TCT式并联电抗器控制绕组匝间故障保护方案

基于对晶闸管控制变压器(TCT)式并联电抗器的本体结构和控制绕组匝间短路故障特性分析,提出一种针对其控制绕组匝间故障保护的新方案。该方案综合利用控制绕组匝间故障时网侧零序电压低、补偿绕组零序电流大的特点,采用主判据和辅助判据相结合的方式,主判据采用零序过电流保护元件,采取两段式的整定方式以兼顾匝间故障下保护的灵敏度和容量调节过程中的可靠性;辅助判据由网侧零序高电压闭锁元件构成,并增加闭锁判据,保证TCT式并联电抗器在系统非全相运行、区外不对称故障、电抗器空投、容量调节等暂态过程中保护可靠不误动。基于仿真测试结果确定了所提方案的具体整定方法,并对灵敏度进行了校验,分析计算的结果证明了所提方案的可行性和有效性。

磁饱和式和变压器式可控电抗器的电压控制方法及其仿真分析

为比较磁饱和式可控电抗器(MSCR)和变压器式可控电抗器(CRT)的电压控制性能,根据电力系统电压控制原理,建立了可控电抗器电压控制系统传递函数框图,并采用工程设计方法,给出了比例积分控制器参数计算公式。建立了基于MATLAB/SimPowersystems的可控电抗器电压控制系统的仿真模型,并分别对由MSCR和CRT构成的电压控制系统进行了实例仿真与对比分析。其主要结果表明:在负荷发生突变后,分别由MSCR和CRT所构成的电压控制系统都能使线路稳态电压保持为额定电压不变;CRT电压控制系统动态性能优于MSCR电压控制系统;提出的可控电抗器比例积分电压控制方法能够满足系统电压控制的需要,而且易于工程实现。

磁饱和式和变压器式可控并联电抗器

分析对比磁饱和式(MCSR)和变压器式可控并联电抗器(TCSR)的基本工作原理、主要工作特性、国内外研究现状以及应用前景。指出MCSR和TCSR具有无功功率连续可调和制造成本低、运行费用少的显著优点,而TCSR较MCSR又有较小的谐波电流、响应时间和功率损耗。

磁控式并联电抗器控制绕组匝间故障分析及保护方案

基于实际工程介绍了一种超高压磁控式并联电抗器的励磁系统构成,分析了控制绕组匝间短路的故障特征。结合MATLAB数字仿真和动模实验结果,提出了以过电压保护作为控制绕组匝间保护方案存在延时动作且可能拒动的潜在问题,分析其原因在于故障时直流母线极间电压中的故障特征只含有间断的电压尖峰而非连续的交流过电压,且在某些情况下完全不显示故障特征。建立了故障后励磁系统的电流分布模型,得出故障后直流母线极间电压中故障特征的出现依赖于总控制电流过零的结论。提出以总控制电流中的基波分量作为判据的控制绕组匝间保护新方案,该方案在小匝间故障时仍具有很高的灵敏度,结合仿真结果论证了新方案的有效性。

变压器式可控电抗器谐波系数定义与其控制级数的关系

变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)的控制级数由功率递增系数确定,而谐波系数又决定着功率递增系数。定义了3种谐波系数,并定量分析了3种定义下的谐波系数与其控制级数之间的关系,给出了计算公式;进行了比较分析和算例计算。结果表明,在满足谐波电流有效值要求的前提下,分别由3种谐波系数定义计算的CRT控制级数依次减少,大谐波电流有效值依次增大;并指出,从谐波电流有效值来看,由第1种谐波系数定义计算会导致过多的控制级数,是不合理的,而由第3种谐波系数定义计算的控制级数少,是合理的。论文工作为简化CRT结构奠定了理论基础,也为类似电气设备设计和谐波分析提供了参考。

磁阀式可控电抗器晶闸管导通角控制策略

研究了磁阀式可控电抗器的控制系统及其工作原理。提出了磁阀式可控电抗器晶闸管导通角的控制策略,利用线路检测电路、同步信号电路的拓扑结构,并利用单片机构建了微机控制系统。该控制系统采用闭环控制方式,通过其反馈部分来控制晶闸管导通角的大小以调节可控电抗器的容量。故控制系统使得磁阀式可控电抗器能够随着输电线路传输功率的变化而自动平滑地调节自身的容量,充分对输电线路进行无功补偿,为可控电抗器的工业应用提供了一定的理论依据。

磁控式并联电抗器动态自适应逆控制算法

提出一种磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)的非线性自适应逆控制系统的建模算法,采用"分解建模"的设计思想,将元件建模和动态系统辨识理论相结合,对MCSR的非线性元件部分和外在系统的动态影响分别建模。建立描述非线性磁路特性的逆对象方程,根据"阿贝尔定理"对非线性方程进行泰勒展开,以解析解形式求出控制系统需要的励磁电流,建立逆对象传递函数;针对外在电力系统与MCSR的相关性,建立时变参数的动态回归方程,以最小二乘法求出时变参数。已在电力系统全数字实时仿真装置(advanced digital power systemsimulator,ADPSS)中编程实现了控制模块的工程化应用,并以MCSR实际运行参数搭建算例,验证了控制系统的有效性和实用性。

500kV磁控式并联电抗器控制绕组保护方案

磁控式并联电抗器(MCSR)铁芯上绕有网侧绕组、补偿绕组和控制绕组,其中控制绕组作为控制无功功率输出的核心部分,对其保护性能的要求很高。基于一种已经投入运行的MCSR励磁系统结构,文中详细分析了控制绕组发生接地故障、相间短路和匝间短路的故障特征,提出了新的MCSR控制绕组保护方案,给出了整定计算原则。利用低电压与过电流复合型保护作为接地故障的保护,有效消除了死区;利用每相两绕组基波电流比相保护作为控制绕组相间短路的保护,提高了保护灵敏度;利用基于电流变化量的保护作为控制绕组匝间短路的保护,轻微匝间短路也有较高灵敏度。仿真结果验证了新原理的有效性。

基于不平衡电压的磁控式并联电抗器控制绕组接地保护方案

实际工程中对于特高压磁控式并联电抗器(MCSR)控制绕组接地故障配置直流母线过压保护,然而发生控制绕组端部接地故障时,母线极对地电压无交流过电压特征,导致保护无法识别该故障。针对该问题,分析了控制绕组接地故障及稳态运行、2种方式合闸、区外故障工况下母线极对地电压变化情况,基于此提出一种基于直流母线不平衡电压的控制绕组接地保护方案。该方案利用正、负极直流母线电压之和构造直流母线不平衡电压,基于故障下直流母线不平衡电压明显上升的特征识别故障。方案原理简单、易于实现,解决了现有保护无法识别控制绕组端部接地故障问题。在MATLAB/Simulink软件中搭建了750 kV三相MCSR仿真模型,大量仿真结果验证了该保护方案的有效性。

变压器式混合控制型可调电抗器的控制策略研究

随着我国电力系统的快速发展,可调电抗器作为可动态补偿无功和稳定电压的新型FACTS装置,得到了广泛应用。变压器式可调电抗器响应速度较快、易实现高压应用,成为研究热点。基于一种潜力较大的变压器式混合控制型可调电抗器拓扑,阐述了晶闸管投切和VSC闭环PWM调制的混合控制策略。针对存在绕组高短路阻抗设计误差和各绕组互感影响难题,目前大部分研究均从结构优化角度进行改进。从控制角度入手,将可调电抗器的整体输出无功引入到VSC的闭环控制中,提出了一种无功顶层闭环反馈控制方法,实现了可调电抗器整体输出的精确控制。此外,研究表明,相比电流内环PI控制器,采用电流滞环控制可提高可调电抗器输出的暂态性能。

变压器式可控电抗器的晶闸管阀组选型

为了确定变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)的控制绕组回路中串联的晶闸管阀组,对晶闸管器件进行了计算和选型。为了降低控制难度,计算考虑要尽量提高晶闸管的电流利用率及电压利用率并且尽可能减少晶闸管阀组中晶闸管器件的数量。首先对控制绕组的变比进行了计算,给出了在固定单支路工作模式下CRT的工作绕组与控制绕组之间的最优变比;然后根据最优变比,结合市场上常见的晶闸管型号,计算出相应的晶闸管器件的功耗及温升情况,计算结果满足要求。验证了CRT的工作绕组与控制绕组之间可以采用的最优变比。

分级式可控并联电抗器协调控制策略

分级式可控并联电抗器由于其逐级调节的特点,在某些具有两套或两套以上设备的场合,各设备可能因同时动作导致电压过调,严重时会引起反复动作的现象。针对以上问题介绍了一种协调控制策略,在原有电压稳态控制上加入了协调控制和分时段控制。协调控制属于强耦合控制,由一台主控设备协调所有设备动作;分时段控制是弱耦合控制,采用通信中的分时原理,将设备划分在不同的时间区间,从而避免同时动作。仿真试验结果显示采用优化后的控制系统和控制策略,可以在不同应用场合中有效避免以上的问题,且具有较好的扩展性。

变压器式可控电抗器的控制特性和谐波特性

控制特性和谐波特性是变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)的2个重要特性。文中首先给出CRT绕组电流计算模型;其次,对顺次单支路工作模式和解耦工作模式这2种典型工作模式的特点进行了分析;最后,结合具体算例,基于绕组电流计算模型,分别在顺次单支路工作模式和解耦工作模式下对CRT的控制特性和谐波特性进行了计算和对比。计算分析结果表明:顺次单支路工作模式下谐波系数总能满足要求,但各控制绕组的额定值设计较困难且绕组材料浪费严重;解耦工作模式下绕组材料利用率大大提高,但却有谐波系数较大而且不可控的缺点。上述结果揭示了CRT的控制特性和谐波特性与工作模式之间的关系,为不同工作模式下CRT的控制特性和谐波特性的分析计算,以及工作模式的选择和改进提供了参考。

变压器式可控电抗器晶闸管阀组参数计算与结构设计

晶闸管阀组是保证变压器式可控电抗器(CRT)能够正常工作的核心组成,对其结构研究也是CRT结构设计和制造的关键。论文首先基于CRT等效电路,计算CRT阀组的电压和电流,确定描述阀组结构的两个参数(并联级数和串联级数),并分析其影响因素;基于此提出以晶闸管阀组电流为自由量并赋以确定值来对CRT阀组结构进行设计,并给出设计过程。最后,在算例中,应用本文提出的设计阀组结构的方法,结合不同工作模式,计算CRT每级阀组对应的两个结构参数,并对比分析。结果说明:论文提出的以晶闸管阀组电流为自由量并赋以确定值来设计阀组结构的方法较为合理。在满足谐波要求的条件下,每级阀组结构的串联级数与工作模式、控制绕组级数和电流等因素有较大关系,并联级数与以上因素无关,只取决于给定的阀组电流大小。

TCT式可控并联电抗器晶闸管阀取能方式分析

对晶闸管控制变压器(TCT)式可控并联电抗器结构特点进行分析,并总结其运行特点。根据晶闸管控制变压器式可控并联电抗器在90°180°范围内平滑调节容量的特性,重点分析电压取能和电流取能对其运行特性的影响,并提出晶闸管控制变压器式可控并联电抗器使用电压和电流混合取能的方法。通过建立真实动态模型,证明了该方法的可靠性和可行性,为晶闸管控制变压器式可控并联电抗器的设计提供了依据。

超高压磁控式并联电抗器稳态特性

介绍了500kV磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)的结构特点;阐述了MCSR的工作机理和稳态特性,并进行了试验验证。理论与试验表明,MCSR具有分段的伏安特性:在一定励磁条件下且电压较低时,MCSR电压、电流呈线性关系,随着电压的升高,电抗器电流增加的速度趋缓,MCSR进入恒流区;MCSR网侧绕组内几乎不含3k次谐波电流成分,各容量下各次谐波电流有效值不大于额定基波电流的3%;MCSR基波容量随着直流励磁电流的增加而单调增加,呈现略带饱和的线性关系,具有优越的控制特性。MCSR具有容量大范围连续可调、谐波含量小、稳态控制特性好的性能特点,可有效协调超高压、特高压电网限制过电压与无功补偿之间的矛盾,有着广阔的应用前景。

特高压分级式可控并联电抗器控制策略研究

阐述了1 000 kV分级式可控并联电抗器的特点及工作原理,对分级式可控并联电抗器容量顺序调节、越级调节的操作原理及控制顺序进行了分析,结合系统运行工况,对分级式可控并联电抗器内层无功优化平衡控制、外层边界电压紧急控制、最外层电磁暂态控制3种控制策略及优先级进行了研究,给出了分级式可控并联电抗器各层控制策略的适用条件、切换方式及无功补偿协调配合方案,最后指出了分级式可控并联电抗器的应用前景和后续研究方向。

变压器式可控电抗器绕组电流与触发角的关系

变压器式可控电抗器(CRT)各绕组的电流与其各个控制绕组晶闸管的触发次序及触发角大小关系密切。在根据各个控制绕组触发角的大小规定触发次序后,采用分段线性化的方法,建立了用自、互电感表示的电路方程,通过求解电路方程,得出所有绕组电流瞬时值在任意时段上的矩阵表达式。通过傅里叶分解求得所有绕组基波电流的傅里叶系数与各个控制绕组晶闸管触发角之间的非线性函数关系式的矩阵形式,进而得到其基波电流有效值。分析和算例结果说明,所给出的CRT绕组电流计算公式适用于CRT的所有工作方式;控制绕组逐级短路的工作方式只是一个特例。

变压器式可控电抗器的研究与发展

笔者针对变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)不同的控制绕组结构,将其分类为单控制绕组型、多控制绕组型、多并联支路型、控制绕组分级式。综述了CRT的研究历史与现状,并分析了各种CRT的结构特点、性能的优缺点,最后对CRT研究发展的前景进行了分析。

磁控式并联电抗器数值计算研究

为了限制长距离输电线路上过电压和补偿线路充电功率,需要在超高压交流输电线路上装设高补偿度的并联电抗器。磁控式并联电抗器由于受铁心饱和特性影响,网侧绕组电流中不可避免地含有高次谐波。笔者以世界上首套500 k V可控示范工程为基础,提出一种基于2D有限元场路耦合方法,计算分析可控高抗控制特性,并与江陵荆门换流站500 k V磁控式电抗器实测结果对比。最后,基于上述方法对超高压750 k V可控并联电抗器网侧绕组励磁特性及谐波含量进行分析,通过与现场运行实测数据对比,验证计算方法满足工程应用的有效性。