大气低频系统与华南强降水过程的研究

使用NCEP/NCAR格点资料和华南地区主要站的降水资料,根据华南地区汛期强降水过程的大气低频系统(低频气旋和低频反气旋)的地理位置和相互配置,建立了华南地区汛期(4—9月)大气低频系统延伸期(10~30天)强降水过程预测模型,并在2013—2014年汛期值班应用。结果表明,该模型可以提前10~30天预报华南地区强降水过程。该模型准确预测了2014年华南入汛的首场强降水过程,此次过程在低频天气图上反映明显。同时,还对低频和非低频天气系统的天气学、动力学意义进行了分析,指出低频系统能反映出非低频系统,二者是相互联系的,都反映出南、北气流在华南地区的辐合,从而引起强降水过程,而且二者都与斜压能量转换和低频波列的活动有关。

柔性低频输电系统的故障分量特征及保护适用性分析

柔性低频输电系统由于运行频率的改变以及柔性低频换流站的控制机理,其故障特征以及对保护原理的影响较为复杂。为了分析故障分量保护原理在柔性低频输电系统中的适用性问题,基于柔性低频换流站的控制架构,建立了以故障限流为故障控制策略的双端型低频输电模型。计及该系统线路发生三相故障的控制特性,分析了不同情况下的低频故障分量阻抗特性,并推导出低频等值阻抗的量化计算式,进而从理论上分析其对传统故障分量保护元件的影响机理。最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了双端低频输电测试模型对理论分析进行仿真验证。研究结果表明:柔性低频输电系统在一定故障条件下可造成故障分量保护范围缩小,甚至使得保护元件完全失效,研究结果对于低频系统继电保护研究的开展具有一定的参考作用。

柔性低频输电系统的主变稳态负序差动保护

为了解决常规纵差保护难以适用于低频系统的问题,通过分析低频系统的序分量抑制策略,并根据低频系统故障进入稳态后单侧有负序注入的特征,提出一种基于稳态负序分量的主变差动保护方法。为防止该差动保护在区外故障时因电流互感器饱和出现误动,通过对比分析三类制动电流计算方式的制动性能,得到了差动保护的制动方程和制动系数。为解决励磁涌流、电流互感器断线可能导致误动的问题,提出了相电压突变量的差动保护开放条件。仿真分析表明,该方法能够灵敏反映区内金属性故障及轻微故障,在区外故障伴随电流互感器饱和时有可靠的制动裕度。

海上风电低频输电系统快速母线保护

海上风电低频输电系统母线故障后,换流器型电源等效电势与阻抗因控制的切换与调整过程,不再像传统电网可视为恒定。文中理论分析了母线电流差动保护适应性,明确故障控制策略对差动保护灵敏度的影响方式。利用母线区内外故障所对应的故障等效模型不同,提出基于时域全量模型识别的母线保护。该保护原理反映被保护元件自身拓扑的变化,理论上具有不受电源特性影响的优势,同样适用于其他换流器型电网。同时,所提保护在时域中实现,不存在相量提取问题,动作速度快。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,验证了所提母线保护的可靠性和快速性。

柔性低频输电系统宽频振荡研究现状与展望

柔性低频输电系统中含有交交换流器等电力电子设备,导致控制环节存在宽频带动态耦合,从而引发宽频振荡问题。同时,柔性低频输电系统相比于直流输电系统多出异频交互特性,其动态特性更加复杂,宽频带动态交互问题更为突出,解决系统宽频振荡问题是保证系统稳定运行的重要前提。首先阐述了柔性低频输电系统可适用于3种不同类型下的输电场景,并在此基础上分析不同应用场景下系统可能存在的宽频带动态交互过程和现有工程中存在的振荡现象。然后,对柔性低频输电系统宽频振荡问题和抑制策略进行概述和总结,指出目前研究在宽频振荡分析和抑制上存在的不足。最后,对柔性低频输电系统宽频振荡场景、机理和抑制方法等方面进行展望,为柔性低频输电系统宽频振荡问题的后续研究提供参考和借鉴。

基于励磁控制电力系统低频振荡的策略研究

在对电力系统低频振荡的分析与控制研究中,低频振荡的模态特性与参数的准确分析,这就是认识电力系统低频振荡现象的一个重要依据,也是制定控制策略的理论依据。应用改良的方法对电力系统中低频振荡模态的辨识,并将辨识结果作为电力系统稳定器参数的理论依据,实现电力系统的广域阻尼控制,本文研究了常规PID控制方式和AVR+PSS控制策略等实现电力系统低频振荡的抑制。

应用于低频电力系统的母线差动保护判据研究

随着清洁能源的快速发展,新能源结合柔性低频交流输电成为新的发展方向,为满足低频交流输变电系统的工程应用需求,常规交流继电保护须开展适应性研究。本文从母线保护出发,探讨现有母线保护原理,分析不同采样间隔对采样值积算法结果的影响。针对20Hz低频系统,基于采样值积算法提出一种低频母线差动保护新判据,利用采样值积算法快速计算故障特征量,并结合瞬时值判据保证故障判断的可靠性。测试结果表明,基于新判据的低频母线保护能够满足现有技术规范对母线保护的可靠性及速动性要求,母线区内故障时整组动作时间小于20ms,母线区外故障时低频母线保护可靠不动作。

海上风电低频输电系统低频侧不对称故障控制策略

低频海底电缆发生不对称故障时存在模块化多电平矩阵换流器(M3C)功率器件电流越限、非故障相过电压风险,严重影响海上风电低频输电系统(LFTS)的安全运行。针对上述问题,在充分发挥M3C高可控性的基础上,提出了一种适用于海底电缆不对称故障的控制策略:根据故障严重程度动态调整M3C低频侧电压,防止非故障相过电压;各子换流器通过抑制负序电流限制短路电流上升,保护功率器件免受过电流危害;计及控制策略的影响,通过建立系统故障等值模型进行故障分析。在PSCAD/EMTDC中搭建了海上风电LFTS模型,仿真结果验证了所提控制策略和故障分析方法的有效性,其能够实现低频侧不对称故障下系统的稳定运行。

超低频精密隔振系统的新进展

论述了国内外各种超低频隔振系统的研究状况。介绍了由单摆改进而成的倒摆、折叠摆、X 摆和锥摆等超低频水平隔振系统。分析了刚度非线性的实现方法及正负刚度并联技术在超低频垂直隔振系统中的应用。同时介绍了自行研制的正负刚度并联超低频隔振系统。

基于MSK功率谱的甚低频发射系统频率特性研究

提出采用归一化甚低频发射天线辐射谱与系统输入谱进行比较的方法,研究了甚低频发射系统频率特性,并计算了系统带宽和甚低频发射天线辐射MSK信号时的效率。该方法仅需提供系统的输入谱和天线的辐射谱,无需提供天线任何电参数,为发射机及天线改造过程中估计甚低频发射系统频率特性提供了新思路,工程实施简单。文中分别利用载频15 k,21.4 k,19.8 k的实测信号功率谱,计算出相应甚低频发射系统的频率特性及其辐射MSK信号时的系统效率。

延伸期干旱、沙尘暴过程低频方法预报系统简介

对延伸期干旱、沙尘暴过程低频预报系统的整体框架、子模块构成和功能、预报方法、操作步骤及应用情况进行详细介绍。该系统主要有干旱、沙尘暴过程低频方法预报2个子系统,各子系统包括低频天气图、关键区低频曲线2种预报方法。目前中国气象局兰州干旱气象研究所已使用该系统对西北地区东部的干旱过程和沙尘暴过程进行预报,就沙尘暴预报效果来说,2012年预报准确率达到75%,2011年和2013年的预报准确率均达到67%,预报时效达到8-31 d。而对干旱过程的预报效果,2012年预报准确率达80%,2011、2013年分别达75%、67%,预报时效达6-30 d。

储能装置与PSS配合控制对电力系统低频振荡的抑制效果研究

电力系统的低频振荡现象会严重影响到系统的稳定性,相应的机理分析和抑制策略一直备受国内外学者的关注。提出以储能装置和电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)为手段实现对电力系统暂态功率的调节,并最终实现抑制电力系统低频振荡的控制目标。首先给出了储能系统中逆变器的控制策略;同对简化了逆变器模型,在不造成系统级误差的前提下,使用仿真速度极快的向量解算方式进行仿真验证;最后通过短路故障产生低频振荡现象,在仅用储能装置、仅用PSS、储能装置和PSS协调控制3种不同条件下抑制低频振荡。对Matlab/Simulink仿真结果进行对比和分析,得出储能装置和PSS在抑制电力系统低频振荡时存在配合的可能性,储能装置和PSS的配合控制比单独使用储能装置或PSS的调节效果好。

基于HHT的电力系统低频振荡监测器的研究

针对电力系统区域联络线上发生低频功率振荡问题,提出了一种能够快速精确地分解出振荡模态参数的低频振荡监测器。低频振荡监测器的核心是一种改进的希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)算法,该算法通过给在线录波数据叠加整周期余弦信号,使预处理信号的两端为极值点,解决了EMD分解过程中的"端点效应"问题,通过MATLAB仿真验证了该方法的有效性。

俄罗斯甚低频导航系统用于我国近海的定位精度分析

使用C语言对俄罗斯甚低频导航系统 (即α系统 )在我国近海的定位精度几何因子进行了解算 ,并用Matlab对其分布和变化情况进行了分析。由分析结果可知α系统在我国近海具有较好的定位精度 ,它可以提高长河二号系统导航定位的精度和可靠性 ,是我国导航定位的可利用资源。

甚低频通信系统的自适应算术数据压缩研究

受其带宽的限制,甚低频通信系统的数据传输率较低。我们可通过自适应算术编码压缩来提高甚低频通信系统的数据传输率。为了提高算法的抗错误扩散能力,算法必须定期地返回到初始状态,然后采用纠错编码来降低错误率,但是这增加了冗余而牺牲了最终压缩效果。在考虑了开销之后,我们得出结论,自适应算术编码压缩技术确确实实能够为甚低频通信系统提高数据传输率。

电力系统稳定器对风电系统低频振荡抑制研究

提出在双馈感应发电机(DFIG)的变流器控制系统中加入电力系统稳定器(PSS)的方法抑制风电并网的低频振荡现象。针对工业生产中实际应用的风电并网系统,以DFIG作为风电机进行建模研究,建立了完整的风电并网系统模型,分析了风电并网低频振荡的产生过程。在DFIG的变流器控制系统中采用电力系统稳定器抑制系统低频振荡,通过时域数值分析法和特征值分析法验证了在并网系统中加入电力系统稳定器对低频振荡的抑制效果。仿真实验结果表明:使用电力系统稳定器能有效地抑制风电并网的低频振荡现象,提高并网系统稳定性。

面向低频海上风电送出的模块化多电平矩阵变换器综合解耦控制策略

模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)用于海上风电低频输电系统(low frequency transmission system,LFTS)是具有广阔应用前景的新方案。M3C双频功率耦合对其9个桥臂直流侧电容电压的均衡控制及故障穿越带来挑战和困难。为此,提出基于桥臂双重低频环流注入法的新型M3C综合解耦控制策略。首先,对M3C工、低频侧进行数学建模并分析其功率运行范围。基于桥臂工、低频共模和差模回路的分析及桥臂功率平衡原则,提出实现工、低频侧输入及双重低频环流注入的M3C解耦控制策略。使用开环和闭环低频环流注入两种联合控制,在实现M3C各子变流器相间功率快速均衡的同时,确保工频侧输入电流的完全正序特性。通过带延时补偿的复矢量控制器,在静止坐标系统实现9个桥臂的完全独立控制,搭建35kV/11MW海上风电系统PSCAD模型,通过稳态、动态及暂态仿真全面验证所提综合控制策略的有效性和正确性。

基于故障负序分量的低频变压器快速差动保护

低频变压器是低频输电系统的核心器件之一。实验表明低频系统的故障暂态过程多变,低频变压器的短路电气量特征与常规变压器有较大差异。由于励磁涌流判据开放速度缓慢,低频变压器发生区内故障时常规纵差保护的速动性受到影响。文中提出了基于故障负序分量方向原理的低频变压器快速差动保护。首先,分析了模块化多电平矩阵变换器(M3C)低频输电系统的变压器区内故障特性以及M3C换频器响应情况;其次,分析了负序计算的数值方法对负序差动影响,并通过分析低频系统故障初期的窗口时间内的负序特征,提出了故障负序分量方向的判别方法;进一步,讨论了该方法在变压器非正常工况下对励磁涌流如何区分判别。最后,以实际工程为例建立仿真模型,针对典型区内故障对所提方法进行了仿真验证。