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。

超高压混合串补线路瞬态恢复电压暂态特性

混合串联补偿对输电线路暂态特性的影响亟待研究。为研究串联补偿混合复用对瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)暂态特性的影响,以500 kV超高压示范工程线路为研究背景,利用PSCAD/EMTDC建立可控串补与固定串补的电磁暂态仿真平台,分析系统发生单相接地故障时瞬态恢复电压变化规律,得到恢复电压上升率与短路电流变化曲线;采用对比分析方法,针对可控串补与固定串补不同配置方式,研究不同串补度对TRV特性的影响,并得出最佳串补配比。仿真表明:相比固定串联补偿(fixed series capacitor compensation,FSC)双平台分段布置,系统采用可控串联补偿(thyristor controlled series compensation,TCSC)与FSC混合复用时,TRV超标工况大幅增加;合理配置TCSC+FSC线路串补度,能够有效降低TRV与断路器短路电流,且能够满足断路器正常开断的国家标准。

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。

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。

天平串补线路继电保护数字仿真平台的开发

天平串补系统是南方电网公司引入的第1套具有可控能力的串联补偿装置,其实用经验在我国乃至整个亚洲都极其缺乏,尤其是与其配套的本体与线路继电保护系统,无论从整定还是运行上国内都缺乏可以直接借鉴的原型。为此,有必要通过开发建立完善的数字仿真平台,对串补线路的各种故障和异常工况进行仿真计算,为保护的实际运行和整定计算提供有效的分析工具。文中以此为对象,阐述建立新型暂态、闭环数字仿真平台的关键技术环节。

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。

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。

附加励磁阻尼控制抑制多模态SSR的机理及其关键技术

一些新建的大型煤电基地由于采用较高固定串补度的厂对网远距离大容量输电模式,所引发的多模态次同步谐振(SSR)正成为威胁机组安全和电网稳定的现实难题。以上都电厂串补输电工程(二期)为例,阐述多模态SSR的发生机理,分析采用附加励磁阻尼控制(SEDC)抑制多模态SSR的基本原理及其相对于其他措施的特点和优势,并重点探讨SEDC研发中面临的关键技术问题及其解决思路,为中国自主研发和应用SEDC设备解决SSR问题奠定基础。

成碧220kV可控串补装置的运行与维护

我国第一套国产220kV交流输电线路的可控串联补偿装置(thyristor-controlled series compensator,TCSC)于2004年12月26日在甘肃陇南电网220kV成碧线投入运行。投运近两年来,经受了冬季低温和汛期大负荷的考验,整体运行情况良好。通过调研国内外TCSC的运行情况,对成碧TCSC与其它TCSC的运行情况进行了对比,指出补充和完善国产化TCSC的运行、检修、实验技术规范的必要性。提出提高TCSC装置电磁兼容能力,建立国产化TCSC的技术标准体系,解决装设TCSC装置线路的继电保护距离I段暂态超越或保护范围太短的问题及优化TCSC与电力系统稳定器、安全自动装置等设备的协调运行问题,并积极推广TCSC技术应用的建议。

串补装置次同步谐振特性分析

通过在PSCAD中建立IEEE First Benchmark进行仿真,分析了FSC和TCSC的SSR特性。针对两者不同的特性,建立TCSC次频阻抗特性分析模型,重点分析TM4不稳模式,详细解释了TCSC抑制SSR的原因。基于TCSC的阻抗特性可以抑制SSR,进行了FSC+ TCSC的仿真实验,发现选择合适的参数可以使FSC+ TCSC的串补装置抑制SSR。

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。

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。

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。

500kV固定串补区外故障间隙自触发问题分析

以南方电网2009年4月10日串补间隙自触发故障为例,对串补区外故障间隙自触发问题进行了深入的研究。在详细介绍等离子火花间隙和强制触发型火花间隙构成的基础上,对两类不同结构的间隙触发原理进行了对比、说明。调取并分析该次故障时所涉及不同串补站串补的故障录波,对各间隙触发过程及触发参数进行分析,找出了本次自触发故障中各不同类型间隙所遵守的相同的自触发规律。最后,对串补站的安全稳定运行提出了若干建议。

特高压交流试验示范工程串补工程控保系统定值整定方案

鉴于特高压串补装置的运行维护尚无经验可借鉴的现状,根据500kV串补工程保护定值整定计算经验,结合特高压串补设备实际参数、系统计算数据和运维经验,讨论和总结了1 000kV特高压交流试验示范工程长治站和南阳站共4组串补装置控保系统定值整定原则和方案,包括电容器保护、金属氧化物限压器(MOV)保护、火花间隙(GAP)保护、旁路开关保护、线路联动保护及其他相关保护,并针对特高压固定串补保护配置方案和定值整定原则提出了改进建议。该特高压工程投运5年多来的实践证明了该定值整定方案的合理性,为后续特高压串补工程保护配置及控保系统定值整定计算提供了借鉴。

利用单相SSSC的混合串联补偿方法

为提高单相静止同步串联补偿器(SSSC)方案的效率,基于非工频下三相电抗不平衡会减少发电机组机械侧和电气侧的能量交互进而在一定程度上抑制次同步振荡(SSO)的原理,提出了基于SSSC的混合串联补偿方法,解决了传统固定电容补偿(FSC)存在的SSO。该方法只在一相中采用SSSC代替部分固定电容,而其它两相采用FSC进行补偿。通过控制SSSC,使工频下三相电抗相同;而在次同步频率下,系统电抗不相同。建立了H桥级联式的单相SSSC的时域仿真模型,设计了增强阻尼效果的主动阻尼控制器。采用时域仿真法,分析了故障点位置对抑制效果的影响以及SSSC的最小补偿度。以三相电压不平衡度为指标,分析该方法对系统的影响。基于IEEE第1标准模型的测试结果表明,该方法能有效地抑制SSO,抑制效果不受故障点位置的影响,并且对系统三相电压不平衡度影响不大。同三相均采用串联SSSC代替部分FSC的混合串联补偿方法相比,该方法更具有经济性。

固定关断时间控制Buck变换器斜坡补偿技术及其机理研究

当输出电容等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)较小时,固定关断时间控制(fixed off-time,FOT)控制Buck变换器可能工作在不稳定的混沌状态。提出FOT控制Buck变换器的斜坡补偿技术,通过采样电感电流信息对输出电容电压进行电压斜坡补偿,实现了低ESR输出电容FOT控制Buck变换器的稳定工作。分析斜坡补偿的作用机理,给出确保变换器稳定工作时斜坡补偿电压斜率的临界值。建立斜坡补偿FOT控制Buck变换器的离散映射模型,研究斜坡补偿电压斜率作为分岔参数时斜坡补偿FOT控制Buck变换器的动力学行为。研究结果表明,斜坡补偿有效拓宽了变换器输出电容ESR的稳定工作范围,通过斜坡补偿技术,输出电容ESR较小时FOT控制Buck变换器也能稳定正常工作。实验结果验证了理论分析的正确性。

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。

500kV上承Ⅲ线带串补工程人工单相瞬时接地故障试验分析

利用自主研发的人工接地试验装置,国网冀北电科院(华北电科院)在上承III线带串补工程系统调试过程进行了上承III线B相人工瞬时接地故障试验。介绍了人工接地试验装置的工作原理、人工接地试验方法和试验结果,并对人工接地试验时线路及串补装置的保护动作行为以及潜供电流等进行了分析。在人工接地试验过程中串补装置动作正确动作并重投成功,两侧线路断路器故障相正确动作并单相重合成功。