The first localized back-to-back converter station started expansion

The first fully localized back-to-back DC intercon-nection project which connects Northwest and CentralChina power grids, 330-kV Lingbao Converter Stationhas now started construction for expansion.Lingbao back-to-back converter station situated inLingbao City of Henan Province is the first DC intercon-

Comprehensive predictive control of neutral-point voltage balancing for back-to-back three-level NPC converters

A comprehensive predictive strategy was proposed for the neutral-point balancing control of back-to-back three-level converters. The phase currents at both sides and the DC-link capacitor voltages were measured for the prediction of the neutral-point current. A quality function was found to balance the neutral-point, and a metabolic on-times distribution factor was used as a predicator to minimize the quality function at each switching state. Simulation results show that the proposed method produces smaller ripples in tested signals compared with the established one, namely, 9.15% less in a total harmonic distortion(THD) of line-to-line voltage, 1.08% less in the THD of phase current, and 0.9 V less in the ripple of the neutral-point voltage. The obtained experimental results show that the main harmonics of the line-to-line voltage and the phase current in the proposed method are improved by 10 d B and 6 d B, respectively, and the ripple of neutral-point voltage is halved compared to the established one.

Overvoltage and Insulation Coordination for ±1 100 kV UHVDC Converter Station

In order to specify the overvoltage and insulation level of equipments in ±1 100 kV UHVDC converter stations,the arrester configuration scheme and some basic parameters for ±1 100 kV Zhundong converter station are proposed.Overvoltage of equipments in AC system,valve hall,DC busbar,and neutral busbar are also calculated in accordance with the fundamental principles of arrester configuration for UHV converter stations and the existing experiences in insulation coordination of ±800 kV UHVDC converter stations.The work is done also for specifing insulation levels for ±1 100 kV UHVDC converter stations of the ±1 100 kV UHVDC power transmission project from Zhundong to Sichuan in China.Thus,the recommended insulation margins that determine the insulation levels of converter station equipments are proposed: the insulation margins for thyristor valves are 10%/10%/15% for switching impulse/ lightning impulse/ steer front impulse; the insulation levels of lighting and swtiching impulses are recommended as 2 600 kV and 2 150 kV respectively for 1 100 kV DC buses,and as 2 250 kV and 2 100 kV respectively for equipments at the valve side of high-voltage Y/Y converter transformers.

断路器选相投切系统在换流站中的应用研究

在换流站滤波器组及换流变压器配置断路器选相投切系统,可改善断路器开合暂态过程,在取消合闸电阻工况下仍可避免对电力设备及系统造成冲击。基于多个换流站选相投切工程实施及调试经验,进行了换流站选相投切系统应用的调查。介绍了选相投切系统构成、选相投切要求、断路器配套及预测试方法等。重点针对滤波器组、换流变压器的选相投切应用,总结了控制策略、选相投切系统带电冲击试验,及工程使用中需重点关注的问题、设备运维要求等,为相关技术人员提供参考。试点工程在特高压断路器中创新性地采用取消合闸电阻、增设选相合闸的专项改造方案。断路器选相投切系统总体运行效果良好,为技术的推广积累了工程运行经验。

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。

基于多维振动特征图谱的特高压换流阀主循环泵轻量化故障诊断模型

针对特高压换流阀阀冷系统中主循环泵故障特征提取难和故障诊断模型规模大的问题,提出一种基于多维振动特征图谱的轻量化主循环泵故障诊断模型。首先,基于振动轨迹图像(vibration locus image,VLI)和伪颜色编码的时域特征提取方法,构建主循环泵的时域特征图谱。其次,融合马尔科夫变迁场(Markov transition fields,MTF)和小波包变换(wavelet packet transform,WPT),全尺度提取振动信号的低频和高频故障特征,构建主循环泵的频域、时频域特征图谱。最后,通过全维度动态卷积(omni-dimensional dynamic convolution,ODconv)优化轻量化卷积神经网络模型框架,构建了轻量化主循环泵故障诊断模型(OD-ShuffleNet)。并融合时域、频域和时频域故障特征,在减少硬件资源占用的基础上进一步提升模型的故障诊断精度。分析结果表明,模型的诊断准确率为95.0%,优于经典卷积神经网络架构。

不同风场中特高压换流站阀厅屋盖风压特性试验研究

特高压(ultra high voltage,UHV)换流站阀厅的金属屋面系统在风荷载作用下易发生屋面表层风揭事故。为深入探讨该类建筑屋面的风压极值特性,基于风洞试验分别探讨了大气边界层(atmospheric-boundary-layer,ABL)风、壁面射流、均匀湍流三种风场作用下的屋面风压特性,比较了平均风剖面、风速、风向、湍流强度等因素对屋面风压的影响。结果表明:阀厅屋盖迎风前缘负风压最大,且控制风向角在45°左右;壁面射流风场下平均风压系数与脉动风压系数均超过大气边界层风场的结果;风速对阀厅屋盖的负风压系数均值和极值影响较小,而湍流度对风压系数的极值影响较大;大气边界风场时,JGJ/T 481—2019《屋盖结构风荷载标准》的最不利风压系数建议值偏于安全;而在壁面射流风场下,阀厅屋盖全风向最不利风压系数在所有区域都大于JGJ/T 481—2019的建议值,设计中应加以重视。

特高压换流站抗震韧性及震后修复策略快速评估方法

地震作用下特高压换流站中设备极易损坏,然而由于资源条件限制使得震后抢修效率较低,从而导致了大量经济损失。为寻求高效的震后修复策略,该文搭建一套基于功能状态模型的抗震韧性快速评估框架。从结构和电气两方面建立换流站系统的二维功能网络模型,并利用贝叶斯网络进行功能状态快速评估。为提高系统震后修复效率,提出一种生物启发式多目标优化算法,利用震后迭代模拟得到系统阶梯型功能时变函数。通过对一典型±800 kV特高压换流站进行抗震韧性分析,得到换流站系统的关键抢修设备及最优修复策略,证明了最优修复策略的有效性和必要性。该框架量化了特高压换流站的震后修复过程及抗震韧性水平,可为换流站系统的震后应急抢修提供参考。

直流受端馈入站与近区风电场系统振荡特性分析

随着高压直流输电工程的不断投产,以及风电项目的增多,越来越多的风电场出现在电网换相换流器高压直流输电(line-commutated-converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)受端换流站近区,两者构成的系统存在振荡风险。为此,该文针对直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡特性展开研究。首先,建立并验证系统的状态空间模型,基于该模型计算出系统特征值,确定LCC-HVDC与风电场共同参与的振荡主导模式并进行参与因子分析。进一步地,通过对比是否接入LCC-HVDC的主导模式,得到LCC-HVDC的接入会削弱系统阻尼的结论。最后,从系统额定容量、交流系统短路比、风电场并网线路长度等方面探究系统稳定性的影响因素,并分析系统的不同短路比、潮流比对风机网侧换流器(grid-side converter,GSC)外环控制和换流站定电流控制器性能的影响。

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。

2 GW海上风电对称单极与对称双极柔直送出方案技术经济性对比

现阶段海上大容量风电接入电网通常采用柔性直流输电技术,目前已投运的海上直流工程均采用对称单极接线方案。对称双极方案虽然初期投资高,但其高可靠性可以提高运行阶段的发电盈利。基于2 GW海上风电柔性直流送出规模,开展了对称单极和对称双极系统的设计对比,提出了两种接线拓扑对应的海上换流站平台布置及结构设计方案,并对两种方案的初期建设投资及全寿命周期盈利进行了计算。结果表明对称单极方案较对称双极方案在全生命周期经济性上具有优势。

柔性直流换流站异常监控数据实时预警研究

为了提高对异常数据的预警性能、维护柔性直流换流站的运行稳定性,提出了柔性直流换流站异常监控数据实时预警方法。首先,利用经验规则消除数据碰撞问题,根据数据信息哈希函数的异常值,准确检测出其中的异常数据。然后,利用小波变换对异常监控数据进行预处理,并从异常数据中提取关键变量信息。最后,根据监控过程中出现异常数据的概率,设定预警阈值,再利用预警函数构建实时预警模型。试验结果表明,应用该方法后,误报率被控制在20%以下,平均绝对误差被控制在0.12以下。相比于传统方法,该方法的预警结果更有效、准确率更高。

A Comprehensive Review on Charging Topologies and Power Electronic Converter Solutions for Electric Vehicles

Electric vehicles(EVs)are becoming more popular worldwide due to environmental concerns,fuel security,and price volatility.The performance of EVs relies on the energy stored in their batteries,which can be charged using either AC(slow)or DC(fast)chargers.Additionally,EVs can also be used as mobile power storage devices using vehicle-to-grid(V2G)technology.Power electronic converters(PECs)have a constructive role in EV applications,both in charging EVs and in V2G.Hence,this paper comprehensively investigates the state of the art of EV charging topologies and PEC solutions for EV applications.It examines PECs from the point of view of their classifications,configurations,control approaches,and future research prospects and their impacts on power quality.These can be classified into various topologies:DC-DC converters,AC-DC converters,DC-AC converters,and AC-AC converters.To address the limitations of traditional DC-DC converters such as switching losses,size,and high-electromagnetic interference(EMI),resonant converters and multiport converters are being used in high-voltage EV applications.Additionally,power-train converters have been modified for high-efficiency and reliability in EV applications.This paper offers an overview of charging topologies,PECs,challenges with solutions,and future trends in the field of the EV charging station applications.

基于DDPG的换流站融合终端任务卸载与资源调度方法

随着电力数字化技术的快速发展,数字换流站作为电力系统的关键组成部分,面临着日益增加的计算压力。针对数字换流站中融合终端的计算业务需求,提出了一种云–边缘–本地三层计算卸载框架。考虑终端设备的移动性,文章以最小化系统总时延为目标,根据业务需求构建马尔科夫决策模型,采用基于深度确定性策略梯度算法的动态任务卸载优化方法实现对云–边–端三层的总体计算资源和网络资源的最优调度。通过搭建深度强化学习环境并仿真实验,结果表明,所提方案相比于边缘–本地双层卸载方案,系统总时延减少了29.6%。

海上换流站无线通信系统设计

[目的]针对海上换流站的特点,提出海上换流站无线通信系统设计方案。[方法]通过分析海上无线通信技术的特点以及目前的应用情况,结合海上换流站在设备运行、厂站警戒、人员活动等方面的需求,提出海上换流站无线通信系统的配置方案。[结果]通过NAVTEX系统,实现了接收天气和安全信息的需求。通过雷达光电系统和VHF对船通信系统,实现了船舶入侵驱离的需求。通过UHF集群对讲系统、WiFi和移动通信系统,实现了人员日常通信的需求。通过救生艇应急通信系统、微波通信系统和卫星通信系统,实现了人员紧急避险的需求。[结论]研究的系统实现了海上换流站日常运维过程中基本的通信需求,确保设备和人员的安全,为海上换流站无线通信系统设计提供指导。

基于改进单阶段目标检测算法的换流站电气设备目标检测

针对换流站多种电气设备检测时背景复杂干扰性强而又需要快速准确检测出故障的实际情况,提出基于改进YOLOv5(You Only Look Once)的检测方法。首先,为提高算法的准确性和收敛速度,通过K-means聚类算法对YOLOv5模型中的锚框预设进行改进,在数据集预处理阶段得到更适用于换流站电气设备的锚框,使其更加契合换流站电力设备数据集;然后,为提高算法检测过程的识别速度,在特征提取网络添加注意力机制模块,筛选出重要的特征信息。将改进后的算法网络识别效果与YOLOv5中的原始算法网络检测结果进行对比分析。结果表明,检测平均识别精度均值由71.16%提高至92.51%,检测速度由21帧/s提升至31帧/s;同时与R-CNN(Regions with convolutional neural networks)等算法相比,检测精度与速度都有较大提升。添加可解释性分析,将识别结果通过热力图的形式显示,可以更好地应对算法的潜在风险。

基于合成场强仪的输电工程地面合成电场研究

高压直流(DC)输电线路交叉跨越是我国特高压(UHV)技术发展中出现的问题。由于两回DC线路相互影响,交叉跨越区域内合成电场呈复杂的三维分布,UHV DC输电工程地面合成电场计算较为困难。选取典型±800 kV UHV DC输电工程进行地面合成电场的实测研究。参照GB 39220—2020,采用HDEM-01合成场强仪进行野外现场实测。测量参数为有效期内的场磨传感器上积聚的电荷量。测量结果与运行初期实测数据的对比结果表明:±800 kV换流站周边运行初期合成电场强度略低于后期,且整体水平较低;沿线电磁环境敏感目标运行初期、后期的实测数据中,74%的数值小于5 kV/m。通过此次研究,明确了UHV DC输电工程合成电场不同时期的特性。该研究有助于推进UHV DC输电工程的快速建成,并提高其运行安全性,从而推动电力工程建设的发展。

物联网在特高压换流站工程消防中的应用

火灾是特高压换流站工程投入运行后的一个重大安全隐患。在总结近几年换流站消防火灾问题处理经验的基础上,提出基于物联网技术的消防自动化实时监控全站消防系统。该系统具有全景监控、消防资源管理、物联监控、日常管理、应急处置、消防培训等功能,实现了火灾风险判别监测和火情预警,能够对火情快速定位,辅助提供火情处理决策,系统记录火灾实时数据,为火灾事故溯源提供支撑。