不对称短路故障下永磁直驱风电机组并网控制策略研究

电网侧发生不对称故障时,永磁直驱风电机组并网电流会发生三相不平衡的问题。针对这一问题,提出一种基于自适应陷波器的网侧换流器控制策略。该控制策略基于解决机组并网电流二倍频分量的思想,在电网侧发生不对称短路故障时,将进入逆变器的dq坐标系下的二倍频电压分量去除,从而使得网侧换流器输出的电流达到三相平衡。本文首先分析了电网侧发生不对称短路故障后永磁直驱风力发电机组的动态响应;然后建立了机侧和网侧换流器的模型,并分别采用了双闭环矢量控制技术和基于自适应陷波器的控制策略;最后进行仿真分析,验证了改进后的控制策略相较于传统控制策略,有效解决了不对称短路故障下并网电流三相不平衡问题。

计及网侧变流器的双馈感应发电机稳态短路电流实用计算方法研究

双馈感应发电机组(DFIG)的大规模并网使得电网的故障特征发生变化,进而影响了继电保护装置的动作特性评估,故研究DFIG的低电压穿越(LVRT)特性有重要意义。然而目前的研究尚未全面考虑最新风机并网要求、实际LVRT控制策略以及网侧变流器(GSC)3大因素对DFIG稳态短路电流的影响。基于主流厂家DFIG的LVRT控制策略以及我国最新风机并网要求,分别建立了LVRT期间定子和GSC的稳态模型,提出了DFIG稳态短路电流的实用计算方法。并进一步在RTLAB上搭建了含DFIG实际控制器的半实物仿真平台,验证了实用计算方法对于短路电流有效值的计算误差小于3%,短路电流相角的计算误差小于2.5%。本文的研究成果对DFIG接入系统的继电保护整定等方向有重要意义。

混合级联换流站直流短路故障解析计算与快速限流方法

在高电压、大容量、远距离输电领域,混合换流器拓扑相比于单一换流器更具技术优势,其中为应对危害性极高的直流短路故障,换流器直流短路故障穿越能力需重点考虑。首先,提出一种基于电网换相换流器(line commutated converter,LCC)和模块化多电平换流器具备直流短路故障穿越能力的混合级联拓扑及其直流短路故障限流控制方法;其次,通过分析直流短路故障期间换流器动态特性,构建分阶段状态方程数学模型,实现对直流短路故障电流进行精确解析计算;再次,选取最严重直流短路故障工况,以最大允许电流变化量作为判据并结合所提出的直流短路故障电流计算方法,给出强制触发角参数动态优化计算机制;最后,以优化设计的强制触发角为基础提出快速限流控制策略,该策略能保证LCC在直流短路故障穿越时不发生换相失败且快速降低故障电流。

弱电网下自同步电压源低电压穿越双模式切换控制方法

针对弱电网情况下自同步电压源在低电压穿越时的瞬态过电压和过电流问题,推导电网阻抗、角度跳变、电压跌落深度下的数学方程,并分析影响过电压和过电流的关键因素,进而提出一种自同步电压源低电压穿越(LVRT)双模式切换控制方法,当电网正常运行时采用自同步电压源均衡控制方法,该方法基于虚拟阻抗并通过模拟阻抗来实现平衡电压环和电流环的控制能力;当电网处于电压跌落状态时采用基于强电流控制的LVRT模式,可有效提升电压跌落瞬态、低电压穿越过程以及电压恢复阶段的平滑过渡能力。并提出一种电压恢复控制策略,该控制策略基于多状态反馈跟随器,可有效抑制过渡过程中电压与电流瞬时变化,通过相位突变补偿控制策略抑制瞬态过电流冲击,帮助电网电压恢复。最后,利用Matlab/Simulink建模仿真软件验证该控制方法的可行性和优势性。

提升新能源短时性功率冲击下暂态频率安全的储能紧急控制策略

高比例新能源电力系统中单一短路故障容易引起大规模新能源进入低电压穿越,使得系统承受大容量短时性功率冲击,可能会导致系统暂态最大频率偏差超过低频减载阈值,带来负荷损失。将电化学储能纳入由电网故障事件触发的紧急控制是应对短时性功率冲击下暂态频率越限的有效手段。为此,首先构建了新能源短时性功率冲击下计及储能紧急功率控制的系统频率响应分析模型,进而分析总结了储能释放功率和持续时间对短时性功率扰动下系统频率特性的影响。以此为理论依据,综合考虑短时性功率冲击下的暂态低频与高频安全,提出了避免低频减载的最小储能紧急释放能量计算方法,并给出了满足要求的储能紧急控制功率和持续时间策略。最后,在IEEE 10机39节点系统中验证了分析结果的准确性。

经椎弓根椎体内植骨联合短节段内固定术治疗骨质疏松性脊柱骨折的效果观察

目的:观察骨质疏松性脊柱骨折患者联合应用短节段内固定术、经椎弓根椎体内植骨术治疗的临床效果。方法:选取阿克苏地区第一人民医院骨科2021年1月—2023年5月接收的骨质疏松性脊柱骨折患者90例,按随机数字表法分组,对照组(n=45)单纯应用短节段内固定术治疗,观察组(n=45)联合应用短节段内固定术、经椎弓根椎体内植骨术治疗。对比两组围手术期指标、术后并发症、伤椎恢复情况[伤椎弯曲角度(Cobb角)、伤椎矢状面指数(VSI)、伤椎前缘高度比(FVHR)、伤椎压缩率]、Oswestry功能障碍指数(ODI)评分、巴氏(Barthel)指数评分、预后优良率。结果:观察组手术时间、围手术期失血量、总住院时间与对照组对比,差异均无统计学意义(P>0.05)。观察组后凸畸形、伤椎愈合延迟、内固定物松脱等并发症发生率比对照组低,差异有统计学意义(P<0.05)。术前,两组Cobb角、VSI、FVHR、伤椎压缩率、ODI评分、Barthel评分对比,差异均无统计学意义(P>0.05);术后6个月,两组VSI、FVHR、Barthel评分均较术前升高,Cobb角、伤椎压缩率、ODI评分均较术前降低,且观察组VSI、FVHR、Barthel评分均较对照组高,观察组Cobb角、伤椎压缩率、ODI评分均较对照组低,差异均有统计学意义(P<0.05)。观察组术后6个月预后优良率比对照组高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:骨质疏松性脊柱骨折患者联合应用短节段内固定术、经椎弓根椎体内植骨术治疗能够进一步减少相关并发症,减轻脊柱功能障碍,提高患者生活质量,促使预后改善,有利于伤椎恢复。

基于图卷积神经网络的室内穿墙无源目标检测算法

针对室内穿墙场景下目标状态差异而导致的信道状态信息(Channel State Information,CSI)功率谱密度在时序发生相应变化规律的不同,本文提出了一种基于图卷积神经网络(Graph Convolutional Neural,GCN)的室内穿墙无源目标检测算法.不同于传统的基于CSI的统计特征实现目标检测的相关系统,该算法从CSI的图域出发,基于CSI时频图特征构建得到GCN图结构后,使用可实现对复杂图中各节点进行分类的GCN作为分类器,提高了室内复杂环境下目标检测的性能.该方法在对原始CSI进行异常值去除和小波阈值去噪的基础上,利用短时傅里叶变换得到每个子载波上CSI幅值的时频图;然后根据各子载波CSI时频图特点,将存在能量的频率平均分为5个频段,再计算每个频段的平均功率谱密度,并在每个时序对其进行排序;最后基于对平均功率谱密度排序后各频段索引的变化规律构造GCN图,并将其邻接矩阵和特征矩阵输入GCN网络中进行训练,最终实现图节点特征与目标状态的一一映射.实验结果表明,在玻璃墙和砖墙场景下,本文提出的算法能够很好地刻画目标状态不同而导致的CSI功率谱密度变化规律的差异,且其平均检测准确率均高于现有的R-TTWD(Robust device-free Through-The-Wall Detection)和TWMD(The-Wall Moving Detection)目标检测算法.

隧道洞内超短导线边测量方法及工程应用

隧道施工中,由于多种因素,不可避免地会遇到短边导线的问题。在固定的仪器、人员及观测误差下,导线长度越短,方位传递的误差就会越大。这导致在长距离引导隧道挖掘过程中存在较大的技术风险,有时甚至可能导致对接不准确以至于形成“穿袖”现象,造成巨大经济损失。这一问题在隧道工程测量中较为常见,且尚未找到有效的解决办法。本文通过研究CZ铁路YG隧道、西成铁路甘青隧道等多个特长隧道的案例,并通过大量实践找到如何通过技术和设备上的创新方法来精确传递短边方位。本文提出了一种创新方法,仅使用2个棱镜即可有效进行短边方位的传递,成功实现了20~40 m短边方位一次传递精度达1″级精度,为山区隧道的短边方位测量提供了一种简易而有效的解决方案。

电缆的热稳定校验

针对设计阶段导体热稳定校验的重要性,总结低压电缆采用断路器和熔断器保护时热稳定校验的几种方法,并就短路点的位置选取进行探讨并提出作者的看法。

DP船舶直流闭环母排短路压降穿越FMEA分析

短路压降穿越能力是衡量带有DPS-2或DPS-3附加标志的海洋工程船舶电力系统在合排或闭环操作时是否满足冗余要求的一个重要指标,也是动力定位FMEA分析和船级社考察的重点。具有优良短路压降穿越能力的电力系统对海洋工程船舶的安全作业有着重要的意义。本文以某型风电安装船为例,介绍了直流公共母排系统在动力定位(DP)船舶上的应用,简要分析了由于直流母排短路而产生的压降对全船动力定位的影响及其相比传统交流系统的优势,并指明了动力定位FMEA分析时应当注意的事项。

考虑分布式电源系统特性的配电网短路电流计算模型研究

配电网近年来面临着多样性负荷的不断增长和分布式电源的快速发展,这对配电网的短路电流产生了显著的影响。特别是在分布式电源方面,其逐渐替代了清洁能源与传统石化能源。逐年增长的分布式电源接入将对配电网的安全稳定运行产生重要影响,即配电网从单一电源网络变为多电源网络,这将改变配电网的正常运行状况和非正常运行状况,影响潮流分布,并需要充分考虑分布式电源注入的短路电流影响。针对光伏系统短路电流分析时的差异需求,提出了适用于大规模分布式电源接入配电网系统工程计算的短路电流计算模型。在保留原有低频瞬态特性的基础上,对主电路和控制算法进行了简化,提出了分布式电源系统短路瞬态等效模型。

频率紧急控制中动作时延和措施量对低惯量系统控制有效性的影响

频率紧急控制是保障电网故障后频率安全的第二道防线,通常由基于事件触发的稳控系统实现,已成为支撑特高压直流安全送电的标配。随着高比例新能源的快速发展,系统调频能力和惯量水平不断下降,电网故障后的频率响应特性出现跌落深度大、速度快的新特征,紧急控制能否有效是关系系统频率安全的关键因素。该文首先建立了计及频率紧急控制的高比例新能源电力系统频率响应模型和传递函数;其次从永久性扰动和短时性扰动两方面,详细分析了系统频率响应特性以及频率紧急控制动作时延和措施量的有效性,并给出了紧急控制有效时新能源接入比例的限值;最后结合实际电网仿真模型开展了时域仿真验证,指出低惯量电力系统短路故障引起的连锁短时性功率扰动将成为频率安全防御的关键和难点。

基于频域模型匹配的双馈风电场送出线路纵联保护方案

针对风电场多机并网暂态模型难以准确解析导致的风场送出线路保护适应性问题,该文建立双馈风电场多机并网频域等值模型,提出一种基于频域模型匹配值的双馈风电场纵联保护方案。首先,根据双馈风机故障下进入低电压穿越控制模式,推导得到双馈机组电流响应模型。在此基础上,考虑不同馈线阻感之间的耦合关系和锁相环相角偏移影响,建立双馈风电场多机并网频域等值模型。然后,根据送出线路故障网络分析区内外故障模型,定义频域模型匹配值,构造识别送出线路区内外故障的保护判据。最后,在RT-LAB平台搭建仿真模型进行验证,保护方案在送出线路不同位置发生经不同过渡电阻接地故障,均能快速准确切除区内故障。

应对暂态短时功率冲击的接续型频率紧急控制方法

随着新能源及直流的大规模接入,新能源暂态低电压穿越、直流换相失败等冲击引发电网暂态低频风险加剧,单纯基于前馈控制律的现有频率紧急控制模式策略难以制定,且采用的一次性有功总量控制方式极易诱发连锁高频风险。基于前馈控制理论阐述了现有频率紧急控制律及影响因素。分析了高比例新能源接入对现有频率紧急控制的时效、系统参数及控制目标方面的影响。融合前馈和反馈控制优势,提出了融合故障事件触发和响应轨迹驱动的接续型频率紧急控制方法。基于实际电网典型案例进行了仿真验证,结果表明,采用该控制方法能够有效应对短时性功率冲击下传统一次性频率控制方式引发的高低频连锁问题,提升了高比例新能电网频率稳定控制的防御能力。

计及内电势变化影响的VSG不对称短路暂态电流解析计算

虚拟同步发电机(VSG)控制策略的复杂性使其呈现丰富的暂态特征,明确VSG故障特性对构网型保护适应性分析与新原理研究意义重大。现有关于VSG故障特性的研究主要围绕对称短路和内电势恒定展开,并未涉及不对称短路场景且未计及内电势变化对短路电流解析计算的影响。针对上述问题,提出一种计及内电势变化影响的VSG不对称短路暂态电流解析计算方法。首先,基于不对称短路时平衡电流和故障限流控制策略,分析不同无功功率参考值影响下VSG内电势的变化特征;其次,基于虚拟阻抗环建立短路电流和内电势之间的方程,明晰内电势变化对短路电流暂态特性的影响;然后,在分析无功功率-电压环动态特性的基础上,建立短路电流和内电势之间的微分方程,通过联立上述方程即可得到内电势和短路电流的解析表达式;最后,通过数字仿真和实时仿真验证了所推导的解析计算式的正确性。

基于双馈风电场的三相短路电流计算及保护方法

新能源发电技术在电力系统中逐渐占据越来越大的比重。为了实现电力系统安全运行的稳定性,需要了解系统故障的影响,根据双馈风力发电机的撬棒动作情况以及相关暂态特性完成短路电流计算。通过建立双馈风力发电机模型,并根据双馈风力发电机在三相短路故障期间投入的撬棒保护,对风机内在机理的动态变化进行分析,精确计算定转子磁链在故障期间的变化情况,从而得到撬棒动作时的新三相短路电流计算方法。最后通过PSCAD/EMTDC进行仿真验证,并利用Matlab检验计算方法的精确度。同时根据风场的低电压穿越能力与电流保护装置的特性,提出一种针对双馈风电场的低电压穿越保护方案。该方案根据低电压穿越能力的电压变化要求以及短路电流的大小协作完成对线路的保护,以便清除故障后风场电压可以及时恢复并且保持并网运行,且在一定程度上可应对低电压穿越能力的延时问题。

用于故障电流计算的双馈异步风力发电机等效模型

针对在电网故障电流计算时双馈异步风力发电机(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)等效模型不完善、不准确的问题,建立了小扰动和大扰动两种情况下计及电网侧变流器(Grid Side Converter,GSC)电流的故障电流等效模型。首先按照DFIG受到不同程度的扰动建立不同场景下的低电压控制策略;再根据低电压控制策略分别建立小扰动和大扰动两种情况下的DFIG故障电流等效模型,在DFIG受到大扰动时,计及GSC参与低电压穿越的运行过程;最后,对接入配电网的两种DFIG模型进行仿真,仿真结果表明,所建立的等效模型准确度高,计算量小。

含换流器型电源电力系统的短路计算方法

随着分布式发电技术的快速发展,大量换流器型电源接入电网。其在故障暂态下控制模式的不确定性为现代电力系统的短路电流计算提出了新的挑战。首先,忽略了控制器的快速响应过程,建立了考虑控制模式切换的换流器型电源的故障分析模型,每种控制下的换流器故障动态均可通过等式约束和不等式约束进行描述。其次,提出了一种交替迭代算法,通过交替执行计算模块和判别模块来实现故障网络的求解。最后,利用PSCAD/EMTP软件验证了所提算法在不同故障位置和过渡电阻下的有效性。

超深井连续管短半径侧钻工艺研究与现场试验

采用连续管经过油管柱对现有储层进行加深或对未开发层段进行开窗侧钻,不仅可以省去起出油管的费用,也可以避开复杂盖层快速进入目标储层。为了验证连续管过油管侧钻技术的优势,以TH区块深井A井三开井身为例,分析了连续管侧钻面临的技术难点,通过井眼轨迹优化形成了全增并造斜率逐渐增加的方案,依据短半径工程实施中工具柔性弯曲的附加轴向力要求,通过工具优化,形成了?114.3 mm扶正管柱配套侧钻?88.9 mm井眼的设计方案。现场应用结果表明:在2.5°单弯螺杆定向造斜的配合下,连续管钻井平均机械钻速达1.06 m/h,最大机械钻速10.8 m/h,经济效益显著,也证实了连续管钻井的技术优势;连续管钻井管柱组合中,中间部分可以依靠钛合金的柔性特点,尽量缩短两端的工具串长度,以满足短半径侧钻要求。所得结论可为连续管在老油区实施钻侧提供应用参考。

电力推进船舶低电压故障穿越技术研究

低电压故障穿越技术是电力推进船舶的重要功能。本文以中海油某型双燃料电推PSV为例,通过分析不同短路点,归纳短路试验试验点选取方法。随后,针对欠压引起的非故障母排发电机电压超调,指出需通过励磁调节器的正确配置予以限制。最后,对各关联系统的设计原则进行了总结。依照本文方法,可有效避免短路故障造成的全船失电。