变压器直流偏磁的仿真研究及限制措施

对高压直流输电系统接地极电流对中性点接地变压器的影响进行了研究。以实际工程中广泛应用的Jiles-Atherton铁磁磁滞原理为基础建立变压器模型进行电力变压器直流偏磁的仿真研究,结果较好地反映了励磁电流波形和幅值的变化对变压器的不利影响;提出了在变压器中性线串联电容器并设置其旁路电路等措施,分析说明该措施能有效地限制直流偏磁现象。文中介绍的模型和措施可分析处理变压器直流偏磁导致的铁耗、铜耗以及噪声增大等问题,实例的仿真结果证明了该方法的正确性。

交流电网不平衡情况下电压源换相直流输电系统的控制策略

推导了交流电网不平衡情况下电压源换相高压直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)电磁暂态模型,提出了适用于该场合的抑制直流电压二次波动的控制策略。通过分析αβ坐标与dq+和dq-坐标之间的变换关系,得出结论:在正序旋转坐标下正序分量为直流量,负序分量是频率为100Hz的交流量;而在负序旋转坐标下负序分量为直流量,正序分量是频率为100Hz的交流量。通过简化交、直流侧电路,建立考虑换相电抗器损耗的交流系统不平衡情况下VSC-HVDC系统电磁暂态数学模型。为了抑制发生不平衡故障时直流电压的二次波动给VSC阀和直流电容器产生额外应力等问题,设计基于正、负序旋转坐标系的双电流内环控制器和直流电压外环控制器。仿真结果证明所提出的数学模型正确、可靠,所提出的控制策略能够有效地抑制直流电压二次波动。

基于对偶性原理的三相多芯柱变压器暂态模型

提出了一种基于对偶性原理的三相多芯柱变压器暂态模型；通过分析三相多芯柱变压器磁路模型并应用对偶性原理,建立了考虑电路与磁路耦合的变压器暂态计算模型,采用Jiles—Atherton铁磁磁滞模型来描述铁心模块的饱和以及磁滞效应,而涡流和杂散损耗用一个等值电阻替代,零序磁通用一个线性电感以及反映其涡流损耗的电阻代替；该模型可以计算分析直流偏磁和空载合闸等情况下变压器励磁电流以及铁心磁通等电气参数；算例分析结果与实验结果的对比证明了该模型的准确性。

VSC-HVDC统一电磁暂态模型及其控制策略

为了更好的应用基于电压源换流器(VSC)的新型高压直流输电系统,发挥其技术优势,提出了VSC-HVDC统一电磁暂态模型并进行了其控制策略的研究。交流侧电磁暂态模型是基于d-q同步旋转坐标系下建立的;利用交流侧与直流侧瞬时有功功率相等的原理建立了直流侧电磁暂态模型,且该模型考虑了换流电抗器损耗等因素。利用前馈补偿法设计了解耦控制器以达到分别通过电流d轴和q轴分量来独立调节有功功率和无功功率的目的。利用PSCAD/EMTDC对利用VSC-HVDC连接两端的有源网络以及对无源网络的供电进行仿真试验的结果证明,提出的计算模型及控制策略准确、可靠,对于各种干扰有较好的响应速度和较高的精度。

变压器直流偏磁的仿真研究及限制措施

对高压直流输电系统接地极电流对中性点接地变压器的影响进行了研究。以实际工程中广泛应用的Jiles-Atherton铁磁磁滞原理为基础建立变压器模型进行电力变压器直流偏磁的仿真研究,结果较好地反映了励磁电流波形和幅值的变化对变压器的不利影响;提出了在变压器中性线串联电容器并设置其旁路电路等措施,分析说明该措施能有效地限制了直流偏磁现象。该模型和措施可分析处理变压器直流偏磁导致的铁耗、铜耗以及噪声增大等问题,实例的仿真结果证明了该方法的正确性。

我国发展特高压直流输电中一些问题的探讨

我国进行±800kV特高压直流输电建设,有许多技术问题需要解决,包括系统研究、测试、产品研究与开发、工程设计和实施等问题。讨论了我国±800kV特高压直流输电工程的电磁环境、过电压与绝缘配合、直流偏磁、控制保护系统、特高压交直流混合电网的稳定性等方面存在的技术问题。在总结已有研究成果的基础上,提出了一些对我国特高压直流输电建设、维护和运行有参考价值的建议:如深入开展高海拔下电磁环境参数的计算和测量及标准制定;高海拔、重污秽、重冰区等典型地理气候条件下绝缘配合和长空气间隙试验;直流偏磁抑制措施和接地极选址;控制保护策略和故障分析能力;特高压混合电网规划和广域电力系统安全稳定控制等方面问题的研究。

特高压紧凑型输电线路工频电场强度计算

为研究特高压交流输电线路的工频电场强度,通过建立二维静电场有限元模型,计算了LGJ-400/65、LGJ-500/45、LGJ-630/45 3种型号导线,子导线根数分别为6、8、10、12的导线表面场强、相导线平均场强最大值、线路下方距地面1 m处最大场强和线路走廊宽度,分析了导线截面、子导线根数、线路最低对地高度和走廊宽度的选取。结果表明特高压交流线路选取大截面导线、紧凑型倒三角布置方式在导线表面场强、杆塔高度和线路走廊方面可满足要求。

330kV绝缘子串电压分布和屏蔽环位置的优化

为计算330kV线路绝缘子串电压分布和优化屏蔽环的位置,建立了考虑屏蔽环、分裂导线、杆塔、联板、悬垂线夹和其它连接金具的三维静电场有限元模型。计算并讨论了带和不带屏蔽环、带和不带联板的绝缘子串电压分布以及屏蔽环位置变化对电压分布的影响。结果表明,导线和杆塔侧绝缘子承受较高电压,屏蔽环可有效改善其附近绝缘子上承受的电压,理论上有一最优位置;导线侧金具对电压分布影响较大,计算模型中应考虑。

抑制高压直流换流站附近变压器中性线直流电流措施的研究

为了减小由于直流电流经换流变压器中性线的侵入而对交流系统产生的不利影响,笔者提出了一种抑制高压直流输电系统换流站附近交流变电站内变压器中性线直流电流的措施。对换流站附近变电站站内变压器发生直流偏磁现象的原因、机理及其危害进行了分析研究。在分析了同内外学者研究现状的基础上,提出了一种在换流变压器中性线串接小电容器并设置其旁路电路的新措施来抑制直流电流侵入的措施,并从对系统继电保护方面的影响进行了分析。仿真试验分析结果证明了该装置的有效性,表明了这是一种可靠有效地抑制变压器中性线直流电流的方法。

基于空间分布和时序特征的配电网台区三相不平衡调整方法

低压配电网存在大量时空分布不平衡、特性各异的单相源荷,导致三相不平衡问题突出,且传统的三相不平衡治理仅关注变压器关口的负荷平衡,忽视了配电网主要馈线的平衡状态,配电网内部的三相不平衡治理成效不佳。为此,提出一种考虑单相源荷电量时序特征和空间分布的配电网台区相序调整方法。首先,对配电网进行治理节点区域划分得到节点网络图,并提出从台区末端节点由后往前逐级进行叠加治理的三相不平衡调整方案。接着,采用模糊C均值聚类算法(FCM)对各个节点区域进行电量时序特征提取与负荷分类,建立基于典型负荷的三相不平衡优化模型。然后,针对此优化模型仅关注三相功率大小的平衡关系,提出一种改进文化基因算法对模型求解。最后,在MATLAB中建立仿真验证模型。结果表明,所提方法有效降低了配电变压器关口和主要馈线的三相不平衡度。

220 kV垂直排列双分裂导线粘连现象分析

为研究近年来广东省无间隔棒220kV垂直排列双分裂线路导线在负荷电流足够大时发生粘连的现象,对导线建立了精确的悬链线数学模型,比较了有限元法和解析法的优劣后用解析法在MATLAB环境下编制程序算出不同参数时子导线因电磁引力作用而粘连的临界电流值,得出了子导线粘连的临界电流随分裂间距、环境温度的增大而增大,随档距、风速的增大而减小的规律,并提出了通过控制分裂间距,档距改变临界电流大小的方法。

基于信号注入法的TSC消弧线圈动态调谐接地装置

对地电容的测量是谐振接地中的主要难题,提出了一种信号注入的方法,以实现电网对地电容的准确测量。在消弧线圈设置中性点PT作为信号注入PT,从信号注入PT二次侧注入25 Hz的电流,在另一PT开口三角处测量该频率的电压。使用改进后的TSC调容式消弧线圈,以单片机 80C196KC为核心的控制系统,研制出一种自动跟踪补偿装置。现场试验结果证明,该自动跟踪补偿装置具有结构简单、调节速度快、补偿准确度高、谐波危害小,且无机械动作可靠性高等特点。

VSC-HVDC换流站电磁辐射计算

为分析电压源换相直流输电(VSC-HVDC)换流站对站外电磁辐射,建立了基于偶极子理论的赫兹偶极子和磁偶极子模型;利用IGBT1模型分析换流阀器件开通和关断的瞬态特性;通过对换流站整体仿真求得了换流站开关场内主设备与大地构成的等效电流环路中的电流;改变偶极子模型参数得到影响VSC-HVDC换流站电磁辐射强度的因素。计算证明,换流阀开关暂态电压变化频率以及各频率对应的电压幅值直接决定阀体产生电磁辐射强度,换流站内设备布置的紧凑程度也直接影响了其对外电磁辐射强度;通过紧凑布置站内设备,减小谐波尤其是高频段谐波电流能够有效地抑制VSC-HVDC换流站电磁辐射。

覆冰情况下输电线路有限元计算及其结构优化

建立了塔-线耦合结构系统三维有限元力学计算模型。通过对覆冰输电线路耐张段位移及应力分布情况进行分析计算,提出了线路耐张段在一定风速与覆冰厚度条件下的临界失效曲线。经过多次计算并验证薄弱杆塔以及薄弱单元分布情况,得到了薄弱位置的分布特点和规律。以发生覆冰倒塔事故的实际线路为研究对象,并以力学分析计算结果为依据,提出了有针对性地更换杆塔最薄弱处钢材以及在耐张段内薄弱处增加一基杆塔的线路改进方案。通过结构优化前后线路耐张段薄弱单元应力比值以及临界失效曲线的对比分析,证明了所提出改进方案的正确性和有效性。

考虑铁磁磁滞的变压器励磁涌流仿真分析

提出了一种考虑铁芯铁磁磁滞的变压器电磁暂态模型,并对变压器空载合闸时的励磁涌流现象进行了仿真研究。基于目前工程中应用较为广泛的Jiles-Atherton铁磁磁滞原理建立铁芯磁滞磁化曲线模块,通过设置适合的参数计算得到了与实际测量值较为吻合的B-H曲线;通过分析单相三绕组变压器铁芯绕组结构及其电路模型,得到其电磁暂态计算模型;通过分析三相五柱式变压器磁路结构并利用对偶性原理,得到了其暂态计算分析模型。利用所建立的暂态计算模型对单相三绕组变压器的励磁涌流现象进行了仿真研究,仿真计算结果与实际试验测量结果的对比证明所提出的暂态计算模型的正确性和有效性;同时也对三相变压器组和三相五柱式变压器空载合闸时的励磁涌流进行了仿真计算,仿真结果证明所提出的暂态计算模型能够准确地分析变压器空载合闸时的励磁涌流现象。

一种考虑新能源出力相关性及不确定性的分布式发电规划策略

分布式可再生能源的大规模应用及并网给传统电网的规划及运行均带来了挑战及冲击。该文提出一种考虑新能源出力相关性及不确定性的分布式发电规划策略。该方法首先基于Cholesky分解同时获得满足风电出力分布及风电场出力相关性的新能源出力抽样方法。然后,考虑新能源出力的不确定性,提出一种基于新能源多场景出力的概率规划模型。随后,基于该模型规模庞大、约束非线性特点,提出一种基于节点有功变化的部分线损计算策略。最后,在IEEE 33节点测试系统上进行了测试,证明了该方法的有效性。

一种考虑电力系统频率安全的新能源并网限值评估方法

提出一种考虑电力系统频率安全的新能源并网极限评估方法。该方法推导了可再生能源接入后的系统最大频率偏差表达式,并给出一种电网频率偏差极值点近似求解方法;基于近似结果评估了新能源装机容量变化的情况下,电网最大频率偏差随惯性及等效调节常数的变化情况。建立了频率安全约束模型,并以此作为新能源穿透极限的刚性约束。在2个测试系统上对近似模型进行了测试,并与仿真结果进行了比较。仿真结果表明,该方法所确定系统最大新能源穿透水平具有较高准确性,能够保证系统稳定性和可靠性。

基于MIT-LXPM改进遗传算法的配电网时间序列三相不平衡优化调控策略

三相不平衡负荷分布极大增加了配电网线路损耗和安全风险。基于电力物联网的信息系统及智能家居设备的规模化应用,提出一种基于MIT-LXPM改进遗传算法的配电网三相不平衡调控策略。以智能用电设备的开启时刻作为调节手段,以台区平均三相不平衡度最小为优化目标,通过MIT截断提高设备开启时刻的多样性;基于LX交叉和PM变异实现种群交叉变异,迭代寻找用电设备的最佳开启时刻,降低三相不平衡度。以某省电力公司示范台区为例进行试验验证,结果表明所提方法可将台区平均三相不平衡度由49.78%降至18.56%,线损由30.14%降至9.68%。

特高压直流接地极线路过电压研究

针对±800 kV宾金直流工程发生的＂7.13＂直流接地极线路烧毁故障,使用电力系统分析软件MATLAB Sim Power Systems建立电磁暂态仿真模型,对直流系统不同运行方式下高压侧接地引起的直流接地极线路内部过电压特征及分布进行了分析,量化了接地极线路内部过电压水平。分析表明特高压接地极线路内部过电压与接地极线路长度、直流系统运行方式、出线避雷器参数有关;宾金直流工程宜宾侧接地极线路最大内部过电压幅值为278 kV,金华侧接地线路最大内部过电压幅值为60 kV;宜宾侧接地极线路绝缘子并联间隙干弧距离设计为20 cm,在故障时刻绝缘配合失效是引起＂7.13＂故障的原因。

基于神经网络的热电联产机组热负荷和电负荷预测

针对热电联产机组每年发电计划制定及调整期间,地方电厂以满足供热为由频繁要求调整计划的现象,本文提出一种以热定电的电负荷预测方法。该方法基于地方热负荷,对要求调整发电计划的电厂进行热负荷假设检验提取,并用Elman神经网络方法预测热负荷,最后采用灰色神经网络方法来确定电厂发电量。该方法对于确定热电联产机组发电计划、控制购电成本具有重要的意义。