基于临界超标样本扩充的数据驱动短路电流超标精准校验方法

短路电流超标校验中,针对现有技术在临界超标场景下存在计算精度不足、易误判的缺陷,提出一种基于临界超标样本扩充的数据驱动短路电流超标精准校验方法。首先,在短路电流领域首次采用生成对抗网络(generative adversarial networks,GAN)产生与蒙特卡洛模拟具有相同效力的大量样本,再筛选其中的临界超标样本;其次,设计了一种临界超标占比高、非临界超标占比低的新型样本构成方式,据此融合GAN生成临界超标样本与蒙特卡洛仿真样本以形成数据驱动样本集;继而,采用数据驱动的代表性回归算法LightGBM开展短路电流超标校验;最后,仿真结果表明所提方法能有效提高短路电流超标的校验准确度,相比其他物理计算方法和数据驱动方法具有更高效率和计算精度,以及更快的计算速度。

新能源并网点阻抗比对临界短路比的影响分析

短路比目前是衡量交直流系统电压支撑强度的有效指标,但是短路比在一定基值选取的前提下,是一个只由系统的等值阻抗的模值表示的参数,由实际系统的方程可知,交直流电力系统的稳定性不仅仅与戴维南等值阻抗的模值有关,与阻抗相角也息息相关,分析临界短路比与阻抗比的关系对指导新能源接入工程有重要意义,本文研究了阻抗比与最大输送功率和交流系统参数的关系,推导了临界短路比与阻抗比的关系,对工程中以阻抗比作为辅助判据,判断电网强度提供了指导。

基于临界短路比的VSC-HVDC接入弱交流系统的运行特性

基于电压源换流器的高压直流输电技术(VSC-HVDC)具备不依靠受端系统提供换相电流的特点,具有向弱交流系统供电的能力,但接入弱交流系统后的运行特性还有待研究。建立了弱交流系统和VSC-HVDC的数学模型,从最大输送功率的角度分析了制约VSC-HVDC接入弱交流系统的因素,并通过交流侧潮流方程和受端系统的安全稳定条件,得出VSC-HVDC在弱交流系统中接入的理论临界短路比。在BPA软件中进行仿真验证,结果表明,当VSC-HVDC接入弱交流系统的短路比<1.4时,应采取文中提出的措施以保证系统稳定运行。仿真结果和理论分析相一致,为VSC-HVDC工程应用提供了理论指导。

电力系统三相短路故障临界切除时间求解方法的在线应用

介绍了直接法的相关知识、单机无穷大系统模型和多机系统模型,详细讨论了PEBS方法的局限性。对单机无穷大母线系统进行了公式推导和仿真验证,从理论上探讨了多机系统的三相短路故障临界切除时间求解方法。重新定义了势能函数,对势能最大值的求解提出一些新建议,研究了系统的总动能和总势能,提出求解三相短路故障临界切除时间的新思路,完善了一些可能引起计算误差的技术细节。通过有代表性的真实故障算例验证了所提思路和方法的可行性。

新能源临界短路比对电网运行参数灵敏度分析方法

针对系统运行中临界短路比实际值伴随交流侧运行参数实时变化导致临界短路比经验值不够灵敏准确的问题,提出一种新能源临界短路比对电网运行参数灵敏度分析方法,以判断工程中常用临界短路比的准确性。首先,构建一种考虑静态负荷的交流侧戴维南电路数学模型和新能源临界短路比计算方法;然后,推导出新能源并网系统临界短路比对交流系统参数灵敏度分析方法;最后,通过算例分析表明负荷等参数变化对新能源并网系统临界短路比的计算值存在较大影响。所提方法弥补了临界短路比经验取值在系统实际运行中易因工况变化导致的指标不再灵敏准确的缺陷。

新能源并网系统短路比指标分析及临界短路比计算方法

短路比作为评估新能源并网系统电压支撑强度的重要指标,其准确性与实用性之间存在矛盾,且由于构建方法众多导致临界短路比计算不统一。该文对新能源并网系统的短路比指标进行分析,并提出临界短路比计算方法,实现对系统电压支撑强度的评估。首先,建立新能源并网系统的等效分析模型,依据叠加定理分析新能源接入对节点电压的影响,推导交流系统短路容量以及计及多馈入相互影响的新能源等效并网容量;进一步,提出两个等价短路比指标:依据短路比的容量比概念,提出基于容量计算的短路比指标SCR-S,以及通过分析短路比与节点电压之间的关系,提出基于电压计算的短路比指标SCR-U,通过解析推导SCR-U与SCR-S完全等价关系,SCR-U形式及解析表达更加简单。其次,基于最大传输功率提出临界短路比数值的理论算法,进一步求解临界短路比的极值,建议将临界短路比极值2作为划分新能源并网系统强弱的标准,当SCR-U小于2时,系统为弱系统。然后,结合SCR-U及临界短路比提出系统电压支撑强度评估方法,当SCR-U小于临界短路比时,系统处于P-V特性不稳定区域。最后,通过算例验证了采用SCR-U及临界短路比极值对电压支撑强度进行评估的准确性与合理性。

基于小干扰稳定性和运行约束条件的MMC系统临界运行短路比评估方法

小干扰稳定性和运行约束条件是决定模块化多电平换流器的高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)系统运行极限的关键因素。该文以实际工程多采用的PQ控制模式(即定有功功率和定无功功率)下的MMC系统为研究对象,首先,在Matlab中建立反映换流器内部谐波特性的MMC系统小干扰模型,并基于PSCAD/EMTDC进行电磁暂态仿真验证。然后,采用特征根分析和参与因子分析法,研究PQ控制下MMC系统分别工作于整流、逆变模式时,交流系统强度、阻抗角及不同功率运行点对MMC系统小干扰稳定性的影响。最后提出综合小干扰稳定性和交流母线电压约束条件的临界运行短路比(critical operating SCR,COSCR)指标,来定量描述MMC系统的临界运行稳定裕度。

基于实时戴维南等值参数估计的短路比分析

针对风电接入多场站电力系统暂态稳定问题,依托短路比对系统的暂态稳定性进行判定。首先,建立新能源并网系统等效模型,运用时域仿真的戴维南等值参数法来求解系统暂态的戴维南等值参数;在此基础上,计算交流系统短路容量,推导得出新能源并网系统短路比,并构建短路比与节点电压的代数关系,得到系统短路比关于节点电压的计算式;最后,基于系统最大传输功率计算得出临界短路比,通过对比实现对系统暂态稳定的实时评估。仿真结果表明,基于时域仿真的戴维南短路比计算准确,算法的适应性强。当短路比小于临界短路比时,系统处于特性不稳定区域,反之则处于稳定区域。

多馈入交直流系统短路比的定义和应用

随着我国电网的发展,南方电网和华东电网出现了多馈入交直流系统。由于传统短路比不能考虑直流间的相互作用而亟待提出适用于多馈入交直流系统的短路比定义。通过理论分析推导多馈入短路比,证明传统短路比是多馈入短路比的特例。通过提出的多馈入交直流系统的解耦模型推导多馈入临界短路比的函数表达式,证明多馈入临界短路比与电压灵敏因子的等价关系,提出判断多馈入交直流系统强弱的指标。最后,通过理论分析和算例仿真说明利用多馈入短路比指标判断电压稳定、动态过电压、谐波谐振的有效性,证明所提出指标的合理性及在电网规划和运行中的重要作用。

计及LCC-HVDC交直流系统静态电压稳定的综合短路比强度指标

针对过往电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCCHVDC)交直流系统的强度指标缺乏严密理论基础的问题,该文研究计及LCC-HVDC交直流系统静态电压稳定的强度指标定义方法。首先,定量分析单馈入LCC-HVDC系统不同控制方式对交直流系统静态电压稳定的影响。其次,提出一种能够衡量交直流系统电压稳定裕度的综合短路比(integrated short circuit ratio,ISCR)强度指标。该指标考虑了交直流系统的实际潮流信息,能够同时应用于交直流系统的规划、设计和运行阶段;兼顾了LCC-HVDC系统的直流功率–电压动态特性,能够研究控制方式差异性对其影响;同时,基于静态电压稳定极限定义的临界综合短路比(critical integrated short circuit ratio,CISCR)指标取值恒为1,因而能够刻画互联交流电网对直流系统的临界电压支撑强度。最后,考虑额定运行工况和负荷动态变化过程的算例分析结果,及不同强度指标的对比分析,均表明了采用ISCR和CISCR指标的有效性。

电力变压器绕组短路电动力计算

针对短路时电力变压器绕组易发生形变,绝缘受损问题,通过三维磁场对其绕组电感矩阵进行计算以获取短路电流,之后采用绕组电路与变压器三维磁场进行耦合分析,运用分层切片剖分,计算出变压器绕组短路时轴向和辐向的电动力,校核了该电动力对绕组的破坏强度影响。并以一台180 000 kVA的三相五柱式电力变压器为例进行分析。结果表明,低压绕组在辐向受到较大向内的压缩力(辐向电动力),若该力超出临界值时将使绕组绝缘受到损坏,影响变压器使用寿命。同时绕组所受轴向电动力将引起绕组松动,严重时导致绕组坍塌,此电动力呈对称分布。该方法有助于更准确计算变压器绕组内部磁场分布及所受电动力影响,为研究类似问题提供了依据。

与弱交流系统相连接的HVDC系统临界换相电压降及逆变站的运行范围

分析了与弱交流系统相连的直流输电系统的运行特性及电压稳定性,采用临界换相电压降指标和逆变器的运行范围变化研究逆变器换相失败的机理,并比较了各种无功补偿方式对HVDC输电系统的影响,得出在与弱交流系统相连接的直流输电系统中使用静止同步补偿器可提高系统的临界换相电压降,有效减小故障过程中换相失败发生的概率,扩大逆变器的运行范围,提高弱交流系统电压稳定性的结论,并通过对国际大电网会议(CIGRE)标准高压直流输电测试系统的仿真验证了该结论。

旋风分离器临界粒径计算的一种新方法

提出了影响和限制旋风分离器分离效率的关键因素为短路流和短路流中的颗粒浓度,而影响和控制短路流及其中颗粒浓度的结构因素又为切向入口下缘至芯管入口断面环隙的垂直距离的假定。以此假定为基础建立分离模型导出了新的临界粒径计算式。新的临界粒径计算式涵盖的影响因素全面,且各参数均具有明确的几何物理意义,使用中便于确定其值。此计算式避免了同类算式Rosin公式中的参数N凭借经验在一定范围内人为取值的问题。

基于临界熄弧角的多馈入直流系统换相失败判断方法

从换相失败的基本原理出发,通过对换流阀工作特性的分析和电磁暂态仿真证明基于临界故障阻抗边界的概念,提出了一种以最小熄弧角为判据快速判断直流系统换相失败的方法。基于节点阻抗矩阵,利用节点电压交互作用因子,计算系统中各节点发生三相短路接地时逆变站熄弧角,以临界熄弧角为判据判断直流系统是否发生换相失败。本文最后利用PSS/E仿真软件,在两馈入直流输电系统中验证了所提出的基于临界熄弧角的多馈入直流系统换相失败判断方法的有效性和准确性。

IGBT瞬态短路失效分析及其有限元热电耦合模型研究

针对传统热网络模型不适用于IGBT短路情况下结温测量的问题,通过现场瞬态短路破坏性试验,在分析现场瞬态短路情况下IGBT失效机理的基础上,界定了IGBT短路失效时的临界能量值,发现了临界能量值在不同初始温度和不同母线电压情况下的演化规律,并建立了有限元热电耦合模型.结果表明,随着直流母线电压、初始温度和电流密度的增加,IGBT的短路维持时间和临界能量值会大幅度减小,而IGBT发生失效的临界温度点与初始温度的大小无关;在短路过程中IGBT失效前热量的传递仅达到焊料层,且短路瞬间其结温最高点分布在耗尽层的边界处.

基于广义短路比的多馈入系统强度量化原理与方法:回顾、探讨与展望

随着直流和新能源等电力电子设备的大量接入,电力电子多馈入系统(简称多馈入系统)成为现代电力系统的一种典型形态。多馈入系统的安全稳定运行能力与其受扰后的电压响应性能密切相关,工业界常用系统电压支撑强度(简称系统强度)的概念描述由电网和设备动态构成的闭环系统的电压响应性能,用电网强度概念描述不考虑这些设备动态的等效交流电网的特性。现有研究一般认为电网强度与系统强度之间存在正相关性,并认为短路比能够描述电网强度,却并未揭示电网强度、短路比和系统强度之间的内在联系。为此,该文聚焦小扰动下的系统强度问题,从抗扰性、同步稳定性以及静态电压稳定性3个角度描述系统强度特性,回顾将多馈入系统动态解耦为多个单馈入系统动态的系统强度量化原理,阐明广义短路比指标与系统强度之间的解析关系,并揭示系统强度–电网强度–设备临界短路比三者之间的内在联系。研究表明,广义短路比反映了电网的多端口电压与电流的最大灵敏度,与短路电流无必然联系;电网广义短路比与设备临界短路比的相对值可一定程度反映多馈入系统的安全稳定裕度。进一步,给出用于量化系统强度的广义短路比集中判据和单母线视角下的分散判据,并阐明传统CIGRE多馈入短路比与广义短路比的联系和区别。最后,利用算例验证量化原理与方法的有效性。

燃气轮机发电机临界转速振动故障的诊断

结合燃气轮机发电机临界转速振动故障的分析排查和处理过程,介绍转子匝间短路的试验诊断,建立匝间短路与临界转速振动故障的关系,总结出匝间短路情况下燃气轮机发电机临界转速振动故障的特征。

远海风电场经VSC-HVDC联接弱受端系统的临界运行特性

基于电压源变流器型的高压直流输电(VSCHVDC)是远海风电场的常用并网方式,同时可用于联接弱受端系统,但接入后的运行特性还有待研究。该文建立了远海风电场经VSC-HVDC联接弱受端系统模型,基于安全稳定运行约束条件,以短路比(SCR)作为受端系统强弱的判定指标,充分考虑了双馈风机(DFIG)无功控制方式和受端系统阻抗角的影响,得出不同风电场出力对应的临界短路比(CSCR)。在DIgSILENT/PowerFactory软件中进行风速波动小干扰和暂态稳定性仿真,结果表明以双馈风机作为发电机模型联接的弱受端系统短路比大于1.6为宜,并给出降低临界短路比的补偿措施,对实际工程有一定的指导作用。

Y—△起动控制中短路问题分析及解决方法

针对Y—△降压起动控制过程中潜在的短路危害作了较详细的分析,并提出了对可能出现电源短路问题的解决方法。