直流换流站高通HP3型交流滤波器电抗器匝间故障监测及保护

直流换流站高通HP3型交流滤波器组中电抗器匝间短路故障事故多发,由于缺乏对此故障的快速监测及保护,导致其匝间短路持续存在3~9 min之久并起火燃烧。匝间短路后电抗器的等值电感会不断减小,由此引起了滤波器电路参数变化并进而引发了滤波器配置的热过负荷保护启动告警,长久故障也引发了次生的电抗器底部支撑绝缘子闪络接地致使滤波器差动保护动作出口跳闸。文中分析了3起典型故障案例,结合C型高通HP3型滤波器电路设计理念及运行特点,解释了有关保护启动及动作的原因。基于匝间短路会导致HP3电路中电阻器上的工频电压、电流会随着匝间短路的不断发展而剧烈增大的特性,提出了一种基于工频电压差动原理的故障监测及保护方法。

海上风电经24脉动二极管整流器送出系统的交流滤波器优化配置

整流站采用二极管整流器能够提升远距离大容量海上风电直流送出系统的经济性和可靠性。提出了基于24脉动二极管整流器的海上风电并网系统中交流滤波器的优化配置方法。首先,明确了基于24脉动二极管整流器的海上风电送出系统结构,阐述了24脉动二极管整流器的基本原理。然后,计算了24脉动二极管整流器的无功功率需求,对于24脉动二极管整流器,可以将设计复杂的交流滤波器简化为电容器,通过对有功功率变化范围内不同容量电容器滤波效果进行扫描,提出了综合考虑滤波效果和滤波器容量的交流滤波器无功容量优化方法。最后,在PSCAD/EMTDC中对基于24脉动二极管整流器的海上风电送出测试系统进行了谐波分析和交流滤波器优化设计。

换流站交流滤波器过负荷保护误动作机理及防误动策略

换流站是耦合交直流系统的关联区域,站内设备众多、运行环境复杂。交流滤波器配置的保护虽然较为齐全,但在各类异常扰动情况下,电气量特殊的暂态特征仍会引发过负荷等保护的误动作。通过分析典型过负荷和励磁涌流工况下交流滤波器电阻支路电流波形的特点,揭示涌流引起交流滤波器过负荷保护误动作的机理。从波形相似度角度考虑,结合斯皮尔曼等级相关系数,提出了基于斯皮尔曼等级相关系数的交流滤波器过负荷保护辅助判据,并利用仿真试验验证该判据识别励磁涌流工况扰动的有效性,以防止保护误动的发生,提高保护的可靠性。

±500 kV换流站交流滤波器失谐特性分析

换流阀运行时会产生大量特征谐波,需在换流站交流场配置滤波器解决。该文结合南方电网公司某直流换流站发生的13次谐波失谐保护动作事件,首先分析了失谐保护动作的特性和谐波电流产生的原因;然后探讨了B型交流滤波器失谐保护定值整定问题,提出了针对换流站交流滤波器13次失谐动作特性的改进措施。

多端直流输电工程交流滤波器设计与无功补偿研究

多端直流输电系统是实现多个能源、负荷中心跨区域互联的有效技术,在技术性和经济性等方面都具备较强竞争力。笔者以我国企业承建、目前在建的某项海外多端直流输电工程为例,进行多端直流输电工程交流滤波器设计与无功补偿研究。该工程中某换流站是弱交流系统,对电压稳定性要求较高,标称频率为60Hz,设计交流滤波器时采用依照北美惯例的性能指标—IT乘积。介绍了多端系统与双端系统差异,IT乘积的计算假设回路结构,在此基础上针对换流站弱交流系统设计出满足性能要求的交流滤波器,并进行无功补偿研究。研究结果对最终确定实际工程交流滤波器方案具有一定的参考作用。

交流滤波器电抗器故障时谐波电流异常增大分析

本文分析了天生桥换流站交流滤波器电抗器故障原因,通过仿真实验分析得出在电抗器故障时,其35次、37次、47次、49次谐波电流异常过大的根本原因是电抗器故障导致交流滤波器阻抗发生变化,与系统其它支路发生并联谐振造成的,同时提出了防止天生桥换流站交流滤波器电抗器故障的解决措施。

换流站交流滤波器电容器组不平衡保护故障分析

交流滤波器的运行工况直接影响直流输电系统的稳定运行。针对某换流站交流滤波器发生不平衡保护动作导致开关跳闸事故,结合交流滤波器实际运行经验及故障录波数据,对交流滤波器异常情况进行了分析,基于现场解体试验,查明具体故障位置存在于电容器单体的单一串联段内,故障由电容器元件击穿引起。针对电容器故障的具体原因,提出了有效的解决措施。

±800kV特高压直流输电工程交流滤波器优化设计

高压直流输电的换流器向交流电网注入大量谐波,因此必须在换流站装设交流滤波器对这些谐波加以抑制,为此改进了交流滤波器的传统设计方法,提出了以寿命周期成本最小为目标,同时满足多项谐波限制标准等约束条件的交流滤波器参数优化设计方法。利用该优化设计方法,针对我国在建的±800kV向家坝—上海特高压直流试验示范工程,建立了由双调谐高通型滤波器、三调谐高通型滤波器以及并联电容器构成的交流滤波系统优化数学模型,并利用遗传算法分别计算产生了整流站和逆变站交流滤波器的5种优化方案。通过进一步优化对比,从中选出了交流滤波器的最优方案,给出了最优滤波器的参数计算结果。采用的优化设计方法为高压直流输电工程交流滤波器的设计提供了一种新的设计思路。

交流滤波器高压电容器不平衡保护新原理

基于目前应用于直流输电系统的交流滤波器电容器不平衡保护原理,指出当前电容器不平衡保护原理中存在的缺陷,提出了以电容器不平衡电流与流过滤波器的穿越电流比值作为交流滤波器电容器不平衡保护判据的新方法,并推导了不平衡保护定值的计算公式。文中以高岭背靠背直流工程数据为基础,应用电磁暂态计算软件EMTDC/PSCAD进行仿真验证,证明了该方法的合理性及有效性,并在不平衡保护的实现和运行方面提出几点建议。该方法已成功应用于高岭背靠背直流工程,对直流输电系统规划设计及现场运行具有实际指导意义。

换流站交流滤波器母线高抗操作过电压研究

为了研究换流站交流滤波器母线接入高抗后,操作该高抗产生的过电压,详细分析了切母线高抗引起的截流过电压和合闸过电压,并建立了换流站接入系统的EMTP模型,对母线高抗的操作过电压进行仿真计算。研究结果表明,随断路器截断电流值的增大,由分闸产生的操作过电压(包括截流过电压、断路器断口恢复电压和恢复电压上升率)较高;而合母线高抗未产生谐振过电压,也没有滤波器在合闸过程中过载。得出,在高抗侧并联一组避雷器能够有效地限制此过电压。

采用LCL滤波器并网的交流电子负载

针对在交流电子负载采用传统L滤波器并网时开关频率附近的高次谐波衰减的不足提出了采用LCL滤波器并网,为减少LCL滤波器对系统稳定性的影响,对LCL滤波器自身存在谐振问题进行分析,深入研究了采用LCL滤波器的并网变换器电流控制策略,在检测网侧电流的电流环中引入滤波电容电流反馈的控制算法代替阻尼电阻的作用,可以改变系统极点分布,有效地抑制谐振,增加系统的稳定性,并研究了系统稳定时控制参数需满足的条件。仿真及实验结果表明,采用LCL滤波器并网时可以有效减少交流电子负载并网输出电流的高次谐波含量,而引入滤波电容电流反馈控制策略是一种简单、可行抑制LCL谐振的方法。

基于遗传算法的直流输电系统中混合交流滤波器的优化设计

由于经济技术的原因,无源滤波一直是消除直流系统换流站交流侧谐波的主要手段。交直流混合输电系统产生了多谐波通道,直流系统两端换流站交流侧的谐波也可以相互渗透,这会影响到已安装使用的无源滤波器的滤波性能。文中提出了在高压直流输电系统交流侧采用并联无源滤波器串联有源滤波器的混合滤波方案,建立了以初期投资最小为目标函数的数学模型,在此基础上采用遗传算法进行无源滤波器参数的优化设计。仿真结果表明,该滤波方式与无源滤波方式相比,能够更好地改善滤波器的性能,且所需的有源滤波器的额定容量比较小。

特高压换流站交流滤波器现场试验的分析与探讨

为了提高特高压直流工程电气设备的试验测量精度,规范现场测量方法,结合向家坝-上海±800 kV特高压直流输电工程从特高压交流滤波器的设计原则、方法和性能要求入手进行研究;讨论了交流滤波器现场试验的原理和方法,通过不同接线方式条件下的滤波器现场试验结果的对比,分析了测量回路中产生的电感和杂散电容效应对测量结果的影响。试验表明,测量过程中的不规范接线会使测量结果产生很大偏差,提出了应将测量接线接于设备正下方以减小和抵消测量回路电感以及杂散电容的影响等合理化建议,该项工作为滤波器设备的设计、试验以及规范化提供了一定的技术支撑。

高压直流输电系统交流滤波器故障与保护分析

高压直流输电系统中的交流滤波器,兼具限制谐波电流及无功补偿的双重作用,其可靠运行直接影响整个直流输电系统的安全与稳定。对交流滤波器的短路故障、电容器损坏、设备过负荷、滤波器失谐等故障进行了故障机理分析。通过故障分析和EMTDC/PSCAD仿真,对各故障可配置的保护进行了系统的研究,指出了各保护的特点及存在的不足,为实际直流工程中交流滤波器保护的选型与配置提供了理论指导。

±1100kV直流系统整流侧交流滤波器断路器开断时负荷特性研究

目前中国正在规划设计的首个±1100 kV特高压直流输电工程的整流侧拟采用750 kV交流系统供电,由于特高压直流系统的工作特点,在整流侧750 kV交流系统预配置大容量的滤波、无功补偿装置,因该装置持续工作电压高、容量大,因此必须对750 kV滤波、无功补偿装置分合闸操作中断路器的电负荷以及无功分组容量对断路器电负荷的影响进行研究。笔者以该工程为背景,利用EMTDC/PSCAD程序研究了整流侧750 kV交流滤波器用断路器在多种不同工况下的开断负荷。计算分析了不同运行方式、不同工况下切除交流滤波器时断路器的开断电流、断口恢复电压等,研究了交流滤波器不同分组容量下断路器的开断负荷特性,计算结果可为该直流系统整流站滤波器的分组设计和断路器选型提供参考依据。

灵宝换流站交流滤波器性能研究

根据西北～华中联网背靠背直流工程功能规范书中所规定的条件 ,分析了计算灵宝换流站 2 2 0kV侧谐波电流和交流滤波器性能所需的数据和交流滤波器设计中应考虑的因素 ,提出了交流滤波器型式选择的一般原则。用ABB公司的HAP程序计算 2 2 0kV侧谐波电流和交流滤波器性能的结果表明交流滤波器指标满足功能规范书的要求。

基于滤波规则的HVDC交流过电压快切滤波器控制策略

高压直流输电的换流器采用晶闸管作为开关器件,在传送有功功率的同时需要消耗大量的无功功率,因此需要配置无功补偿设备。如果换流器发生闭锁、紧急停运、功率回降或者连续换相失败,无功补偿设备不能及时切除,很容易产生交流过电压。传统的根据绝对最小滤波器和最小滤波器投切顺序表的交流过电压快切滤波器控制策略只能按顺序实现单组切除,严重故障时如果不迅速切除可能会引起直流闭锁。提出一种基于滤波规则的交流过电压快切滤波器控制策略,一次计算得到不同类型滤波器的切除数目,实现同时切除多组交流滤波器。仿真试验对两种控制策略进行了对比,仿真结果表明所提控制策略切除速度更快,抑制过电压效果更好。

基于卡尔曼滤波器的交流伺服系统自适应滑模控制

为了减小负载转矩扰动和系统参数摄动对永磁同步电机控制系统的影响,提出了一种基于卡尔曼滤波器的自适应滑模速度控制器。该控制器由自适应律估计参数摄动项,用卡尔曼滤波器估计外部扰动项。设计了含积分作用的滑模面,以保证电机转速的无静差跟踪;采用了指数趋近律,以提高趋近速度并削弱抖振。卡尔曼滤波器估计得到的系统外部扰动前馈补偿至控制器的输出,用于有效降低滑模控制器的不连续切换项造成的系统抖振。实验结果显示:跟踪设定的600r/min转速时,控制器稳态转速精度达到±1r/min。电机在以600r/min稳速运行时,设计的控制器在1.6N·m的外部转矩扰动下的最大转速波动比传统PI控制器的转速波动减小了2%。仿真分析和实验数据表明基于卡尔曼滤波器的自适应滑模控制器对交流伺服控制系统具有较强的抗扰动性、鲁棒性以及良好的稳态性能。

参数失谐对基于滤波器的高压直流输电系统交流侧谐波电压测量的影响

准确有效地测量交流侧谐波电压是确保高压直流输电系统安全运行和验证交流侧滤波器设计有效性的重要依据。首先提出一种基于交流侧滤波器的高压直流输电系统谐波电压的测量方法,通过测量流过交流侧滤波器的电流并进行谐波分解,结合滤波器已知的阻抗-频率特性即可准确方便地计算得到交流侧的谐波电压。着重分析滤波器参数失谐时对谐波电压测量结果的影响,针对双调谐滤波器推导了谐波电压测量误差与元件参数失谐度关系的理论表达式,分析失谐程度对各次谐波电压测量的影响,进行谐波电压测量误差相对滤波器元件参数灵敏度的分析,最后通过仿真计算和物理实验验证所提出方法和分析结论的正确性和有效性。

交流滤波器C1电容器保护配合策略研究

以南方电网各工程采用的交流滤波器C1电容器保护配合策略及运行情况为研究对象,对三种不平衡保护原理的优劣进行分析,指出当前计数法不平衡保护原理中存在的动作灵敏性、准确性的缺陷。综合比值法、桥差法和脉冲法的原理,提出了改进脉冲不平衡保护计数定值的建议,并首次提出了多段位计数的方法。基于一些特殊运行情况,提出了与桥差保护的配合思路。