基于多信息融合的换流站直流设备健康状态决策树评价模型

针对换流站直流设备间交互信息融合能力较差、小样本与大样本难以均衡的问题,设计基于多信息融合的换流站直流设备健康状态决策树评价模型。使用同质多传感器多信息数据融合方法对多信息实施融合处理;利用k近邻方法和层次聚类方法划分换流站直流设备健康状态量,提取健康状态量的有效信息作为输入,构建决策树评价模型,输出换流站直流设备健康状态评价结果。实验结果表明,该模型具备较好的多信息融合能力和样本均衡能力,且可从不同角度实现换流站直流设备健康状态评价,评价结果较为准确。

针对海上风电场汇集线路单相接地故障的柔直侧新型距离保护方案

海上风电场汇集线路发生单相接地故障时,线路两侧短路电流分别由风电机组换流器和柔直换流器提供,由于正序、负序与零序网络串联,在传统大电网存在场景下不受控制影响的零序电流也将像正序和负序电流一样呈现幅值受限、相位受控特性,柔直侧距离保护无法正确识别单相接地故障。该文建立海上风电场汇集线路单相接地故障时的复合序网,分析汇集线路两侧故障特性,在不借助线路双端通信的前提下,利用柔直侧负序和零序电流准确求取风机侧零序电流。基于此,构建关于故障距离的方程,提出柔直侧新型距离保护方案,解决了双端均为逆变型电源的线路中零序电流受控导致距离保护性能下降的问题。此外,所提保护方案受风电场无功支撑策略、过渡电阻大小及性质影响小。测试结果表明,该保护方案可以准确识别海上风电场汇集线路区内外单相接地故障。

海上风电直流换流站冷却系统技术研究

海上平台换流阀是海上直流输电工程的核心设备,冷却装置是其重要的辅助设备,对换流阀正常运行起着关键作用。本研究工作提出三循环冷却系统,即淡水循环冷却回路、隔离去离子水循环冷却回路和海水直排冷却回路,通过各种换热设备的优化组合,可提高过程的可靠性、紧凑性和适用性。研究了三循环系统耦合机制,并运用过程建模和计算,实现海上平台换流阀冷却系统优化。该工作为海上直流输电工程的运行提供理论和实践依据,促进我国海上风电工程的高速发展。

±500kV换流站直流场主设备典型外绝缘故障分析及对策

±500 kV点对点输电线路已成为我国"大区联网"的重要方式。统计归纳了我国在运的±500 kV点对点输电线路的基本情况,对比了各直流系统换流站主设备的外绝缘配置,提出引起直流场主设备主要外绝缘故障的原因,即外绝缘配置不足、复合外绝缘表面憎水性下降或丧失和主设备的设计缺陷,并分别给出了针对性的对策。将换流站直流场主设备的放电类型进行了分类,指出发生过Ⅱ和Ⅲ类放电的设备,应在设备停运后喷涂室温硫化硅橡胶涂料或加装增爬裙。

±800kV直流换流站电气设备接头发热分析及优化建议

电气设备是直流换流站内重要的构成部分,其接头发热严重影响换流站的安全稳定运行。分析了接头发热的5种原因,针对5种可能造成接头发热的原因提出10项对策,结合哈郑直流主回路设备接线板的发热及复奉直流400 kV刀闸过热的原因进行计算分析,发现其接线板设计偏小,载流密度不满足要求,并对换流站运维及新建换流站的施工验收工作提出了防范措施和建议。

特高压新松换流站直流场设备抗震设计及能力考核

新松换流站是目前世界上海拔最高、抗震设防要求最高的特高压换流站,直流场设备抗震设计与考核是整个换流站抗震设计核心内容。首先介绍了直流场设备抗震解耦设计的基本思路,分析了直流场主要设备的结构特征和抗震薄弱环节,对直流场极线设备分成了若干较为独立的耦联回路;其次,提出了换流站直流场设备的抗震设防水平及主要的地震动参数。通过采取选用复合材料、优化支架及设备结构、创新设备连接导体及金具、采用隔震减震等抗震新技术,可有效改善换流站直流场主要电气设备的抗震性能。通过开展特高压单体电气设备的抗震计算和地震模拟振动台试验,考核结果表明,新松换流站主要特高压电气设备具备承受峰值为400 Gal确定性场地波强震作用下的抗震能力。相关研究及应用对今后类似地震高烈度地区换流站抗震设计提供了有效的解决方案。

高海拔直流场设备污秽性能试验研究

直流设备的污闪问题已很突出,而高海拔地区因空气密度低而导致绝缘子污闪电压进一步下降,因此时高海拔低气压条件下直流设备的污秽外绝缘性能进行试验研究很有必要。文章给出了污秽绝缘子污闪电压和大气压的关系及直流电压下的特性指数n,介绍了原有低海拔人工污秽试验和新近在不同气压下完成的直流支柱绝缘子人工污秽试验结果,提出了对高海拔换流站直流场户外设备外绝缘进行海拔修正的意见。

高海拔直流设备可见电晕特性的试验研究

文章整理和分析了中国电力科学研究院与云南电力试验研究所有关换流站阀厅内典型屏蔽环和母线的可见电晕试验数据,讨论了不同海拔高度下起始电晕电压的校正方法(如不同海拔高度直流设备起晕电压校正方法和高海拔直流设备屏蔽环及母线起晕电压的海拔校正方法),认为目前低海拔换流站阀厅使用的电气设备的电晕性能可以满足海拔2000m使用的要求。

机组协同-分布卸荷的风电场-柔直并网系统故障穿越方法

为降低风电场-柔性直流并网系统在交流主网发生低电压故障时的穿越成本,提出一种直流耗能装置与风电机组卸荷电路协同作用的电网故障穿越策略,在电网故障时送端换流器配合风电场快速降低直流功率输出。由于直流耗能装置仅在故障发生的前期、风电场输出功率下降前起到限制直流电压升高的作用,该策略能够显著降低直流耗能装置的体积。在此基础上,该策略将直流耗能装置中的耗能电阻分散置入到受端模块化多电平换流器中,进一步降低了卸荷成本。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中,构建了风电场-柔性直流并网系统的仿真算例,对所提出的故障穿越方法的正确性和有效性进行了验证。

±525 kV/2 GW海上风电柔性直流送出系统海上换流站设备选型探讨

随着海上风电向大容量、远距离的不断发展,送出系统采用柔性直流将逐渐成为一种主流方案。文中基于荷兰TenneT电网公司IJmuiden Ver±525 kV/2 GW海上风电柔直送出技术咨询项目,结合海上换流站的布局特点、环境条件和运维要求,介绍了海上换流站主要电气设备的结构及运行方式,并重点分析海上换流站内主要电气设备的选型方案,对同类型工程设计和应用提供了参考。

基于半桥子模块的直流卸荷装置

海上风电柔性直流(柔直)送出系统所接入的陆上交流电网发生故障后,风电场持续输出的盈余功率会造成直流过电压。解决盈余功率最有效的手段是采用卸荷装置对盈余功率进行泄放。文中针对功率器件直接串联的集中式直流卸荷装置投退功率冲击大、器件同时开断难以及分布式直流卸荷装置成本高的问题,提出基于半桥子模块的集中式直流卸荷装置方案,并研究所提拓扑的参数设计方法与控制策略。该方案可以克服大规模功率器件直接串联的技术困难和风险,还可以通过子模块逐步投切降低电阻电压变化率,从而降低功率泄放对直流系统的冲击以及卸荷电阻的制造难度。与分布式直流卸荷装置相比,文中方案仅采用集中式电阻而省去了子模块中的泄放支路,大幅降低设备成本。在PSCAD平台进行海上风电柔直送出系统故障穿越仿真,结果表明所提集中式直流卸荷装置拓扑及控制方案具有良好的性能。

海上换流站直流侧暂态过压应力抑制策略有效性分析

欧洲北海等地区已经建设了多条基于柔性直流输电技术的海上风电并网工程,中国近些年也加速了该技术的工程实践。由于柔直系统阻尼低,直流侧暂态过电压、过电流发展快,需要采取必要的暂态应力抑制措施,降低对海上平台设备的技术要求,在尽可能减少设备尺寸的同时,保证足够的设备安全裕度。重点围绕暂态过电压应力,首先总结了海上柔直换流站直流侧暂态过电压应力的类型和关键指标,分别针对对称单极和对称双极结构系统,介绍了直流侧设备上承受过电压应力的机理,并梳理了影响直流侧过电压应力的主要因素。其次,总结了海上换流站直流侧过电压抑制策略,将其分为主动型抑制和被动型抑制两大类,其中主动型抑制措施包括功率不平衡抑制策略、直流耗能装置、电缆放电策略、保护加速和断路器快速跳闸策略以及组合策略等,被动型抑制措施包括优化接地方式、优化避雷器参数以及调整桥臂电抗位置等。最后,对相关暂态过压应力抑制措施进行了适用性、有效性和优缺点评估。

海上柔性直流换流站阀厅布置及尺寸计算方法

海上柔性直流换流站是大容量、远距离海上风电柔性直流输电送出工程的必备设施。基于海上柔性直流换流站电气主接线和阀厅电气设备型式,提出了海上柔性直流换流站阀厅电气设备布置方案,采用同极换流阀塔相邻布置,正、负桥臂分别布置在不同的阀厅,可较好地满足海上平台结构设计和建造要求。在此基础上,提出了海上柔性直流换流站阀厅的尺寸计算方法。该阀厅布置方案及尺寸计算方法可极大地减小海上柔性直流换流站阀厅和直流场的结构跨度,降低工程建造成本,对推进我国海上风电大规模集约开发与并网技术的发展具有重要意义。

大容量海上柔性直流换流站紧凑型布置研究

[目的]由于国外厂家的技术封锁,我国在大容量海上柔性直流输电技术的应用研究仍处于空白阶段。文章针对大容量海上柔性直流换流站提出了一种既满足工艺流程要求,又最大程度减少平台尺寸的紧凑型布置方案。[方法]根据功能定位和工作原理,可将换流站分为交流场、阀厅、桥臂电抗器区域、直流场和辅助房间五大区域。通过对各区域的布置原则研究给出了推荐的布置方案。[结果]紧凑型的布置方案对提升海上换流站的可靠性、减少施工及维护检修工作以及降低工程总体造价具有重要作用。[结论]柔性直流输电正向大容量、高电压、远距离输电方向不断发展,是大容量海上风电送出的最佳应用方案,研究提出的紧凑型布置方案能够对大容量海上柔性直流换流站起到很好的指导作用,具有较高的参考价值。

海上风电换流站户内直流场气流组织优化研究

对海上换流站户内直流场进行了上送下回,下送上回及目标送风三种形式的气流组织的数值计算,分析了对应直流场空间的流场与温度场特性,以设备表面平均温度为指标比较气流组织对发热设备的冷却效果,结果表明:目标送风方式的气流组织能更加有效地实现对桥臂电抗器的冷却。

基于全景数据系统的特高压直流换流站监控方案

针对特高压直流换流站日常维护困难、检修工作量大以及周期长等问题,在原有的监测系统上进行创新设计,提出了基于全景数据系统的特高压直流换流站设备监控方案。采用先进的射频及紫外光检测技术,对直流场、阀厅等场区的重要设备实现全方位监测。采用三维全景界面,对全站重要设备和区域进行三维立体建模,全面反映各高压设备的稳态、暂态、动态数据以及设备运行状态、图像等数据,避免监测盲区,实现变电站全面数字化和网络化,提升电力设备的综合管理水平。

海上柔性直流换流站关键电气设备选型研究

[目的]对于海上柔性直流换流站而言,环境条件恶劣,施工困难,主设备的选择对换流站整体布局影响较大,合理的选择关键设备的型式对提升换流站的可靠性、减少施工及维护检修工作以及降低工程总体造价具有重要作用。[方法]通过分析海上柔性直流换流站的主回路关键设备构成,结合海上换流站的运行特点要求加以分析研究。[结果]阐述了海上柔性直流换流站的设备选型原则,重点分析研究了换流站关键电气设备的型式选择方案及依据,提出具有指导意义的研究结论。[结论]研究结果为海上换流站工程提供重要设计和应用依据。

±500kV换流站直流设备过热原因分析及处理

换流站设备发热会限制直流输电系统输送功率,甚至会引起直流输电系统临时停电。针对某±500 kV换流站3起直流设备过热问题进行深入分析,根据设备过热原因并结合设备特点提出了对应的处理方法,有效消除了过热缺陷。最后从设计制造、日常运维等方面给出了具体的防范措施,确保了超高压直流输电系统的安全稳定运行。

海上换流站交直流系统关键试验方法

随着我国柔性直流技术不断发展,海上风电装机容量不断增大,海上柔性直流输送电压已达到±400kV,海上换流站首次应用成功。本文通过研究江苏如东±400kV海上风电柔性直流输电示范工程,重点提出海上换流站系统试验方法,以期为后续海上风电直流输电工程应用奠定技术基础。

海上换流站结构建造与设备安装适应性调整研究

海上换流站主体结构为钢结构,整体尺寸较大且内部含有重要的电气设备,建造过程中受到建造车间及拼装场地吊装资源的限制,需要将结构拆分成若干个分段,各个分段在车间内制作完成后,在外场进行总拼,在总拼的过程中电气设备的安装需要同步进行,这就需要结构的建造与电气设备安装拥有很好的适应性。文章结合现有海上换流站建造的项目经验,对结构的建造和电气设备安装的顺序进行研究,从结构分段的划分到设备的布置以及现场的总拼,逐步对建造过程进行讨论,提出更加科学高效的海上换流站建造方式。