海上风电柔性直流技术研究进展与展望

本文概述了全球海上风电发展情况,从政策、规划、资源、技术角度分析了我国海上风电发展的宏观基本面。详细介绍了国内外海上风电柔性直流送出的主流技术路线和技术发展现状。针对几类新型海上风电柔直系统拓扑结构,从技术、经济性方面进行了综合比较分析,并对其工程应用潜力进行了研判。最后提出了我国海上风电柔性直流技术研究与创新发展的战略思考和建议。

特高压换流站监视云边协同计算优化研究

随着我国特高压电力系统的不断发展,特高压换流站中需要实时测量的数据呈现指数增长。针对现有保护系统数据传输不能满足数据采集实时性要求的问题,提出一种云边协同的计算架构。首先,对特高压换流站内的数据采集问题进行建模,并证明最优通信调度与计算资源分配问题是一个凹优化问题。其次,提出一种云边协同通信调度与计算资源分配方法,对具有严格延迟界限的任务在边缘从站处理,而具有宽松延迟界限的任务被传输到云端主站,实现特高压换流站中传感器数据的低传输延时通信调度与计算资源分配。仿真模拟表明采用所提方法可以使特高压换流站内通信满足任务延迟要求的概率提高了14%到30%,提高了数据传输效率。

海上柔性直流送出系统造价水平分析

[目的]研究海上柔性直流送出系统的造价构成及造价水平,为海上柔性直流送出系统的造价管控提供有益的探索。[方法]收集目前已开展的海上柔性直流送出系统设计及造价相关数据,采用统计分析法、费用构成法以及对比分析法等对海上柔性直流送出系统涉及的各项费用进行分析。[结果]给出了海上柔性直流送出系统典型方案的单位容量投资水平以及投资构成,提出了海上柔性直流送出系统造价水平控制的关键因素和要点。[结论]海上柔性直流送出系统的单位容量投资为3750~4600元/kW。费用构成比例从高到低依次为设备购置费、建筑工程费、其他费用和安装工程费;系统构成比例从高到低依次为海上换流站、海缆、陆上换流站和其他部分。与陆上柔性直流送出系统对比,总体差异在1.3~1.6倍。

换流站交流软母线安装长度模型分析

对于中大型换流站运行系统,软母线是汇集、分配和传输电能的重要载体,由于室外空间大、气象及地质条件复杂,所以大部分采用软母线连接方式,其中软母线弧垂是检测其安装质量的重要标准,过小则会增加导线拉力,过大则会影响安全距离,同时绝缘子串重量、数量及构架高低差、档距均会对软母线弧垂产生较大的影响,简单的悬链线模型无法准确计算弧垂及对应导线的安装长度[1]。介绍了软母线弧垂的基本计算方法,并在此基础上提出复合模型,更精确计算软母线下料长度,提高软母线安装质量,保证供电质量,并将其运用于工程实际中。

基于智能传感器的换流站变电巡检系统设计

随着我国直流输电系统的大规模建设,换流站变电巡检模式亟需向智能化方向发展,本文提出一种基于智能传感器的换流站变电巡检系统设计。在系统硬件设计中,采用DHT11温湿度智能传感器与ET⁃CR300F柔性线圈电流传感器设计信息采集装置,采用STM32F103C8T6单片机与UWB定位标签设计定位装置;系统软件设计中引入机器学习算法与回归算法,保证系统巡检路线的连续性。系统测试结果表明:本文将智能传感器应用于换流站变电巡检系统中,提升了信息采集的精度,且本文所设计系统在巡检效率、巡检频率、巡检用时及安全系数等方面具有优越性,验证此系统性能较好。

基于多元传感技术融合的换流站变电智能巡检方法

由于传统换流站变电人工巡检方法极易受外界环境等因素影响,导致巡检质量较低,提出基于多元传感技术融合的换流站变电智能巡检方法。通过构建多元传感技术融合模型,获取换流站变电设备全状态数据,通过制定换流站变电巡检路线,结合变电设备风险概率设计一个智能巡检规划模型,实现换流站变电自动化巡检。以存在桩头发热故障的变压器为例,开展巡检实验,结果表明本文所提巡检方法具备优越的数据采集性能,满足换流站变电智能化巡检需求。

基于图像监控的换流站变电设备智能巡检系统

本文针对我国直流输电系统的自动化维护需求,基于图像监控技术,面向大型换流站变电设备设计了一种智能巡检系统。该系统主要由摄像机、交换机、服务器等设备组成三层体系架构,系统中设置畸变图像校正、目标检测等关键技术。实验结果表明:本文所设计换流站变电设备智能巡检系统的查全率为94.76%、查准率为93.98%,验证该系统性能良好。

±800kV特高压换流站支柱绝缘子自然积污特性

为研究特高压换流站支柱绝缘子的自然积污状况,2014年和2015年在±800 kV哈郑直流中州换流站进行了自然积污试验。结果表明:污秽程度从轻到重依次为不带电设备,交流带电运行的设备,直流带电运行的设备;瓷绝缘子表面污秽程度相差不大,而对于复合和表面喷涂RTV的支柱绝缘子,极II侧(负极)比极I侧(正极)的积污程度严重,极II侧等值盐密平均为极I侧2.4倍,极II侧等值灰密平均为极I侧2.7倍;无论正、负极性,瓷表面绝缘子积污最轻,其次是复合材质,积污最严重为喷涂RTV涂料绝缘子;积污物中阳离子主要为Ca^(2+)和K^+,阴离子主要为NO_3^-和SO_4^(2-);可溶性污秽的主要成分为CaSO_4和各类硝酸盐。

±800kV特高压直流换流站阀厅金具的结构特点

±800 kV特高压直流换流站阀厅工程设计中,换流阀与换流变压器及穿墙套管之间采用管型母线连接方式,设备连接需采用特殊的管型母线连接金具。笔者通过对向家坝—上海、锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电工程换流站阀厅金具的结构介绍,阐述了阀厅金具的整体结构特点,分析了金具的载流量和耐热性、防电晕特性、机械强度的可靠性、外形尺寸以及连接形式等要求。通过实例介绍了5种常用的阀厅金具的结构细节及特点,为哈密南—郑州及溪洛渡—浙江等特高压换流站阀厅金具设计提供参考和借鉴。

500kV断路器多重雷击事故分析

介绍了一起500 k V换流站交流侧断路器在多重雷击下发生外绝缘闪络的事故。基于EMTP仿真软件对雷击过电压进行计算,分析事故发生时电压波形。分析结果表明,断路器在第一次雷击后处于热备用状态,再次遭受雷击后产生的过电压值较大,绝缘裕度不足,容易发生闪络。

±800kV特高压直流开关场内避雷线的参数选择

直流换流站不同于交流变电站,主回路有很多电子设备,即使很小的直击雷传入阀厅也会造成换流阀的破坏。采用避雷针难以达到直流换流站的防雷要求,而采用密集布置的避雷线更为合适,但需对相关参数进行具体分析。为此,采用数值计算方法分析了±800 kV特高压直流开关场内的避雷线参数,参数选择不仅要考虑绝缘安全距离要求,而且要避免避雷线表面场强过大发生电晕放电。分析结果表明,避雷线直径越粗、高度越高,其表面场强越小,而采用双分裂避雷线可以更有效降低表面场强,并减少雷击断线的危害,比单根避雷线更有优势。据此提出了双避雷线在母线及设备上方架设时的合理直径及高度,相关结果已用于向家坝-上海及锦屏-苏南±800 kV特高压直流开关场的设计方案。

换流站机具施工人员安全防护研究

直流输电工程与交流输变电工程不同,直流设备周围的电场为直流静电场和空间离子流场的综合场。但是,目前,国内直流输电工程的检修作业人员安全防护基本参照同等电压等级的交流输变电工程进行。当现场使用大型机具进行带电施工和检修时,由于机具的进入,作业现场的直流综合场和空间离子流分布会影响检修作业人员的安全防护效果。因此,笔者针对直流换流站的现场实际布置情况,对换流站典型施工区域有/无机具条件下的直流合成电场和离子流密度进行了测试。测试结果表明,有大型机具存在时,由于机具本体的屏蔽作用,直流合成电场和离子流密度一般较无机具时有所降低;站内各区域地面和2 m高处的直流合成电场强度均小于240 kV/m,站内各区域因空间离子流存在而引起的离子流密度小于1 000 nA/m2(除穿墙套管外的区域,离子流密度普遍低于100 nA/m2)。因此,站内机具施工人员可不采取额外安全防护措施对直流合成电场和离子流进行防护。

换流站机具的施工安全距离

换流站进行带电检修时，由于机具的进人，带电作业形成的放电电极结构与没有机具时有较大的不同，使作业间隙的放电特性发生较大变化，导致最小安全作业间隙的要求与常规带电作业不同，《±500kV直流输电线路带电作业技术导则》中规定的最小安全距离不适用于机具在换流站内安全作业的要求。对±500kV换流站机具带电作业的实际特点，通过一系列的模拟真型试验和理论分析，计算不同系统过电压水平和海拔高度条件下典型施工机具在±500kV换流站内不同位置的最小安全距离和危险率。研究确定了典型施工机具在海拔1000m及以下地区设备不停电时的最小安全距离为6．0m，在海拔1000-2000m地区为6．8m，研究结果可为开展±500kV换流站带电作业提供技术参考。

±200kV换流站直流场生产运行安全距离

为保障±200 kV换流站直流场生产运行的顺利进行,避免带电体与接地体/人之间发生放电造成事故,根据直流场内各带电设备与接地设备的相对位置,归纳出直流场内可能存在管母线-墙、管母线-人、分裂母线-人、平波电抗器-栅栏、分裂母线-墙、分裂母线-栅栏这6种典型的空气放电间隙,制作1:1的实物模型模拟这些带电体和接地体以及人。采用正极性250/2 500μs操作冲击电压波对这6种典型间隙进行冲击放电试验,得到各种间隙的操作冲击放电曲线。与此同时,借鉴带电作业中相关规程求取各间隙在安全裕度为10%、20%、30%下的安全距离,并对安全距离进行危险率校验,建议直流场内最小安全距离为:管母线距离地面2.95 m,其端部距离墙壁1.44 m;二分裂母线距离地面3.12 m,距离侧面墙壁1.4 m;金属栅栏距离平波电抗器1.17 m。

分布式光伏发电站在特高压换流站的应用

在分析了国内外光伏发电发展形势的基础上,提出在特高压换流站建设分布式光伏发电站的思路,并给出具体的技术实现方案。对该技术方案进行了可行性和经济性分析,结果表明能提高特高压换流站的经济效益和站用电源的可靠性,适于与换流站同步建设。

换流站接地网替代直流接地极运行的方案研究

直流输电无接地极运行有助于尽早实现双极送电,换流站接地网替代直流接地极是目前最有效的措施。换流站接地网替代直流接地极情况下可能存在人身和二次设备安全问题、变压器直流偏磁危害、接地网发热和腐蚀问题。论文对这些问题进行逐一分析,最后综合各影响因素提出了直流输电控制策略的要求,即单极故障联跳双极、不平衡电流控制和双极同步解闭锁。研究工作为直流输电新型的无接地极运行方式提供了有效参考,相关控制策略在南方电网普侨特高压直流输电工程中得到了良好的应用。

交流滤波器差动保护误动作的原因分析及对策

分析了交流滤波器差动保护误动作的原因,提出了改进措施。对故障录波数据进行了仿真分析,针对差动保护装置中的I/V变送器进行了电磁兼容试验,分析得出I/V变送器抗干扰性能差是造成差动保护误动作的主要原因。针对交流滤波器差动保护抗干扰性能差的问题,从硬件和软件两个方面提出了相应的改进措施。

高压直流换流站一次设备运行分析及故障预防

在高压直流输电系统中,一次设备数量多、型号杂、检修工艺差别大等,造成一次检修和维护难度大、故障多。分析了2座换流站近年的主要设备故障,提出了针对性的处理及预防措施,供换流站检修时参考。

交直流电力系统静态稳定性研究

本文以小振荡法分析交直流电力系统的静态稳定性。着重研究直流输电系统的控制方式、调节参数以及换流站无功补偿装置性能对静态稳定性的影响,并用灵敏度分析方法选择最佳调节参数。文中还对换流站引入TCR/TSC静止无功补偿装置进行了探讨,分析结果表明它对提高系统静态稳定性具有良好的效果。

银川东换流站无功分组选择

首先对宁东—山东±660kV直流联网工程中的银川东换流站无功分组容量进行了估算,然后从暂态、稳态电压波动方面对银川东换流站无功分组容量进行计算。根据银川东换流站需要装设的无功总量,综合考虑了影响无功分组容量的其它因素,确定了银川东换流站无功分组方案。