考虑热不平衡特征的MMC功率模块寿命预测

准确快速计算模块化多电平换流器(MMC)功率器件的结温波动是进行寿命预测和可靠性研究的关键。在长时间的任务剖面下,基频结温波动对MMC功率模块寿命预测的影响不容忽视。由于MMC桥臂电流的直流偏置特性,使得功率模块内部具有热不平衡特征。提出一种考虑热不平衡特征的MMC功率模块寿命预测方法。首先,分析MMC子模块功率器件的热不平衡特征,提出考虑电热耦合的功率器件低频热循环提取方法,考虑器件损耗热不平衡特征,提出基频结温波动的快速迭代求解方法;然后,利用Bayerer模型和Miner理论所建立的热循环与器件损伤之间的联系,实现MMC系统功率模块的寿命预测。最后,利用算例对所提方法进行验证和分析。

海缆巡检机器人脐带缆收放系统设计与研究

针对近海遥控操作水下机器人(ROV)系统的收放系统需求,初步研究设计了适合中小型船舶的ROV收放系统,该系统包括A架、绞车、排缆器、液压动力单元等ROV专用收放系统,并进行了初步的载荷分析。

基于优化模型的直流电缆雷电冲击电压试验波形参数控制

雷电冲击试验中的直流电缆为大电容试品,试验回路中电感对冲击波形的影响不可忽略,冲击电压发生器电阻参数设置不当将会导致波形过冲和振荡,为此提出一种基于优化模型的雷电冲击电压试验波形参数控制方法。首先,对试验回路进行理论推导,并分析波前时间和过冲率之间的关系,在此基础上引入一个可用于表征波形过冲率的变量Δ_m;其次,以波前时间最小为目标函数,通过限制Δ_m的数值对波形过冲率进行约束,建立电阻参数优化模型;最后,设置不同的Δ_m对模型进行求解,并通过仿真计算和实际试验验证其有效性。结果表明,随着Δ_m设置值的增加,过冲率呈上升趋势,波前时间呈下降趋势,优化模型能够对波形参数进行有效控制。为确定Δ_m的合理设置范围,研究了不同试品电容、不同回路电感下Δ_m设置值对过冲率、波前时间的影响。结果表明,Δ_m取值为0.9~1时,能够保证波形过冲率不超过标准规定的10%。

不同接线方式下直流电缆雷电冲击试验研究

针对直流电缆雷电冲击试验中电压测量波形存在异常抖动、不符合标准的问题,对冲击电压发生器先接分压器,后接试品接线方式(记为方式Ⅰ)的冲击试验放电回路进行了理论分析,并在Pspice环境下进行仿真,观察电容分压器两端的测量波形与试品两端的实际波形之间的差异。分析认为,电容分压器与电缆试品之间存在的引线电感导致测量波形与试品实际波形有一定的偏差,当引线电感过大时甚至会发生异常抖动。为此,提出了先接试品,后接分压器的接线方式(记为方式Ⅱ)。在不同的引线电感下,比较了2种接线方式下测量波形和实际波形的一致度以及时间参数(波前时间、半峰值时间)的测量误差以验证方式Ⅱ的合理性。研究结果表明:采用方式Ⅰ,随着引线电感的增大,测量波形的异常抖动幅度增大,且与实际波形的偏差愈来愈大,时间参数的测量误差也随之增加;而采用方式Ⅱ,即使引线电感较大,测量波形也不会出现异常抖动,能较好地逼近实际波形,同时测量误差被限制在较小值。采用方式Ⅱ对电缆试品进行了现场雷电冲击试验,结果表明试验波形的异常抖动消失,与仿真结果一致。

基于查表法的架空线电缆混合线路行波故障测距方法

针对架空线-电缆混合线路,提出了基于查表法的故障测距算法。将故障距离与混合线路两端测量点接收到故障初始行波的时间差按一一对应的关系制成表格,表格中数据的采样步长根据现场设备的采样频率确定。当线路发生故障时,测量故障初始行波从故障点传播到线路两侧测量点的时间差,然后搜索已制定好的表格来确定故障点位置。ATP仿真结果表明,查表法的测距精度较高,适用于现场设备运行,提高了运算速度,具备较高的实用价值。

岱山海域潮流能发电并网示范工程设计方案分析

岱山海域潮流能发电并网电力系统是国内首个实现潮流能发电并网商业化运行的示范工程,标志着我国向商业化潮流能发电迈出了关键的一步。从接入系统方案、系统电气计算分析、海缆工程设计3方面入手,详细阐述了岱山海域潮流能发电并网设计技术方案的可行性及存在的问题,并给出了初步解决方案,为该工程的最终实施提供了技术支持。

新能源并网变流器不平衡电网电压观测方法

常规基于二阶广义积分器的并网变流器电网电压观测方法不能实现不平衡电网电压观测,且受直流偏置影响。为此,提出了一种基于三阶广义积分器的并网变流器不平衡电网电压观测方法。此处首先介绍了基于二阶广义积分器的电网电压观测方法,并分析了直流偏置的影响。然后分析了三阶广义积分器可抑制直流偏置的优点,并提出了基于三阶广义积分器的电网电压基波分量、正交分量和电网电流微分信号观测方法。在此基础上,提出了一种基于三阶广义积分器的不平衡电网电压观测方法,消除了直流偏置的影响。实验研究验证了所提方法的有效性。

一种用于海岛供电的开关DC/DC变换器

分析了不连续导电模式(DCM)单电感双输出(SIDO)开关变换器的时分复用(TM)控制方法,设计实现了一种根据各路负载最大输出功率选定两路导通时间的TM控制方法。该控制方法可使复用电感最大限度的传输各路负载需求的功率,从而有效提高电感利用率,避免了各路输出的交叉影响。最后以海缆防锚损风光互补供电系统为应用对象对电路参数进行设计,仿真及实验验证了理论分析及控制方法的正确性。

提升海底电缆载流量的2种方法及其试验研究

针对大长度单芯海底电缆的铅包及铠装损耗引起的载流量下降甚至海缆故障的问题,提出了2种解决方法:将钢丝铠装换成铝合金丝铠装(相对磁导率较小)以及在铅包铠装回路串联电阻。在一定理论分析的基础上设计了岸滩环境下海底电缆热循环试验系统,针对110 k V单芯海底电缆展开一系列对比试验,包括互感测试、损耗测试、温升测试等。探索并验证了采用该2种方法降低海缆损耗、保护海缆及提高载流量的工作原理及改善效果。结果表明,铅包环流对铠装层具有屏蔽作用,因此改变铠装材质和串接电阻可使得被试海缆载流量分别提高了24.2%和9.68%。

铠装回路串联电阻对110kV海底电缆热效应影响的试验研究

以110 kV单芯海底电力电缆为研究对象,建立了电缆暂态热路模型。结合铅包和铠装损耗的影响,得出导体稳态温度的计算公式。从降低海缆热量产生的角度出发,结合生产实际,设想在铅包铠装回路串入一定阻值的电阻器。根据电缆设计规范及被试海缆的实际情况选择合适的电阻器。基于海缆热循环试验系统,在不同工况下对被试海缆进行通流试验。通过对实验数据的分析与比较,证明了该方法能够有效降低海缆的损耗与导体的稳态温升,提高了海缆的载流量。

200kV直流电子式电压互感器测量故障分析与处理

根据一起±200kV EVT(直流电子式电压互感器)出现后台显示电压偏高的现象,经设备故障分析与现场检测,查证了故障发生的原因是EVT的电阻盒内部6路并联分压电阻中的最后1路电阻击穿开路,导致EVT的直流高压分压器输出信号进行二次分压时产生异常信号,并通过光纤传输至合并单元及直流控制保护系统,出现后台电压测量异常并导致保护误动,提出了对应的防范措施。

换流阀空冷器最小交流电压平衡状态红外监测

换流阀空冷器的应用十分广泛,若该元件运行状态是安全且稳定的,则高压直流输电就可稳定运行,为此提出基于多源异构数据融合的换流阀空冷器最小交流电压平衡状态红外监测方法。提前对红外传感器数据实施循环去噪,直到数据中无噪声数据为止,再融合多源异构数据,降低数据量以及空间维度,计算出红外图像的温度场分布,设定出对应阈值,与温度场阈值比较,判断电压状态是否处于平衡状态,实现换流阀空冷器最小交流电压平衡状态红外监测。实验结果表明,所提方法的红外监测精准以及监测图像去噪效果好。

固体绝缘介质中空间电荷分布测量技术及其在电气工业中的应用

高压直流输电应用广泛、前景开阔,然而电缆材料内部空间电荷的存在成为了限制其发展的难点之一。为此综述介绍了固体绝缘电介质中空间电荷分布测量技术的历史发展过程,并详细介绍了主要的3种非破坏性实验方法的物理模型与实验技术,包括压力波传播法(PWP法)、电声脉冲法(PEA法)、热扩散法(TSM法)等。并针对不同的绝缘试样介质(例如平板、同轴圆柱等),详细介绍了各种方法的物理原理与具体测量技术。PWP法和PEA法的实验技术已经基本定型,并已经发展出了可在实际工业应用的真实长电缆空间电荷的测量技术。热扩散法相对应用较少,主要介绍了适于较厚介质的热阶跃法及其数据处理和实验难点。然后比较了这几种方法的特点,并分析讨论了目前所存在的主要问题,最后对于空间电荷测量技术的前景与发展趋势作了一些展望与猜测。

基于分段补偿原理的电缆架空线混合线路双端行波故障测距算法

架空线、电缆多段混合线路中,由于各段线路行波速度不一致,用于均匀传输线的传统双端测距算法无法适用。给出了传统双端测距算法的另一种表达形式,在分析混合线路行波传播时间特征的基础上,提出比较故障初始行波浪涌到达线路两侧测量点的时间差与混合线路各个连接点处行波传播到线路两侧测量点的时间差确定故障区段,再通过时间和距离补偿,将故障距离表示为故障区段端点到测量点的距离与故障点到该端点的矢量距离之和。相比于现有混合线路行波测距方法,所提方法适应性更强、概念更清晰、实现更简单,且实现了和传统双端测距算法的形式与物理含义的统一。ATP仿真验证了该方法的可行性。

大规模电力储能技术的特性与比较

介绍储能技术分类及其在电力系统中的应用,对抽水蓄能、压缩空气、飞轮、超导、超级电容器、二次电池、液流电池和钠硫电池储能技术的特性进行了分析和比较,阐述了各种储能技术的适用领域。

断线故障行波测距分析

由于绝缘导线的应用,配电线路发生断线故障的概率大为增加,且断线故障一直缺乏有效的定位或测距手段。阐述了电力线路开断时行波的产生机理,分析了断线故障初始行波及其传输特征,探讨了利用行波原理测量断线故障距离的可行性和方法,分别对输电线路和配电线路中的测距可靠性进行了分析。利用行波原理能够测量断线故障距离,其可靠性与断线时刻故障点电流的大小成正比,因此测距可靠性不仅与总体负荷电流大小有关,还与故障点位置有关。仿真验证了分析的正确性。

台风作用下输电塔线体系多元状态监测及风偏可靠度分析

在舟山某输电线路上布设一套包含风速风向等气象要素以及塔线动力响应的多元状态监测系统。该监测系统获取了在2017年18号台风“泰利”影响下的输电塔线周边风场,导线风致振动以及动张力等现场实测数据。考虑结构参数的不确定性,建立了该输电线路有限元模型,开展了本次台风以及不同风灾水平下的导线风振反演分析,其中脉动风场是在数值模拟生成的基础上再与现场实测风速数据同化后得到。本次台风作用下的反演分析结果与实测值吻合较好,验证了随机风振反演分析结果的有效性。根据风偏响应结果,进一步完成了该输电线路可靠度分析,得到了风偏闪络失效的易损性曲线,从而评估了该输电线路在不同风灾作用下的风偏闪络危险程度。

单芯光纤复合海底电缆弯曲有限元建模

海底电缆的严重弯曲会导致漏电、接地、短路和断缆等事故。通过实体实验研究海底电缆的弯曲特性存在成本高、难度大,海底电缆各层结构数据不易获取等问题。为此,文中提出了单芯光纤复合海底电缆弯曲有限元建模实验方法。对海底电缆的结构进行了简化,建立了单芯海底电缆有限元模型,选用SOLID164和SHELL163单元,利用ALE算法,结合扫略和映射方法进行网格划分,对模型进行了求解,根据力学和结构特性对海底电缆进行了单端约束并施加转动惯量载荷,真实地模拟了海底电缆的弯曲过程。结果表明,模型沙漏能控制在内能的1%以内,海底电缆各层应力、应变数据符合弹塑性材料特性和工程经验,为海底电缆弯曲特性的研究和光纤传感技术的应用提供了参考。

舟山多端柔性直流输电示范工程及其评估

介绍了舟山多端柔性直流输电示范工程基本情况、电网接线方式及直流控制保护功能,分析了快速重启动及换流站单站投退在工程中的应用及工程的运行效果。并结合实际运维经验,针对直流控制保护、换流阀子模块、直流断路器、直流测量装置等主要设备问题进行了分析,并给出了技术完善的方向。

海底电力电缆过载能力分析及其试验验证

基于海底电缆导体的温升原理,对其过载电流进行理论分析,并利用海底电缆热循环试验系统对典型110 kV海底电缆进行过载试验并进行数据拟合、分析,证明了对于某特定海底电缆在运行中的过载能力由海底电缆导体初始温度和过载时间决定。利用MATLAB函数曲线分析这2个因素对海底电缆过载能力的影响,得出其随着导体初始温度和过载时间的增大而减小的结论。结合2条海底电缆短时过载导体温升曲线的比较,提出一种短时过载情况下导体温升的简易算法,利用试验数据验证了该方法的可行性,为实际生产提供了参考。