中高压直流断路器的研究与应用

多端直流系统及直流电网是未来柔性直流输配电系统的发展方向,其安全可靠稳定运行需要有直流断路器作为保障。虽然国内外研究人员提出了各种直流断路器技术方案,但目前市场上能够满足实际工程应用的直流断路器产品仍十分缺乏。该文对直流断路器的研究工作进行了梳理。首先,分析了不同技术方案采取的换流方式及性能,并介绍了直流断路器中的核心组件及其驱动保护。其次,对各类型的直流断路器拓扑结构进行了总结,并归纳出改进优化的方向。最后,对直流断路器研制的关键技术与未来的发展趋势进行了讨论和总结,为中高压直流断路器研制与应用提供参考。

氢电-锂电通勤飞机分布式推进系统匹配设计

针对通勤类飞机总体设计参数和飞行任务剖面需求,根据氢电-锂电推进系统架构方案,提出了推进系统参数匹配方法和能源动态平衡管理策略。以19座级通勤飞机作为验证对象,对其动力装置和储备能源进行了选型和管理研究。根据选型的分布式推进气动布局方案,进一步采用全析因试验设计方法分析了螺旋桨转向对飞机气动特性的影响,获得了有利于飞机巡航状态的螺旋桨转向配置方案。

基于单边调制映射函数的LCC-HVDC直流侧阻抗精确建模

阻抗模型是电网换相换流器型高压直流输电系统小信号稳定性分析的重要基础,阻抗模型的准确程度直接影响系统小扰动稳定性分析。该文首先从同步触发原理出发,引入基于单边调制产生的映射函数,该函数蕴含控制及换相信息,可以准确建立换相/非换相期间交直流侧的映射关系;其次,考虑换相动态并通过谐波线性化和傅里叶变换建立完整的直流侧电压和交流侧电流的频域小信号动态模型;再次,考虑控制和换流阀阻尼回路,建立整流侧和逆变侧直流阻抗解析模型;最后,以CIGRE高压直流标准测试模型为例,基于PSCAD/EMTDC平台验证了直流侧阻抗模型的准确性及其用于小扰动稳定性分析的有效性。

基于动态相量的LCC-HVDC输电系统等值技术评述

立足于逆变侧换流站受端交流母线看向送端的基于电网换相换流器的高压直流输电(high-voltagedirectcurrent basedlinecommutedconverter,LCC-HVDC)系统的单端等值,对于优化设计继电保护、安稳控制和直流控保具有重要意义。为了同时获取计算的高精确性和实时性,动态相量模型以牺牲较低的仿真精度换取计算速度的提升,是实现LCC-HVDC输电线路双端等值的重要方式,但是用于LCCHVDC输电系统单端等值还存在难以平衡等值精度和计算速度的问题。针对该问题,该文分析了基于动态相量的LCCHVDC输电系统等值的应用价值、需求及难点,分别从等值计算模型中的提前触发角计算、换相重叠角计算、换相失败的判别及其对开关函数的影响和信号调制等4个因素评述现有研究现状及存在的问题,并提出了后续的研究建议。

直流快速开断技术研究进展和展望

由于直流电流无自然过零点且短路电流上升率高,直流电流快速开断与系统故障切除成为制约直流电力系统发展的一大瓶颈。该综述首先介绍了直流快速开断技术要求与难点。其次,详细分析了直流快速开断过程涉及的关键技术,包括电流转移技术、固态式直流开断技术、介质恢复技术和高速机械开关技术等,综述了各种技术的当前发展现状及其应用情况,对比了不同技术方案的特点及适应性。最后,对直流快速开断技术未来发展方向进行了讨论和总结,为小型化、高性能、低成本、高可靠快速直流断路器的研发及推广应用提供了新的技术思路。

基于IGCT抑制换相失败的关键控制策略

针对基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统因以晶闸管作为换流器件而存在的换相失败问题,以集成门极换流晶闸管(IGCT)在中国某背靠背高压直流工程中的应用为基础,首先介绍了IGCT型高压直流的拓扑及基本运行原理。接着,从兼顾换相失败抵御效果和IGCT阀的关断应力角度,提出了适应IGCT阀的关断策略。在此基础上,研究了不同类型交流故障对故障电流峰值的影响,提出了利用故障扰动系数动态调整电流控制器参数的策略,实现故障电流抑制和故障期间直流功率的稳定输送。最后,通过实时数字仿真(RTDS)验证了所提策略的正确性和有效性。

街道建成环境对短距离通勤方式选择的影响----以武汉市主城区为例

短距离通勤在交通活动中占据相当的比例,其通勤方式选择存在一定弹性。街道作为承载短距离通勤活动的空间,其建成环境可能对通勤方式选择产生一定影响。文章借助随机森林算法测度街道建成环境对短距离通勤方式选择的影响,识别出建成环境要素的影响梯度及作用曲线,并基于此评估在武汉市主城区内每条街道上,不同短距离通勤方式的选择倾向。结果表明:街道网络特征、断面及景色特征等均对短距离通勤方式选择产生了重要影响;相同街道建成环境对各类通勤方式选择的影响并不一致;在公园绿地附近、住区或商业中心等不同城市区域的街道上,短距离通勤方式的选择倾向存在差异。结论可为绿色出行导向下的街道更新及规划设计提供参考。

学生通学出行的家长接送方式的选择

研究家长接送方式选择的影响因素,对于早晚高峰交通出行政策的制定具有重要意义.考虑家长、学生的个人属性与家庭属性,以及后续行程目的、生理成本与延误时间等出行属性因素,基于多项logit(multinomial logit,MNL)模型分析对于家长接送学生交通方式选择的影响因素,并通过中国海宁市居民出行数据进行验证.研究结果表明,家长年龄越大,选择步行接送的可能性越大;学生性别对于家长接送方式的选择没有显著影响;家长性别和学生年龄对接送方式具有显著影响,其中,女性接送者更偏向于选择非机动车接送,学生年龄越小,家长更偏向于选择非机动车接送;后续行程目的为上班的家长更偏向于选择机动车接送;小汽车接送者的接送时间相对较长,但该接送方式承担的生理成本和延误时间相对较少;电动车接送者承担的生理成本和时间成本都较低.依据研究结果,从家庭、学校和交通管制等维度对学生通学出行提出相关改善建议,能够为相关部门从学生通学的角度制定交通规划管理政策、方案提供指导.

新一代高韧性直流输电技术(一):从器件、装备到系统

构建高比例新能源、高比例电力电子化的新型电力系统迫切需要具有超强构网和主动支撑能力的新型直流输电技术。为此,文中秉承“一代器件、一代装备、一代系统”理念,提出新一代高韧性直流输电概念。增强型集成门极换流晶闸管(enhanced integrated gate-commutated thyristor,IGCT-Plus)的半导体本征结构拥有超强的浪涌电流能力,将为高暂态耐受的换流器提供坚实的物理基础;新型模块化换向式换流器(modular commutated converter,MCC)拥有优异的软开关特性,将是高倍载直流输电系统的优选方案;IGCT-Plus和MCC作为核心器件和装备将支撑具有电压和频率强支撑能力的新型高韧性直流输电系统构建。文中从新型器件、新型装备到新型系统对高韧性直流输电技术进行全面论述,并对后续发展中存在的关键问题和技术进行分析和展望。提出的高韧性直流输电技术对支撑双高电力系统的安全稳定运行具有重要意义,有望成为未来电力传输中的崭新方式。

IGCT门极驱动装置杂散电感测量与改进

集成门极换流晶闸管(IGCT)的关断能力高度依赖其门极驱动单元的换流能力,为了提高其换流能力,限制杂散电感是关键。分析了影响关断电路中杂散电感的主要因素,提出了抑制和减小电路杂散电感的方法,采用此方法将关断回路总杂散电感从13.6 nH降低到4.7 nH,最终达到3.5 nH,使门极电流峰值和上升率分别达到-6 120 A和-5 720 A/μs,满足4 500 V/4 000 A IGCT的驱动电路关断能力的要求。对环绕型关断电路的杂散电感进行详细划分和测量,针对采集的各部分电感分布量进行分析,结果对更高电流容量IGCT驱动电路板的设计有重要的参考价值。

晶闸管强迫换流虚拟仿真实验建模与分析

针对120°导电型逆变器中晶闸管的强迫换流过程复杂,传统硬件实验无法完成测试的现状,研究了晶闸管强迫换流虚拟仿真实验的建模方法。该方法利用Simulink工具箱搭建晶闸管三相桥式串联二极管式电流型逆变器实验模型,仿真分析了交流电动机反电动势和漏阻抗对换流过程产生的影响、换流二极管的临界导通条件和换流电容的充放电过程,测试了反电动势负载条件下三相全桥电流型逆变器的谐波影响。仿真结果表明,该模型能够直观和真实地反映逆变器中晶闸管的强迫换流过程,提供了有效的虚拟仿真实验教学资源。

换相失败下直流控制参数对送端暂态电压影响机理分析

换相失败期间高压直流输电系统无功特性与控制参数密切相关,对送端系统暂态电压影响显著。首先阐述了换相失败期间送端暂态电压的形成机理,并指出故障期间暂态电压、直流无功特性与直流电流间的关系,进而提出一种建立直流电流方程来间接描述送端暂态电压的分析方法;然后,在此基础上,根据直流电流特性分阶段建立直流电流理论分析模型,通过分析控制参数对直流电流作用规律,进而揭示各控制参数对暂态电压的影响机理。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台对所得结论进行验证。

基于高低温分区热管网络的高轨通信卫星散热能力提升方法

针对我国高轨通信卫星不断提升的散热需求,提出采用基于高低温分区热管网络的热设计方法。在分析热管网络散热能力的基础上,进行设备分区布局设计、分区热管网络散热面设计和分区热管网络布局设计。该方法可在保证卫星仪器设备工作温度、不降低热设计可靠性、不增加分系统重量及功率需求的前提下,将卫星散热能力提升15%~20%。文章还结合近些年通信卫星研制中的经验和教训,归纳给出高低温分区热管网络设计中的注意事项,以期为相关工程设计提供有效指导。

换相失败场景下构网型风机对送端暂态过电压影响因素分析及抑制策略研究

随着构网型直驱风机(GFM-PMSG)在风场中的逐步应用,混合型风场通过电网换相高压直流输电(LCC-HVDC)产生的换相失败问题,使得系统暂态稳定性面临严峻挑战。首先分析了暂态过电压发生机理,并研究了GFM-PMSG控制参数、电网强度对过电压的影响;然后提出了一种协同控制策略,通过优化GFM-PMSG与跟网型直驱风机(GFL-PMSG)在故障穿越期间的无功电流指令及其切换阀值,有效抑制了暂态峰值过电压,最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建混合风场经直流外送仿真模型,验证了该策略的有效性。

多馈入直流换相失败与同步电网交互影响机理研究评述

换相失败场景下交直流交互影响机理是多馈入直流系统安全稳定控制决策前提。从直流换相失败分类及机理、换相失败影响因素、换相失败评价指标及风险评估4个方面梳理了换相失败与同步电网交互影响机理研究现状,并从直-交、交-直两个角度分析了交直流电网的交互影响,最后介绍了基于受扰轨迹知识提取的交直流系统量化分析方法及应用现状,实例分析单直流换相安全评估方法推广至多直流连续换相失败的可行性,指出基于关断角受扰轨迹提取的量化分析方法能实现多馈入直流换相安全量化评估和换相安全性与系统稳定性的交互影响分析,后续应该理论分析多馈入直流换相失败场景下电压和频率跌落可接受性量化评估的适应性,在多维量化指标空间内,深入探讨同步电网多时间尺度复杂动态响应对多馈入直流换相安全的影响规律,揭示多馈入直流换相失败与同步电网动态响应相互作用机理。

基于直流电流瞬时微分的特高压直流分层接入系统非故障层换相失败预防控制策略

在特高压直流分层接入系统中,由于层间耦合作用,某一层交流系统发生故障可能导致非故障层换流器发生换相失败。为此,考虑到故障过程直流电流的变化,提出一种基于直流电流瞬时微分的换相失败预防控制策略。该策略基于故障后直流电流的变化特性,得到换相电流时间面积控制中触发角修正量,代替原有换相失败预防控制,提高非故障层换相失败预防控制的启动精度;同时基于电流预测量和等效直流输入电阻动态调整低压限流控制器的指令值,提高其响应速度。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型对不同工况下所提控制策略进行验证。结果表明,该策略可降低高低端换流器同时发生换相失败的风险,改善故障后系统的运行性能。

交通与土地利用要素供给对通勤圈空间特征的协同优化机制——以武汉市为例

在交通矛盾日益制约大城市高质量发展的背景下,基于居民时空大数据的通勤圈空间特征研究为精细化交通与土地利用等要素配置提供了有效视角。以武汉市为例,利用手机信息数据识别出商业(务)型、工业型两类通勤圈,结合情景模拟探究交通与土地利用要素供给对通勤圈形态变化及内部交通结构特征的协同影响。研究发现:(1)商业(务)型通勤圈呈现“圈层+轴带”和“核心集聚+圈层扩展”两种结构模式;工业型通勤圈则呈现“纺锤模式”布局,通勤方向性更为明显。(2)轨道交通要素供给会重点影响通勤圈的形态、拉长通勤距离;土地利用要素的紧凑布局有利于促进通勤圈圈层集聚,缩短其通勤距离和时耗。针对两种类型的通勤圈,从促进通勤圈绿色出行的角度提出完善交通设施布局和服务设施配套的优化策略。

城市群跨城通勤交通方式选择影响因素研究

针对跨城通勤出行特征与生成机理不明,无法有效配置交通资源问题.利用贝叶斯网络模型,从个人因素、家庭因素和通勤因素3方面,分析其对周通勤模式、交通方式、出发时间选择的影响.结果表明:①年龄、职业、收入水平对周通勤模式选择有较大影响,而性别和学历几乎没有影响;家庭中有孩子的城际通勤者选择周通勤的概率均减少;家庭有小汽车会促进日通勤,抑制周通勤;通勤距离越大,选择周通勤的概率越大;②职业、收入水平对周通勤交通方式选择有较大影响;公司职工更倾向于选择公共交通方式;服务类人员和公司职工在周日平峰时可能更倾向于选择火车或高铁,与周通勤者的选择相反;通勤距离对周通勤者出发时间选择具有较高敏感性.

Volterra算子与Toeplitz算子的乘积

该文研究了经典Hardy空间上的Volterra算子V与Toeplitz算子T_(φ)的乘积算子L_(φ)=T_(φ)V与R_(φ)=VT_(φ),得到了L_(φ)与R_(φ)的一些基本性质,并给出了L_(φ)的类似于Toeplitz算子的Coburn定理的结果.该文还给出了V和T_(φ)可交换的充分必要条件,以及L_(φ)及R_(φ)以ZjH2(j=1,2,…)为不变子空间的符号的充要刻画.

电路的量纲模型与相似性原理和对偶性原理

宇宙量纲模型的思想适用于任何系统,物理系统适用,电路系统也同样适用。系统地分析总结了电路运行的基本原理,确定了电路系统的量纲,提出了电路的量纲模型、相似性原理和对偶性原理及规律拓展性原理等概念,并给出了相似性原理和对偶性原理的一些应用实例。