基于有限元方法对特高压变电站FSC电场分布的研究

固定串联电容器补偿装置(fixed series compensation,FSC)通常是在特高压交流变电站内较为复杂电磁环境中应用和运行,因此在设计阶段需对FSC整体成套设备运行电场强度进行合理评估。为此,文章运用有限元三维立体软件Ansys进行工频电场模拟计算,仿真计算数据对设计方案优化提供了必要的参考,使得优化后的方案工频电场可以满足电场强度设计要求。

固定串补电容对输电线路继电保护影响的综述

文章综述了固定串补电容对输电线路各种继电保护的影响，总结了迄今为止所采取的解决方法、仿真运行及实际运行的结果。

TCSC动态基频阻抗对距离保护的影响

可控串联电容补偿（TCSC）动态基频阻抗特性对距离保护的影响与固定串联电容补偿（FSC）对距离保护的影响在主要方面是相似的，电压反向及电压互感器、电流互感器位置的选择同样是影响保护性能的关键因素，但电压反向、动态特性的变化、保护范围及动作速度等方面也存在差别。在FSC线路上能运行的距离保护在TCSC线路上仍然能很好地运行。

混合串联补偿装置抑制次同步谐振的研究

分析了由静止同步串联补偿器(SSSC)与固定串联电容器(FSC)组成的混合串联补偿装置(HSC)的原理,研究了HSC安装位置和补偿容量配比对发电机电气阻尼特性的影响。结果表明,在不采用主动阻尼控制时,HSC自身能够缓解但不能从根本上解决次同步谐振(SSR)问题。提出了SSSC主动阻尼SSR的控制机理,即通过对SSSC的电压参考值(电抗参考值)进行次同步频率调制,控制其输出电压的幅值和相位使其在系统中产生大小和相位适当的模态互补频率电流,进而在发电机中产生对应模态的阻尼扭矩,实现主动阻尼SSR的目的。设计了主动阻尼控制器,提出了其参数整定方法。复转矩系数法和时域仿真法结果表明,采用主动阻尼控制后,HSC能够有效地抑制SSR。

阳城500kV输电工程中串补装置的工作条件

用电磁暂态程序 (EMTP)模拟计算了阳城 5 0 0 k V输电工程串联电容器组的工作条件。结果表明 :线路正常投入串补电容器组 ,若永久性单相接地故障点靠近电容器组时单相自动重合闸 ,则串联电容器组有可能在 0 .35 s内不能得到可靠保护 ;距三堡母线 15 9.16 km以内线路发生三相接地故障时 ,串补电容器组才可在 0 .35 s内得到可靠保护。

固定串补电容对工频故障分量继电保护的影响

固定串补电容对工频故障分量继电保护有一定的影响。按K（Zzd－Xc）整定保护范围时，故障分量距离元件可用于快速切除近端故障，对于远区故障，拒动、误动均有可能。当串补电容的容抗小于系统电源的正序阻抗（含短路点至电源的正序线路阻抗）时，故障分量方向继电器可用于串补线路。

配电网固定串联补偿综合节能评估

为了实现固定串联补偿的配电网节能最大化,并满足电压质量和极限传输功率的限值,提出了一种配电网固定串联补偿综合节能评估方法。首先,建立了固定串联补偿线路有功功率和无功功率模型,并依据节能量测量与验证规则推导出了固定串联补偿配电网节约电力电量模型;其次,给出了固定串联补偿线路末端电压模型和极限输送功率模型;最后,以35kV子石线为案列,进行了节能评估。结果表明:优化后的串联补偿度为2.3,最大年节能量达到77.30万kW×h,且电压质量和极限输送功率满足限值要求。

上都电厂串补输电系统次同步谐振解决方案研究

在深入分析次同步谐振(SSR)阻尼特性和故障风险的基础上,针对上都电厂二期工程面临的潜在SSR问题,重点研究了附加励磁阻尼控制(SEDC)和扭应力继电器(TSR)相结合的解决方案,采用特征值分析和电磁暂态时域仿真方法验算了方案的有效性。结果表明:SEDC能大幅度提高汽轮-发电机组3个扭振模态的阻尼,并在大多数运行方式下抑制可能引发的SSR,极少数运行方式下可通过TSR配合切机来解决SSR问题,以保证电网的稳定性和机组的安全性。采用SEDC控制与TSR保护相结合的方案解决上都电厂串补输电系统的SSR问题是切实、有效和经济的。

无功发生源抑制次同步振荡的机理分析

详细地分析了无功发生源抑制电力系统次同步振荡(SSO)的机理,给出了系统附加电气阻尼的数学表达式和系统的影响因素。并建立了汽轮发电机组转子的集中多质量块弹性轴系的数学模型及轴系解耦运动方程式,以此为基础利用复转矩系数法解析地求解了与系统连接的快速控制无功发生源能有效地提高发电机组的次同步振荡的电气阻尼。最后,应用实时数字仿真器(RTDS)搭建了一个由固定串补引起的单机次同步振荡的电磁暂态仿真模型,仿真结果证实了无功发生源对汽轮发电机组次同步振荡具有显著的抑制效果。

砚山500 kV固定串补控制保护装置RTDS动态性能试验与系统短路试验研究

介绍了砚山500 kV固定串补的一次设备结构及其控制保护系统,对文山-大新交流输电系统进行了RTDS建模,并搭建了基于RTDS和控制保护系统屏柜的闭环仿真试验环境。按照试验方案进行了基于上述仿真环境的串补控制保护功能的动态性能试验,通过仿真的故障录波证实了控制保护功能的正确性。按照设计的系统短路试验方案在串补投运前进行了单相瞬时短路试验,通过将系统单相瞬时短路试验结果与RTDS仿真试验结果进行对比,不但考核了砚山串补设备及其控制保护功能的正确性,也证明了RTDS试验结果的可靠性。同时也为串补RTDS仿真试验和系统短路试验提供有益的参考。

阳城—三堡输电工程中串联补偿电容器组技术条件的研究

山西阳城经山东东明到江苏三堡输电工程中 ,用常规串联电容器组进行补偿 ,来提高现有输电线路的输送能力。笔者研究了以金属氧化物电阻器( MOV)、旁路开关及并联间隙作为串补设备保护装置的相互配合原则和它们的技术条件。

南方电网天平可控串联补偿装置

我国第1个500 kV可控串联电容补偿装置--南方电网平果串补站,于2003年7月建成投产。 本文着重介绍其在南方电网西电东送中的作用、串补的主要参数、基本控制原理及其过电压保护策略。天平可控串补为我国可控串补及串补的研究、设计和运行提供了宝贵的经验,起到了示范作用。

提升台远-塔中-且末通道输送能力的综合方案

为提升新疆电网台远-塔中-且末通道的输送能力,改善受端电网的运行稳定性和电压水平,首先计算了当前与远期网架结构下该通道的输送能力,确定了限制该通道电能送出的约束性因素;再结合电网远期负荷需求和系统的动态特性,系统研究了加装固定串补、可控串补与SVC的可行性和接入效果;最后基于台远-塔中-且末输送通道的电压稳定和功角稳定分析,给出了包括固定串补、可控串补和SVC的装置的综合解决方案,并确定了装置的布点方案与控制策略等关键技术参数和方案。

基于小波包变换的暂态电流保护在带固定串补的超高压线路上的应用研究

运用柏德生法则,定性地分析了带固定串补的超高压线路上的波过程及保护安装处反射电流与透射电流的S域表达式,该暂态量保护的性能不受串补电容金属氧化物变阻器(MOV)保护非线性特性的影响。以小波包分解作为分频手段对暂态电流进行分频,利用高低频段能量比作为保护判据。理论推导与仿真结果证明,该原理的保护可应用于带串补的超高压线路,且与串补电容安装位置基本无关,对不同的系统运行方式、故障类型、故障初始角及过渡电阻不敏感。

采用特高压隔离开关切合固定串补平台的电容式电压互感器的快速暂态试验

采用特高压(UHV)隔离开关切合串补平台时会产生隔离开关的重复击穿和快速暂态过程,可能导致邻近的电容式电压互感器(CVT)发生故障。为系统研究该暂态过程,通过特高压隔离开关切合串补平台模拟试验,测量了CVT上的过电压水平、快速暂态电压和电流波形,并分析了在CVT高压端上加装保护电阻和保护电感对快速暂态的抑制效果。试验结果表明:隔离开关操作时,CVT端口最大过电压约为1.54倍工频试验电压峰值,远小于其雷电冲击耐受电压,不会对CVT造成严重威胁。快速暂态电流振荡主频为500 k Hz,幅值可达2.2 k A,高幅值和高陡度的快速暂态电流可能会导致CVT内部元件局部过热,并产生局部过电压,进而导致CVT损坏。在CVT高压端加装保护电阻和保护电感能有效限制快速暂态电流的幅值和陡度,对CVT具有较好的保护效果。

10kV配电网串联补偿电容内部故障的诊断方法

针对配网固定串联补偿电容内部故障问题,先简单分析了固定串联电容器(D-FSC)在辐射状配电线路中改善电压特性的基本原理,并介绍了串补装置结构图以及对配网固定串联电容器中电容器内部结构及系统接线进行了数学建模。在补偿电容器出现内部故障时,给出一种内部故障诊断的判据,同时提出在系统谐波影响下判据的改进方法,并通过Matlab/Simulink仿真和实验对新型判据进行验证。研究结果表明,所提出的判据能有效地对谐波影响下的系统进行故障诊断,效果优于常规方法。

500kV串补装置电容器组耐爆性能分析研究

500 k V输电线路固定串联补偿装置中,由于产品性能、选型和设计不当,串联补偿电容器组的爆炸事故在电力系统中时有发生,引起设备损坏、厂房烧毁、甚至线路大面积停电,损失巨大。电容器组安全工作对串补装置可靠性和电力系统的安全、可靠、经济运行影响重大。因此研究电容器组设计选型方案,提高串补装置安全性能是十分必要的。分析了电容器组的设计选型方案对串联补偿装置安全性能的影响,对不同的电容器选型和电容器组连接方式的爆破能量进行了计算,提出了电容器组设计的优化建议以提高串联补偿装置的安全性能。

基于复转矩系数法的双馈风机次同步控制相互作用阻尼特性研究

双馈风电场中的次同步控制相互作用(subsynchronous control interaction,SSCI)主要由双馈感应电机的多动态控制与传输线路中的固定串联电容之间的相互作用引起。从双馈风机转子电压方程出发,基于转速控制、转子侧变流器(rotor side control,RSC)的功率外环和电流内环控制,推导了电磁转矩对转速的传递函数,进而基于复转矩系数法提出了用于分析双馈风电机场经串补线路并网系统SSCI稳定性的电气阻尼系数表达式。在此基础上,利用电磁转矩的电气阻尼系数表达式分析了风速、串补度、转速和RSC不同控制参数对SSCI稳定特性的影响。分析结果表明:降低风速、增大串补度、增大转速和RSC控制的比例参数和减小RSC控制的积分参数都会导致系统SSCI不稳定。最后利用PSCAD/EMTDC时域仿真,验证了利用所提电气阻尼特性分析系统SSCI稳定性的正确性和有效性。

一种针对串联补偿的综合效益评估方法

针对电力系统快速发展以及大规模新能源入网需要越来越多的柔性交流输电系统(flexible alternative current transmission systems,FACTS)设备参与建设和运行成本高、不合理的容量配置导致可靠性和经济性失衡的问题,综合利用FACTS设备和常规固定补偿设备(fixed series compensation,FSC)成为必然的选择,相应的效益评估也成为必要的环节,为此,提出一种针对FSC和可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensation,TCSC)联合补偿的综合效益评估方法,建立评估模型,给出相应的计算公式以及解决方法。最后结合大规模风电基地并网问题,验证综合效益评估法的合理性和有效性。

使用继电器模型研究串补线路的继电保护特性

串联补偿线路的保护一直都被认为是一个较难的问题。线路保护必须能够适应这些装置带来的变化。在PSCAD/EMTDC仿真平台上,建立了串联电容补偿和正序电压极化的欧姆继电器的详细模型,实现了电力系统与继电保护之间的闭环数字仿真,在此基础上分析了各种情况下串补电容对距离保护的保护范围、保护方向性以及测量电抗值的影响,深入探讨了导致这些影响的关键性因素,例如电容过电压保护、距离保护极化电压的记忆性等;并进一步提出了减小不利影响和提高保护可靠性的对策。