基于自适应移频分析法的Voltage-Behind-Reactance异步电机多时间尺度暂态建模与仿真

为满足对电力系统多时间尺度暂态过程准确、快速仿真的需要,提出了一种基于自适应移频分析法的voltage-behind-reactance(VBR)异步电机多时间尺度模型。首先,基于希尔伯特变换,将传统电气信号转换为相应的解析信号;进一步,引入灵活的移频变换,利用解析信号构建异步电机暂态仿真模型。这样,移动频率成为可调节的模型参数。所提出的电机模型通过设置不同的移动频率,能够同时实现准确的高频暂态过程仿真和高效的低频暂态过程仿真。当移动频率等于零时,该模型与传统电磁暂态电机模型等价,可刻画高频暂态过程。当移动频率等于系统基波频率时,该模型适用于大步长仿真,获得低频暂态包络曲线。仿真结果表明,所提出的模型可实现准确和高效的异步电机多时间尺度暂态仿真。

基于动态虚拟电抗的虚拟同步机系统有功环电压动态补偿策略

为解决新型电力系统中的虚拟同步机(Virtual synchronous generator,VSG)在电网电压跌落时出现的功角暂态失稳和过电流问题,对采用VSG控制的并网换流器暂态控制策略进行了改进。为降低故障期间有功功率的参考值进而实现VSG的功角暂态稳定控制,根据VSG的功角特性、有功功率参考值与功角稳定性之间的关系,引入电压动态补偿,并利用相图曲线理论分析了控制策略参数选取对暂态稳定的影响。为限制故障发生瞬间和故障切除瞬间的冲击电流、保证故障期间VSG系统的暂态功角稳定、实现故障限流,提出了一种以指数形式变化的虚拟电抗模型,确定了虚拟电抗的投切参数。仿真实验结果验证了改进策略的有效性。

考虑调相机饱和参数的分阶段励磁控制优化策略

针对常规励磁控制在故障期间未能充分发挥调相机暂态无功输出能力和难以准确有效地支撑电网电压的问题,提出考虑调相机饱和状态下电机参数的分阶段励磁控制优化策略。首先,推导调相机暂态无功输出表达式,分析不同运行工况下饱和参数对调相机暂态无功特性的影响。其次,基于调相机参数与输出无功的数学关系引入考虑饱和参数的无功增量,分阶段优化励磁环节中内环电压参考值与外环PI控制。最后,建立锡盟-泰州特高压直流输电系统的无功控制模型,通过仿真验证励磁控制策略优化效果。研究成果为调相机的优化设计提供技术支撑,也对提高调相机的电网电压故障支撑能力和提升我国高压直流电网的电压稳定水平具有重要作用。

基于两阶段迁移学习的调相机暂态电抗参数在线辨识方法

针对常规迁移学习辨识网络需要大量历史辅助数据而影响参数辨识准确性的问题,提出考虑小样本下两阶段迁移学习的调相机暂态电抗参数在线辨识方法。首先,获得不同运行工况下的暂态电抗参数变化规律,利用支持向量机(SVM)和反向传播(BP)神经网络算法获得辅助数据。其次,基于电抗参数变化规律、故障下实时变化的暂态电抗目标数据及辅助数据,采用深度稀疏自编码器(DSAE)与反向传播神经网络进行两阶段特征迁移学习。最后,对不同电网故障下的暂态电抗进行在线辨识,并进行比较验证。结果表明,基于两阶段迁移学习的DSAE与BP神经网络在辨识调相机暂态电抗参数时具有更高的辨识精度。

大型水轮发电机的饱和电抗值测定方法研究

在大型水轮发电机组中,饱和电抗值对于安全生产和安全运行有重要意义,但由于电压高、电流大、容量可调等原因,在试验过程中,考虑风险因素,不易实现,难以直接通过三相突然短路试验来测定水轮发电机瞬态相关参数。通过试验研究得出,在施加不同电压下,测定多组电抗非饱和值,然后通过数据分析,推测计算水轮发电机直轴瞬态电抗与超瞬态电抗的饱和值,通过试验分析,该方法得出的饱和电抗值与设计值偏差小于10%,满足测试需要。

高压电缆—架空线混合线路重合闸新判据

提出了基于两侧电流信息的新型电抗继电器,以及带并联电抗器线路的瞬时故障识别判据构成的全新的综合判据。新型电抗继电器利用线路两侧电流获得故障点的电流,进而利用故障点的电流作为极化构成的理想零序电抗器,由该电抗器来界定是架空线路段故障还是电缆线路段故障,与传统的基于单侧电流信息的电抗继电器相比更为精确。另外,结合带并联电抗器线路的瞬时故障识别判据,能确保带并联电抗器的混合线路在发生永久性故障时可靠闭锁重合闸,避免了重合于永久性故障对系统带来的冲击。基于上述两种判据的综合判据实现了电缆段故障及永久性故障闭锁重合闸的要求。EMTDC及RTDS实验验证了该综合判据的有效性。

大型水轮发电机阻尼条数对电磁参数和附加损耗的影响

针对大型水轮发电机稳态运行时阻尼条根数的变化对附加损耗的影响,以五强溪电站水轮发电机为例,结合发电机结构的对称性,给出相应的求解域和数学模型,利用有限元方法,计算水轮发电机在稳态运行时,极靴表面阻尼条分别为6根和8根2种结构下的电磁场。在此基础上,计算稳态运行时极靴表面2种结构的直、交轴同步电抗和直轴瞬态电抗,稳态运行时,阻尼条增加2根后对直轴和交轴同步电抗和直轴瞬态电抗影响均不明显。将计算结果与实验值进行比较,计算结果满足工程实际要求。此外,计算2种结构下空载和负载时的附加损耗,结果表明阻尼条根数增加,空载额定电压时极靴表面的附加损耗略增加,定子绕组高次谐波在极靴表面产生的附加损耗略小。

变耦电抗式可控串补动模试验研究

为了掌握变耦电抗式可控串补的实际特性,进行了动态模拟试验。以东北电网伊—冯500kV输电系统为应用背景,建立了包括串补装置在内的整个系统的动态模拟装置,设计调试了具有多功能的控制系统,进行了电抗调节、功率调节、电抗跃变调节等基本特性试验以及暂稳控制和阻尼功率振荡试验,记录了各项调节性能曲线及调节过程中串补元件的电流电压波形。串补装置的稳态性能试验结果与理论分析结果相符,暂态性能良好,暂稳控制可进行"强补",采用合适算法同样具有阻尼功率振荡的作用。

基于电容式电压互感器暂态误差估计的自适应距离保护

针对电容式电压互感器(CVT)暂态过程引起距离保护超越的问题,通常采用简单延时的方法,来防止保护的超越。这对电力系统的安全稳定运行是很不利的。该文提出了CVT 暂态误差的实时估计方法,即根据所选用的基波算法和 CVT 的额定参数求出误差系数,然后根据二次电压的大小实时估计出电压幅值的测量误差。据此提出了一种自适应距离保护方法,根据误差的大小调整动作门槛。仿真计算表明,文中提出的方法对于普通线路,其动作性能几乎不受影响;对于短线路,也能够在近处故障时快速动作。其整体性能较常规的距离保护方案有了很大的提高。

不同负荷模型对湖南电网暂态稳定水平的影响

负荷模型是影响电网稳定分析结果的一个重要因素。湖南电力系统负荷特性研究后的综合负荷模型与传统负荷模型有相同的感应电动机比例及恒定阻抗比例,但感应电动机定子漏抗较小。利用电力系统综合分析程序和基于负荷特性研究后的负荷模型分析了湘鄂联络线的暂态输送能力、不同负荷水平下湘中负荷中心的暂态稳定水平;并与基于传统负荷模型的湖南电网暂态稳定水平进行了比较。结果表明,使用负荷特性研究后的负荷模型时,湖南电网暂态稳定水平得到了明显提高。

永磁偏置型故障限流器对系统暂态稳定性的影响

永磁偏置型故障限流器(permanent-magnet-biased saturation based fault current limiter,PMFCL)的使用会对电力系统的暂态稳定性产生一定影响。为此,首先介绍了PMFCL的基本工作原理,并以单机无穷大系统为例,利用正序增广网络建立了含PMFCL的暂态稳定分析模型;其次基于发电机功角曲线和等面积法则,详细分析了在输电线路不同位置发生不同类型的短路故障时PMFCL限流电抗值以及故障切除时间对系统暂态稳定性的影响;最后通过时域仿真计算出发电机在不同短路故障类型下的输出功率最大值和功角变化曲线。结果表明:输电线路发生三相对称短路时,PMFCL限流电抗值越大则越有利于系统的暂态稳定性;线路中间部分发生单相接地故障时,限流电抗值越大则越不利于系统的暂态稳定性,此时可适当延长故障切除时间来改善系统的暂态稳定性;两相接地短路和两相短路故障下,PMFCL对系统暂态稳定性的影响规律基本一致。以上针对PMFCL对系统的暂态稳定性影响所开展的研究,为PMFCL的元件参数优化提供了参考,也为其实际应用提供了理论依据。

不对称短路时电抗型故障限流器对暂态稳定性的影响

针对单机对无穷大系统,提出了在输电线路不同位置发生不对称短路故障时,故障限流器(FCL)投入电抗后对暂态稳定性影响的分析方法。基于功角特性曲线分别详细分析了在单相接地短路、两相接地短路和两相短路故障下电抗型FCL对暂态稳定的影响情况。通过对接入电抗型FCL的电力系统进行不同类型故障下的暂态稳定时域仿真研究,验证了分析结论。

变耦电抗式可控串补基本特性研究

为搞清楚变耦电抗式可控串补的应用价值,必须对其技术经济性能进行研究。通过理论分析,得出了变耦电抗装置的特性、机理及选用方法,提出变耦电抗式可控串补装置的具体结线并指出其功率调节特性,提出晶闸管开关装置最佳换级控制方法;通过试验证明理论分析的正确性;经功率调节计算,变耦电抗式可控串补较之于TCSC所需主设备容量大幅度减少。初步研究结果表明,变耦电抗式可控串补具有良好的功率调节特性和换级暂态特性,若只用于功率调节,要比TCSC显著降低工程造价。

双馈风力发电机的综合低电压穿越策略

针对目前低电压穿越(LVRT)方案,尤其是转子并联撬棒在穿越过程中存在的不足,提出了一种软硬件结合的双馈风力发电机(DFIG)综合低电压穿越策略。硬件方面,采用定子串联电抗(SSL)的方式来抑制转子电流,在理论分析故障时转子电流骤升机理的基础上,提出一种定子串联电抗阻值的整定方案;软件方面,由于转子侧变流器(RSC)不需要被闭锁,因此通过改进的RSC控制策略来抵消定子串联电抗导致电磁转矩振荡时间延长的负面影响,并在RSC控制中附加故障期间的无功补偿目标,以充分发挥DFIG定子侧的无功输出能力。仿真结果表明:综合穿越策略能有效抑制转子电流的峰值、电磁转矩振荡的幅度及振荡持续的时间,同时能够达到利用DFIG自身向电网提供无功支持的效果。因此,所提方法不仅能够保证DFIG的低电压穿越性能,而且有利于系统的暂态稳定性。

水轮发电机瞬态电抗的数值计算

用直轴运算电抗的频率特性和二维正弦电磁场的有限元解法,求得了水轮发电机的直轴瞬态电抗。为计及励磁绕组的端部漏磁,用归算法把端部漏磁导并入了直线部分。为保证励磁绕组每匝的感应电流相等,对励磁绕组施加了串联约束。最后通过实例计算,比较了施加与不加串联约束对瞬态电抗值的影响。

固态限流器对电力系统暂态稳定性的影响

为了限制电网中的短路电流,目前常采用限流器装置,但相关文献多关注限流器本身的可靠性及其性能,为此,以单机无穷大系统为理论分析模型,从系统暂态稳定的角度,详细分析了限流器的投入对电力系统产生的影响,并且探讨了故障发生在不同位置及投入不同限流电抗时系统稳定性的改变趋势。分别以单机无穷大系统和新英格兰10机39节点系统为例进行仿真,验证了在合适位置投入限流器可以对电力系统的暂态稳定产生积极的作用。

突然短路试验测定水轮发电机的饱和电抗值

三相突然短路试验是测定水轮发电机瞬态参数的常规试验方法,但在水电站现场,在额定电压下进行试验存在一定安全风险,难以直接测定饱和电抗值。有关研究表明,可以采用不同电压下测定的电抗非饱和值,推算饱和电抗值。本文对一水轮发电机,开展了在多个空载电压下的三相突然短路现场试验,根据直接测定的不同电压下的多个非饱和电抗值,采用线性最小二乘法外推得出了水轮发电机直轴瞬态电抗和超瞬态电抗的饱和值。试验结果表明,计算得到的饱和电抗值与设计值偏差在10%以内,满足相关容差要求。该方法在水电站现场测定水轮发电机直轴瞬态和超瞬态电抗饱和值方面具有可行性,能够满足工程上的测试需要,值得行业借鉴。

无阻尼绕组双轴励磁同步发电机的静态稳定分析

文章对无阻尼绕组双轴励磁同步发电机的静态稳定性进行了详细地分析,建立了其基本方程以及微干扰分析的线性化数学模型。并通过实例,根据计算机结果,对单轴励磁和双轴励磁两种发电机的稳定性进行了比较,从而说明在一定条件下,双轴励磁可以提高同步发电机的静态稳定性.

水轮发电机制造成本与纵轴瞬态电抗关系的分析——优化设计的应用

本文应用优化设计的结果, 分析水轮发电机制造成本与纵轴瞬态电抗X_d′的关系。发现存在最佳的X_d′值的域,即X_d′不论朝增加或减小方向偏离最佳域时,电机制造成本都将增加。这与传统的结论是不同的,传统的结论认为随着X_d′的减小,电机制造成本增加。

固态限流器对电力系统暂态特性的影响

由于故障限流器是即时反应短路故障的一种一次设备,固此就其新型固态故障限流器的原理分析了其应用和动作对于电网暂态功角稳定性的影响。