大型风电场接入对交直流并行输电系统频率影响研究

针对风火打捆经交直流并行输电系统送出的情况,搭建了含交直流并行输电线路的四机两区模型以及大型风电场模型,将大型风电场加入到四机两区模型当中。通过仿真对用风电代替火电时系统受到扰动时频率变化进行对比,得出风电机组的接入会使得系统的频率特性变差。并在系统中加入同时考虑交流线路和直流线路传输功率变化的自动发电控制(AGC),仿真结果表明,所设计的AGC能够有效的改善系统的频率特性,提高系统的稳定性。

交直流并行线路无线电干扰与温湿度相关性研究

由于线路间耦合效应,交直流并行线路产生的无线电干扰与单独线路不同。为研究交直流并行输电线路无线电干扰与温湿度的相关性,建立了无线电干扰与气象自动化同步测量系统,开展了长达1年的监测。由于数据量巨大且存在随机误差,采用了Pauta准则进行离群值处理,并通过计算处理后的数据,分析了无线电干扰与温湿度之间的相关性。结果表明,好天气条件下,交直流并行输电线路无线电干扰大体上与温度呈微弱的正相关性,与湿度呈较强的负相关性。通过组合单点数据的分析结果,得到不同季节好天气条件下交直流并行输电线路无线电干扰的横向分布规律,为并行线路无线电干扰的分析提供了支撑。

交直流并行架设下的负极性电晕电流脉冲特性

与单独直流导线相比,交直流导线并行架设的结构下直流导线电晕放电的规律有明显区别。通过实验室搭建的交直流导线并行架设的实验平台,测量了不同交流电压以及不同接近距离条件下负极性电晕电流脉冲的分布特性,分析获得了不同交流电压以及不同接近距离条件下负极性电晕电流脉冲幅值、上升时间、脉冲宽度以及重复频率等脉冲参数的统计特性。结果表明:负极性电晕电流脉冲的幅值随交流电压的升高而增大,电流脉冲的上升时间以及脉冲宽度基本不随交流电压的升高而变化,在交流电压的正半周,脉冲重复频率随着交流电压显著增加,而在负半周随着交流电压的增加显著减小。随着交直流并行导线接近距离的增大,交流电压对直流电晕放电特性的影响会逐渐降低。此外,通过有限元-有限体积方法计算了实验结构下空间电荷以及空间电场的分布特性,结合空间电荷及空间电场分布特性,对交流电压对负极性电晕电流脉冲的影响机制进行了解释。

交直流并行输电线路无线电干扰的预测算法

交直流并行输电线路无线电干扰的产生机理与常规线路不同,以至于其预测模型要么过于粗略而误差过大,要么过于复杂而不易被工程人员掌握。为兼顾无线电干扰求解准确性与工程实用性,提出了一种结合灰色关联度理论的误差反向传播前馈神经网络模型。首先,对影响无线电干扰的17个影响指标进行灰色理论筛选,然后将得到的对无线电干扰有切实影响的指标作为输入变量,以无线电干扰为输出变量,通过BP神经网络拟合算法进行无线电干扰预测。结合已投入运行的交直流并行输电线路实测无线电干扰样本进行验证,结果表明,相较于传统算法,采用BP神经网络预测模型的预测精度提高了13.58%。

交直流并行线路离子流场的无网格改进算法

提出一种基于无网格径向点插值法的混合离子流场求解算法,实现了对交直流并行线路离子流场的精确求解。利用多项式的径向点插值法对传统无网格法的形函数进行修改,使形函数在待施加边界约束条件的点处满足Kronecker-δ函数性质,以符合直接施加边界约束条件的要求;再结合交流线路对混合离子流场的影响因素,得到混合离子流场和离子流密度值;最后,以500 kV博塔线和±800 kV天中线在武陟段的并行线路为例进行仿真计算与实验测量分析。结果表明,采用所提算法可将离子流密度的相对误差缩减至4.5%,将离子流场的相对误差缩减至24%。

交直流输电线路混合电场的人体感受试验及设计控制值研究

交直流输电线路同走廊和同塔架设是随着我国电网技术发展而出现的新输电方式,国内外尚无相应的交直流混合电场设计控制值标准。因此,设计同走廊和同塔架设的交直流输电线路时,导线对地高度和走廊宽度的选取面临无据可依的难题。该文提出确定交直流混合电场设计控制值的原则;开展不同交流(工频)电场和直流电场组合下的人体直接感受和暂态电击感受试验;通过对试验结果的统计分析,获得不同概率下人体不出现明显感受时的交流(工频)电场和直流电场关系曲线;在此基础上,得出确定交直流输电线路混合电场设计控制值的公式。该研究可为同走廊和同塔架设交直流输电线路设计中交直流混合电场的控制提供一定技术支撑。

交直流线路并行架设时的电磁环境横向分布监测

随着电网的不断建设,交直流输电线路同走廊并行架设已在多处出现。目前,交直流混合电磁环境监测多以单点离散测量为主,无法实现横向分布的连续实时测量。通过建立工频电场、无线电干扰、合成电场等测量设备沿同一路径的分布式实时数据采集系统,实现交直流并行线路电磁环境移动式横向分布测量及数据的动态管理,并以典型合成电场数据为例,研究了垂直于线路走廊155m的横向断面合成电场分布趋势。结果表明,实测数据与仿真计算结果趋势较吻合,为交直流并行线路合成电场研究提供了参考。

横向风对特高压交直流混合线路地面电场与离子流场分布特性的影响

在有风条件下,特高压直流与交流并行线路的空间离子流场除受直流电场与交流电场的共同影响以外,还会在横向风力作用下进行新的迁移运动,进而改变地面混合电场的分布特性。采用区域分解法求解横向风存在时的混合场问题,对方法的边界条件和计算流程均进行了改进。结果表明,处于直流线路下风区的直流电场分量横向衰减速率随着风速的增加明显变缓,而上风区的直流电场大幅减小。因此,风速对于混合电场分布的影响程度与交直流线路的相对位置有关。对于同走廊线路,当交流线路处于直流线路下风区时,横向风明显增强了交流线路附近区域内直流分量;而当交流线路处于上风区时,即使风速很小,交直流线路之间的走廊内直流分量也会基本衰减至标称电场。对于同塔线路,由于交直流电场各自的部分特点,横向风不会增强交直流分量的叠加效果。

考虑雨天的直流±800 kV与交流500 kV并行输电线路3维混合电场及静电感应分析

为了确认雨天时直流±800 kV与交流500 kV并行输电线路下方的混合电场对人体的影响,结合3维优化模拟电荷法与Deutsch假设,考虑雨天环境,计算了直流±800 kV与交流500 kV并行输电线路下方的3维标称电场和离子流场,并通过Matlab最终计算得到混合电场。计算结果表明,雨天近地面的电场分布呈波浪状。雨天对电场具有部分屏蔽作用,且随着降雨强度的增大,屏蔽作用越强。人撑伞站立在雨中,头顶附近的电场发生畸变,但是人体表面感应电流密度与感应电流基本都在INCIRP所规定的安全范围之内,因此不会对人体造成伤害。

并行交直流输电线路地面场强研究

特高压输电技术的蓬勃发展为我国电力资源分配和土地利用提供了有利条件。随着交直流特高压输电技术的共同发展,大面积的区域电网将会越发密集,后建设的输电工程会出现大面积地与先建工程共用输电走廊的情况,而该现象可能引起线路之间发生严重的电磁干扰,因此对交直流输电线路地面混合场强的研究具有重要意义。

交直流导线平行架设时混合电场特性分析

高压交直流输电线路同走廊架设可以提高输电走廊利用率,但是线路电晕放电会产生混合电场问题。本文搭建平行架设的单极直流导线和单相交流导线实验平台,测量导线不同布置方式下的地面混合电场。在验证混合有限元-有限体积法的有效性基础上,对地面混合电场进行计算。通过实验和计算,获得交流导线电压、导线高度、邻近距离对地面混合电场特性的影响规律。本文的研究结果可为交直流同走廊架设的输电线路设计提供参考。

500 kV交流线路对并行±800 kV直流线路带电作业人员安全防护的影响

为确保交流500 kV和直流±800 kV并行输电线路的安全稳定运行,利用三维有限元模型和电磁暂态模型对混合线路中超特高压直流输电线路带电作业安全防护进行相关研究。通过体表电场、转移电流以及暂态能量3个方面对安全防护进行分析,计算结果表明:作业人员体表电场随交流线路相位的变化而变化,作业人员越靠近特高压直流输电线路,交流输电线路对体表电场影响越明显;相对特高压直流输电线路独立架设,混合线路中带电作业人员体表电场、转移电流幅值有明显升高,暂态能量值升高相对较小;建议混合线路中作业人员身穿合适的屏蔽服和屏蔽手套在距离导线0.4~0.5 m位置时进行电位转移工作。

交/直流线路并行运行对铁心饱和不稳定的影响

由于输电走廊紧张,存在交流输电线路与直流输电线路共走廊平行架设或者直接采用交直流线路同塔架设的情况,采用电磁暂态程序,建立了平行和同塔架设的高压交/直流线路电磁耦合模型及直流输电系统模型,计算了直流线路上工频感应电流以及交/直流侧的电压、电流畸变率,分析了并行交流线路对直流系统铁心饱和谐波不稳定的影响,并且研究了直流线路上工频感应电流的限制措施。

邻近交流线路时直流导线电晕放电引起的无线电干扰数值模拟

交直流并行架设是一种提高输电走廊容量的有效方式,而邻近的交流线路会使直流线路表面电场叠加上交流分量。由于电晕放电的特性直接取决于电场的大小,因此邻近的交流线路会直接影响直流输电线路上的电晕电流脉冲特性,进而对直流线路引起的无线电干扰产生影响。为此,采用电磁干扰(electron-magnetic interference,EMI)接收机的准峰值响应结果来表征无线电干扰的大小,利用数值方法对接收机准峰值响应的动态过程进行了模拟,并将计算结果与CISPR标准及实验结果对比,验证了数值方法的有效性。针对邻近交流线路时直流电晕电流脉冲呈簇状分布的情形,利用数值模型分析了脉冲分布模式以脉冲特性对接收机准峰值检波器动态输出特性的影响。计算结果表明:邻近交流线路时直流导线电晕放电产生的无线电干扰问题主要取决于电晕电流脉冲的平均重复频率以及脉冲的幅值,脉冲分布模式的改变对它的影响可以忽略;准峰值检波器输出值正比于脉冲幅值,同时随脉冲重复频率的增加而升高,但是随脉冲重复率进一步增加,它升高的趋势变缓。该结果可以为交直流并行架设时的无线电干扰问题提供有益参考。

邻近直流导线时交流电晕电流脉冲特性试验

本文搭建交直流并行线路电晕放电试验平台,研究邻近直流电压时交流单点电晕放电下的电晕电流脉冲特性。并对交流电晕电流脉冲的分布模式、重复频率以及波形等特征参数进行统计分析。试验结果表明,邻近的正极性直流电压会促进交流负半周电晕放电而抑制交流正半周电晕放电,邻近的负极性直流电压作用正好相反。直流电压对交流负半周电晕电流脉冲波形参数无明显影响,而正半周电晕电流脉冲的幅值会随负极性直流电压的增加有所升高。同时发现,随着交流电压幅值的升高,促使其正半周发生电晕放电所需要的负极性直流电压幅值也相应地升高,并基于电晕放电的发展过程中电离强度的计算提出种子电子的缺失是造成该现象的原因。最后,在电晕放电离子云模型基础上,提出脉冲序列发展的过程中电离区域电场强度恒定不变的假设,从而对邻近直流电压影响下的交流电晕电流脉冲波形参数特性给出了合理的解释。

基于DBSCAN算法处理的无线电干扰和温度相关性分析

目前,国内外对于交直流并行输电线路无线电干扰的特性研究还处于起步阶段。通过分析现有的单独线路无线电干扰测量模式的弊端,建立了基于气象参数与无线电干扰实时同步测量系统,并基于DBSCAN算法对一年的无线电干扰数据进行数据处理和分析。为了分析无线电干扰与温度之间的相关性,选取直流区域、交直流过渡区域和交流区域典型点位数据,按温度分段分析,得到了各个区间段内无线电干扰与温度之间的关系,为后续的交直流并行输电线路无线电干扰分析奠定了基础。

邻近交流线路时直流输电线下混合电场的计算

为了准确计算交直流并行输电线路线下混合电场,针对交流输电线路对直流导线表面电场的影响进行了分析,采用寻优算法优化模拟电荷位置,分析了直流导线表面电场随交流导线电压变化的情况。在考虑交流线路对直流线路空间离子轨迹影响的情况下,基于Deutsch假设计算了直流输电线路线下合成电场的瞬时最大值,提出了一种合理的假设,从而准确地计算了并行输电线路线下混合电场。最后分析了线路邻近间距对线下混合电场的影响。结果表明,交流输电线路对直流导线的起晕以及直流线下空间离子流场有较大影响,在计算时应予以考虑,交直流线路间距对直流线路线下混合电场有很大影响,在设计线路时应予以考虑。