换流站直流侧短路故障电磁暂态仿真研究

为进一步探究换流站直流侧短路故障,以某换流站为例,基于PSCAD/EMTDC平台开展仿真分析,以初步明确典型工况下的电压和电流暂态过程,以及过压和过流产生原因,在此基础上探讨了调整平波电抗器和线路避雷器参数的作用,以供参考。

直流电网直流短路故障电流计算方法研究进展

柔性直流电网直流侧短路故障传播机理研究是保护控制与故障清除的基础。针对不断涌现的短路电流计算方法,基于其特殊性及技术要求,首先从关键设备建模的角度,分别对比了采用不同换流器模型、不同线路模型、不同故障类型建模、含限流装置的模型、附加控制模型时计算方法的特点。然后,从状态方程列写及求解的角度,将现有方法分为全网等值求解类、方程近似求解类和仿真预测类,对比各类方法的等值与简化求解过程,指出其优缺点。进一步地,在PSCAD/EMTDC中分别搭建不同直流电网模型,从精度与速度、复杂电网适性三个维度对典型方法进行详尽对比,并总结了多种方法的适用场景。最后,根据未来复杂直流电网多节点、高耦合的特点,建议该领域围绕故障特性的高效解析和计算平台研发这两个方向展开研究。

全桥型MMC-HVDC直流侧双极短路故障保护策略研究

随着柔性直流输电技术的快速发展,模块化多电平换流器在直流输电中也得到广泛应用。由于换流器内半桥子模块拓扑结构的缺点,在发生直流侧故障时,不能够产生负电平,所以无法在换流器直流侧输出极间零电压,极度阻碍直流输电的发展前景。研究全桥型模块化多电平换流器的拓扑结构,重点介绍全桥型MMC工作原理和特性,介绍基础的子模块电容电压平衡控制,研究全桥型MMC直流侧双极短路故障情况下的保护策略。最后,通过PSCAD/EMTDC软件仿真验证全桥子模块换流器能够有效阻断直流侧双极短路故障电流,实现故障电流的快速清除,验证保护策略的有效性。

基于MMC的多端直流电网通用计算方法及拓扑优化研究

针对现有直流电网直流侧短路简化计算方法普遍不适用于对称单极接线系统及短路故障后故障电流急剧上升导致换流站闭锁的问题,提出了适用于对称单、双极接线方式直流电网的通用计算方法和直流电网拓扑优化方法。首先,分析了不同接线方式下的直流电网直流侧单、双极短路故障特性。其次,基于阻抗频率特性提出了适用于不同接线方式直流电网的故障电流计算方法,并得到了评价故障电流水平的简化指标,有效地评估直流电网拓扑变化时的故障电流水平,实现多端系统的拓扑优化,降低单极接地故障电流水平。最后,通过电磁暂态仿真案例验证了所提计算方法和简化指标的准确性和有效性。

基于直流侧短路电流在城市轨道交通供电中的故障定位技术

本文为实现城市轨道交通供电稳定性,以“城市轨道交通供电”为背景,针对直流侧短路故障类型,分析了直流侧短路电流对城市轨道交通供电的影响,并从阻抗法、贝瑞隆模型故障定位法、行波法等多个方面入手,为实现对城市轨道交通直流侧短路故障精确化定位提出具体建议,然后采用实例分析法,验证行波测距法的可靠性和有效性。

快速融冰短接工具的研制和应用

为了解决贵州地区冬季高压覆冰线路直流融冰时需要进行输电线路末端人为短接的问题,在GW4-110型隔离开关的基础上研制一种多功能线路侧接地隔离开关,通过技术手段将原来的线路接地刀闸的单一接地功能进行改进,使其具有接地、短接功能,同时具有操作方便、快速实现线路三相短接而又不受限于场地空间的优点。实际应用证明,使用该新型多功能线路侧接地隔离开关在融冰短接作业时可大量节约人力,缩短操作时间,有效减少作业风险,降低作业成本,提高电网运行可靠性。

交流发电机整流供电系统故障限流装置的分析与设计

提出了一种新型的整流发电机供电系统区域间限流保护方案及限流器电路。给出了适用于限流器分析的整流发电机的简化模型。建立了该型限流器的数学模型,得到了整流发电机电源参数对FCL承受的最大电压和最大电流的影响关系,通过MATLAB仿真验证了简化模型和所推导结论的正确性。研制出小功率实验样机,完成了三相整流同步发电机直流侧突然短路故障时限流的动态模拟实验。实验结果表明该限流器设计合理,限流效果明显。

十二相同步发电机整流系统直流侧突然短路的研究

分析十二相（四Ｙ移１５°）同步发电机整流系统在空载下的直流侧突然短路，论证了直流侧短路时相当于交流侧而言，相当于十二相对称短路，据此导出了交直流侧短路电流及电磁转矩的表达式，并给出了交直流侧最大短路电流及冲击电磁转矩的实用计算公式，为系统保护装置的设计提供了理论依据。

3/12相双绕组发电机交直流同时突然短路研究

根据3/12相双绕组发电机的基本磁链和电压方程以及等效电路,该文用解析分析和电路模型仿真两种方法详细研究了交直流同时突然短路的过渡过程,得出了定转子短路时间常数和交流侧短路电流的完整表达式;通过适当的近似,进一步给出了适合工程应用的交流侧短路电流的近似和简明表达式以及直流侧最大短路电流的估算公式。另外,还研究了线路电阻对短路电流的影响,结果表明:在分析和测试交直流同时突然短路时,线路电阻,尤其是 直流侧线路电阻必须考虑。仿真和实验验证了该文所得数学模型及分析方法的准确性。

双绕组交直流发电机直流侧突然短路分析

根据3/12相双绕组发电机的基本磁链方程和电压方程以及等效电路,该文建立了双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的基本电压方程;通过进行适当的近似,用解析的方法分析了突然短路的过渡过程,给出了定转子时间常数的简明表达式和整流绕组交流侧的短路电流表达式以及直流侧最大短路电流的近似计算公式。在此基础上,研究了交流负载对直流侧短路电流的影响并给出了相应的物理解释。模拟试验结果表明:交流侧负载的大小对直流侧短路电流有较大的影响,而功率因数对直流侧短路电流的影响很小,验证了理论分析的准确性。

特高压柔性直流阀组投入过程中混合型MMC启动充电策略

在基于两个阀组串联构成一极的特高压柔性直流输电系统主接线方案中,为了实现混合型模块化多电平换流器(MMC)阀组的在线投入并简化其操作流程,混合型MMC需具备在直流侧短接情况下完成启动充电的能力。首先分析了直流侧短接时混合型MMC在不控充电阶段的工作原理,发现该阶段所有半桥子模块始终处于旁路状态,其自取能电源无法启动。为解决这一问题,提出了一种基于负向电流支路部分子模块切出的可控充电控制策略。该方法不仅可保证半桥子模块电容能够串入回路中进行充电,而且可维持子模块间的电压均衡,并最终将其电容充电到额定电压附近。最后,在仿真模型以及实验样机上验证了所提策略的有效性以及性能分析的正确性。

多相混联式整流发电机系统直流侧短路电流

针对多相混联式整流发电机系统直流侧突然短路的问题,以十二相整流发电机系统为例,分析了十二相整流输出端不同联接方式,并推导了交流侧短路电流的解析表达式和不同串并混联方式下的多相整流系统直流侧短路电流,进而获得了各种联接方式下直流侧短路电流的解析表达式,总结归纳出了相应联接方式下的直流侧和交流侧短路电流比值范围,结果表明,即使均采用"两并两串"方式,但不同串并组合时的直流侧短路电流峰值是不同的;通过有限元仿真和样机试验验证了理论分析结果的正确性,为舰船电力系统开关保护装置的合理选择和设计提供了指导,研究方法可推广至其他多相整流发电机在任意混联拓扑输出方式下的直流侧短路电流分析。

双绕组发电机交流侧带负载直流侧突然短路分析

根据3/12相双绕组发电机的基本磁链方程和电压方程以及等效电路,本文分析了双绕组发电机交流侧带负载直流侧空载时的稳态电磁关系并给出了相应的矢量图;建立了双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的基本电压方程;通过适当的近似,用解析的方法分析了突然短路的过渡过程,给出了定转子时间常数的简明表达式和整流绕组交流侧的短路电流表达式以及直流侧最大短路电流的近似计算公式;通过模拟样机实机试验检验了理论分析的准确性。

含直流电压变换的光伏并网系统单极接地短路电流计算

经直流升压环节升压后与主网相连的光伏并网系统,直流侧发生故障后故障电流迅速上升,严重影响系统的安全稳定运行。论文分析了经Boost全桥隔离变换器(boost full bridge isolated converter,BFBIC)升压后由模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)并网的光伏系统拓扑结构,在直流侧单极接地故障情况下研究了该系统中短路电流的放电回路,分析了BFBIC对故障电流的影响,给出了含BFBIC的光伏并网系统在直流侧单极接地故障下的等效电路,提出了短路电流的计算式,并讨论了BFBIC中储能电容大小对短路电流的影响。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了系统模型,仿真结果表明,短路电流计算式与实际结果基本一致,优化储能电容也有利于减小直流侧故障下的故障电流,验证了所提方法及等效电路的有效性。

双绕组发电机交流侧负载对直流侧突然短路电流的影响分析

通过对物理概念和矢量图的深入分析,研究了3/12相双绕组发电机交流侧负载大小和功率因数对直流侧突然短路电流的影响,简化了短路电流的计算公式,明确了直流侧最大短路电流的计算条件。通过实机试验,检验了理论分析的准确性。

发电机高压侧电压控制在抑制云广直流孤岛过电压中的作用

云广直流送端孤岛运行方式下发生直流闭锁时,系统将产生很高的工频过电压,是孤岛运行控制的关键问题。扰动后电压动态过程可分为不同阶段,文中分析了不同阶段影响过电压水平的主要因素。扰动后数百毫秒后的第2阶段电压虽然低于第1阶段,但持续时间较长,电压控制的要求更高,而且受发电机励磁控制的影响显著。短路比和过电压水平密切相关,提出了分阶段短路比的概念。发电机高压侧电压控制通过减小发电机侧恒定电压源和系统之间的电气距离,增大扰动后第2阶段的短路比,抑制过电压,并保证正常运行时合理的电压水平和无功分配。仿真结果验证了高压侧电压控制抑制过电压的效果。

计及RSC控制的DFIG短路电流直流分量解析表达

现有文献针对计及转子变流器(RSC)控制的双馈感应风电机组(DFIG)定子短路电流解析表达,将定子磁链当作一阶直流衰减分量或忽略功率外环控制。基于DFIG电压、磁链和RSC控制方程,得到定子电流关于定子电压和定子功率的传递函数,提出定子电流的精确解析表达式。基于RSC内、外环PI参数关系,推导直流分量衰减时间常数和角频率关于PI参数的表达式。分析了RSC内外环PI参数对定子电流直流衰减分量的影响。仿真结果验证了解析表达式的准确性,为PI参数选取和保护装置测量、整定提供依据。

高速交错磁极混合励磁发电机直流侧短路电流分析计算

为提高高速交错磁极混合励磁同步发电机直流侧短路电流的计算精度,通过在dq轴上设立阻尼回路的方法,建立电机动态数学模型。该模型能够同时考虑定子导磁套筒、实心转轴、永磁体和铁心极在短路过程中涡流效应对电枢绕组电流的影响,在此基础上推导出电机瞬态、超瞬态电感以及短路电流的表达式。通过与某型高速交错磁极混合励磁电机短路电流试验结果进行对比,验证了模型的有效性,并对存在误差的原因进行分析,指出该类电机在短路过程中由于交错磁极结构导致的动态饱和现象是造成误差的主要原因之一。

基于混合型MMC全桥子模块比例的直流侧故障隔离电压研究

混合型模块化多电平变流器（MMC）相比于传统MMC,是一种更新颖的直流换流器拓扑结构。该结构同时包含了全桥子模块和半桥子模块,相应地同时具有全桥子模块隔离直流侧双极短路故障的优势和半桥子模块的经济性。为此,研究了不同全桥子模块比例的混合型MMC隔离直流侧短路故障的能力,通过分析短路故障状态下的等效电路图,推导出全桥子模块电容的故障隔离电压值,在此基础上推导出了能有效隔离直流侧双极短路故障的混合型MMC全桥子模块比例的临界值的计算公式。最后PSCAD仿真验证了上述分析结果,证明合理地选择全桥子模块的比例对节约混合型MMC的成本和改善其隔离直流故障的能力,具有实际意义。

一种基于晶闸管整流器的直流牵引供电系统

直流母线短路故障时,直流侧进线短路电流剧增,加大了直流侧进线断路器的开断难度,再由于中国城市轨道交通的故障率上升,导致直流侧进线断路器易损坏、寿命低。鉴于这个问题,提出一种基于晶闸管整流器的直流牵引供电系统,以晶闸管整流器完成整流和分合电路的功能,可省却直流侧进线断路器以及缩短故障切除时间,同时分析了其整流质量、谐波问题、进线短路电流和市场经济性问题。最后在Matlab/Simulink搭建仿真模型验证了该方案的可行性,为提高直流牵引供电系统的整体性能提供参考。