表现更优。

±800 kV柔性直流换流站换流变区域电气布置研究

[目的]柔性直流输电技术不断发展,至今已经成为主流的直流输电技术。面对远距离、高电压、大功率的送电需求,±800 kV级特高压柔性直流输电技术的工程应用迫在眉睫。换流变压器作为柔性换流站的核心部分,相关区域的布置方案非常重要,将会对全站整体布置方案产生重要影响。[方法]基于柔性直流换流站的技术基础,从电气接线、换流变压器布置、换流变广场布置、启动回路布置等方面进行分析,并根据其特点进行优化设计,提出了换流变区域的整体布置方案。[结果]换流变区域的整体布置方案可靠性高、可实施性强,节约了占地面积和投资成本。[结论]研究结果对±800 kV柔性直流换流站的工程应用有指导意义,有广泛的工程应用前景。

基于离散元方法的复合绝缘子表面污秽沉积模型

污秽颗粒在复合绝缘子表面的沉积会影响其电气特性,导致沿面放电甚至污秽闪络的发生,从微观的角度探究其沉积机理,能够为电力系统的稳定运行提供理论依据。文中基于JKR接触力学理论,通过传统牛顿力学法和离散元方法分别对颗粒碰撞过程中的受力情况进行分析,提出综合考虑法向碰撞、颗粒反弹速度的碰撞沉积模型。根据不同碰撞沉积模型进行仿真实验,将所得结果与现有实验结果进行比较。结果表明:对比牛顿力学方法,离散元方法得到的碰撞沉积模型更能准确预测SiO_(2)颗粒在复合绝缘子表面的沉积情况。绝缘子表面颗粒沉积数随粒径的增大呈先增大后减小的趋势,在粒径20μm时达到最大沉积数。改变风向,绝缘子串中压端与高压端NSDD的比值随风向角度的增大而减小,下表面与上表面NSDD的比值随角度的增大而减小。绝缘子表面颗粒沉积数随风速的增大呈先增大后减小的趋势,并在±30º时达到最大。该文模型能够更为准确的描述污秽颗粒在绝缘子表面的沉积过程,研究结果有助于完善复合绝缘子表面污秽沉积机理。

特高压直流送端孤岛系统频率稳定控制

特高压直流与大型水电机组配套电源采用送端孤岛运行方式,能有效消除由直流闭锁引起的潮流大范围转移、系统暂态功角失稳问题。但是,送端孤岛系统的频率稳定性是决定系统能否运行的关键因素之一。结合南方电网楚穗、普侨特高压直流孤岛的调试情况,研究了水电站与特高压直流送端孤岛系统超低频振荡的机理,提出了频率稳定控制策略;阐述了直流甩负荷导致部分机组调相运行的机理。机网协调控制RTDS试验平台的仿真结果以及特高压直流孤岛系统的现场调试结果表明了所提控制策略的有效性。

锁相环同步VSC接入弱网下的低频动态稳定性分析模型与机理研究

基于锁相环(PLL)同步接入弱网的电压源型换流器(WG-VSC)存在由“外环-PLL-弱网”交互主导的低频动态(LFD)稳定问题。为清晰揭示各关键环节及其交互对WG-VSC的LFD影响机理,提出一种等效PLL模型。首先建立了适用于多种典型外环控制模式的WG-VSC的LFD分析的基本模型,该模型包含原PLL环节及耦合了外环、电网强度及VSC运行点信息的“外环-弱网”环节。其次,将“外环-弱网”环节划分为有功侧外环对PLL的影响路径及无功侧外环所引入的对PLL的影响路径,以清晰表征VSC外环与PLL的交互关系。然后,基于LFD主导模态将“外环-弱网”环节简化为一阶环节,并结合原PLL的PI控制环节,得到保持足够LFD分析精度的二阶等效PLL模型,并基于该模型分析和揭示了“外环-PLL-弱网”的交互对WG-VSC的LFD的影响机理。最后,基于详细开关模型的时域仿真结果验证了等效PLL模型的有效性和分析结果的准确性。

截面形状对微通道流动沸腾影响的数值研究

针对换流阀元件在工作时需要高效冷却的要求,采用全氟己烷类液体为工质的微通道相变冷却代替传统水冷系统,并对其在圆形、方形、三角形和梯形4种截面形状微通道内的流动沸腾特性进行了数值模拟,质量流量范围为0.0001~0.002 kg/s,热流密度范围为50~500 kW/m 2。数值分析结果表明:通道内的锐角边会限制气泡的生长,加速气泡的融合、破碎;局部换热系数沿流动方向逐渐增大,相同当量直径下三角形通道局部换热系数最大,圆形次之,梯形最小;随着热流密度与质量流量增大,4种通道的平均换热系数均增大,当质量流量增大19倍时,换热系数增大0.11~0.32倍,压降增大5.62~8.98倍;当热流密度增大9倍时,换热系数增大0.16~0.20倍,压降增大1.08~1.53倍;三角形通道的性能因子最大,综合换热性能最佳。该研究可为换流阀微通道相变冷却系统的设计提供理论依据。

HVDC换流器交流等值谐波阻抗研究

高压直流(HVDC)输电换流器交流等值谐波阻抗的计算对交直流系统谐波不稳定的研究和HVDC系统交流滤波器的设计具有重要意义。基于开关函数法,计及换流器直流侧谐波电流调制到交流侧产生的两种主导谐波电流的影响,同时考虑这些谐波经换流器的反复多次调制,提出了新的换流器交流等值谐波阻抗模型。通过分析换流器谐波对其交流等值谐波阻抗的影响,提出了基于时域仿真计算换流器交流等值谐波阻抗的方法并给出了具体的计算步骤,该方法消除了换流器自身是一个谐波源对仿真结果的影响。最后,以宜华直流工程为算例,将换流器交流等值谐波阻抗数学模型计算结果与时域仿真结果进行对比,表明新的换流器交流等值谐波阻抗模型较当前主流数学模型的准确性有较大改善并且在低频范围内有较高的准确度。

不同截面肋柱-软尾结构单相流动传热比较

基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法,利用动网格技术和重叠网格技术数值模拟研究了不同Reynolds数、截面形状以及长径比下的肋柱-软尾结构在通道中的双向流固耦合换热问题。模拟工况为:Reynolds数Re=200,275,351;肋柱截面形状:圆形和方形;长径比k=2,3,4。研究表明:Re=275时圆形截面肋柱-软尾结构的流动换热综合能力优于方形截面结构,k=3时圆形截面肋柱-软尾结构的流动换热综合能力最佳,肋柱周围的局部换热能力方形截面结构好于圆形截面结构;k=3时,随着Reynolds数的增大,不同截面形状的肋柱-软尾结构的流动换热综合能力逐渐升高,并且高Reynolds数、高长径比的圆形截面综合流动换热能力最佳;与不加软尾肋柱结构的流动换热能力进行对比发现,对于圆形截面形状的肋柱结构,增加软尾后综合换热能力增大了19.46%。