海洋电磁发射机可控源整流电路动态性能优化

海洋电磁发射机在非理想状况工作时母线会产生冲击电压,严重时损坏开关管和滤波电容,为此提出一种混合控制策略。首先,基于dq坐标系的前馈解耦控制策略分析海洋电磁发射机可控源整流电路的动态性能,其次,通过理论证明负载扰动和无功电流iq≠0影响控制系统的动态性能,然后提出在dq电流解耦控制中引入瞬态直接电流思想的改进q轴混合控制方法,在dq电流解耦控制中引入负载电流前馈和无功电流iq≠0环节,改善了d轴电流id的响应速度,提高了控制系统的动态性能。最后,实验结果对比表明,混合控制方法在负载突变、直流侧电压给定值突变和船上柴油发电机电压跌落3种情况下,直流侧电压超调差最小,与最长调整时间相比减少了65%左右。

模块化高压大容量DC/DC变换器综述

随着新能源发电占比增加和电网规模的不断扩大,直流输电系统的容量不断提升,含有不同电压等级的直流电网是未来发展的必然趋势。在此背景下,DC/DC变换器作为直流电网关键设备,在多电压等级互联场景中发挥着重要作用。文中首先对已有的模块化高压大容量DC/DC变换器进行归纳、分类和比较,然后阐述了目前模块化高压大容量DC/DC变换器的拓扑结构、工作原理与特点,并针对其特点提出了不同变换器的适用场景,最后对未来的研究方向提出了建议。

基于七阶NR法与Broyden方法的柔性直流系统潮流新算法

目的 为了解决当前柔性直流输电系统潮流算法求解效率低的问题,方法 首先提出基于七阶NR法的潮流算法,该算法相较于传统的潮流算法具有更高的收敛阶数,可以有效减少迭代次数,提高算法效率;其次,针对七阶NR法单步迭代计算量大的问题,提出基于七阶NR法与Broyden方法的改进算法,利用七阶NR法突出的收敛特性,减少迭代次数,同时保留Broyden方法单步迭代计算成本较低的优势,避免浪费计算能力,使计算效率得到较大提升;最后提出一种经验法则,以确定改进算法中高阶NR法的迭代次数。结果 使用经典和改进算法对修改后的IEEE标准算例进行仿真测试,结果表明:与经典NR法相比,交流和直流的改进算法潮流计算结果最大误差分别为1×10^(-8)和2×10^(-8);平均计算时间方面,在IEEE-14、IEEE-30、IEEE-57、IEEE-118共4种算例系统下,改进算法的平均计算时间比经典NR法的减少了约61%;当算例系统由双端变为三端和双馈入后,改进算法的迭代次数保持不变,计算时间分别增加0.352 ms和0.636 ms;在重负荷情况下,改进算法的计算效率最高,且预设迭代次数较简单,当负荷值达到2.992时,其计算时间仅为经典NR法的60%。结论 本文的改进算法具有与经典NR法相同的精确性,但在计算速度方面更有优势,且更有利于在重负荷等极端情况下使用。

综合物探技术在济南北部地热勘查中的应用

济南地热资源极为丰富,热储类型包括奥陶—寒武系岩溶裂隙热储、新近系—古近系碎屑岩类孔隙裂隙热储两种。本次地热勘查工作在济南北部大桥镇开展,热储类型为奥陶—寒武系岩溶裂隙热储,旨在通过物探剖面测量工作,查明地层、断裂构造分布情况和热储层的埋深,推断与控热、导热有关的断裂构造的产状及空间形态,圈定地热井施工靶区,优选地下水富水有利部位开展钻探验证。在资料搜集基础上,通过开展直流电测深、可控源音频大地电磁测量及大地电磁测量工作,对工作区断裂构造进行解释推断并对含水情况进行对比分析,优选地热靶区有利部位施工一口地热探采结合井,完井深度1532.06 m,静水位埋深13.03 m,孔口水温50.1℃,涌水量132.998 m^(3)/h,降深18.27 m。

高压大容量柔性直流换流阀关键设计和发展趋势

柔性直流输电技术具有控制灵活性高、无换相失败问题和动态无功支撑能力强等突出优点,已广泛应用于点对点输电、背靠背联网和构建直流电网等场景。柔性直流换流阀通过功率器件的频繁开断来实现交、直流的电能转换,是柔性直流输电工程的核心设备。首先,结合工程实践经验,系统梳理并提出了不同应用场景下柔性直流换流阀的关键设计要求,对比分析了柔性直流输电工程中常用的功率器件及柔性直流换流阀拓扑,展望了柔性直流换流阀的发展趋势。此外,针对2种典型的未来应用场景,对比了不同的技术方案,可为柔性直流输电技术应用于高压大容量远距离输电场景提供有益借鉴。

新能源基地柔性直流外送系统无功补偿设备配置方法研究

大规模风光新能源基地通过柔性直流(VSC-HVDC)外送是我国新能源发电上网的重要方式之一。因新能源基地电压支撑能力弱,导致系统稳定性受到严重影响,静止同步补偿器(STATCOM)和调相机配置是提高系统稳定性的有效手段。提出了含STATCOM和调相机的两阶段配置方法:阶段1通过配置STATCOM实现系统侧的电压支撑;阶段2通过配置调相机保证系统的暂态稳定性。基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了新能源基地VSC-HVDC外送系统仿真模型,通过模型仿真,验证了所提方法的有效性和合理性。

一种新能源经柔直并网的故障穿越策略研究

大规模风电、光伏等新能源经柔直并网是实现双碳的关键途径。为实现新能源柔直送出系统安全可靠运行,在交流电网故障时应具备故障穿越能力。文章针对新能源经柔直并网系统提出了一种基于故障电流限幅的故障穿越控制方法。首先,介绍新能源经柔直并网示范工程概况,并设计了定电压控制、VF下垂控制、直流变压器电流控制算法的控制策略。其次,详细设计了包含无功-电压下垂控制器、有功-频率下垂控制器、限流控制器等环节的完整故障穿越控制策略。然后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建示范工程模型并开展新能源端换流站VSC2的故障穿越策略仿真验证。最后,在示范工程现场开展验证试验。仿真和现场试验结果表明单相接地故障发生后,站控及阀控保护均未动作,故障对VSC1站影响较小。虽然故障期间VSC2站的传输功率急剧下降,但在故障清除后功率、直流电压、交流电压都逐渐恢复到正常运行状态。

混合直流系统中直流侧故障暂态电流的解析表达与故障特性的研究

由基于线性换流器高压直流输电系统(LCC-HVDC)和基于电压源换流器高压直流输电系统(VSC-HVDC)共同构成的混合直流输电系统,其故障特性与传统直流输电系统不同。针对此问题,对混合直流输电系统中直流侧故障暂态电流特性进行了研究。首先建立了送端电网采用LCC型换流站、受端电网采用VSC型换流站的两端混合直流输电系统,利用拉普拉斯变换定理推导了直流侧故障时的等效电路,解析了LCC侧和VSC侧直流故障电流简易表达式。其次,在简易表达式的基础上,充分考虑送端LCC侧换流站的触发角动态变化过程和受端VSC侧换流站交流电流的馈入,进一步解析了两侧精确的故障电流表达式。然后,从故障电流幅值、谐波等方面对比分析了三种高压直流系统中直流侧故障电流的变化特征。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提故障电流解析表达式的正确性。

光伏场经柔直并网振荡稳定性分析与抑制方法研究

光伏场经柔直送出是未来电力系统发展的一个重要趋势,但是光伏与柔直系统之间的相互作用存在引发系统振荡失稳的风险。为此,文中建立光伏场经柔直并网的开环和闭环互联模型,基于开环模式谐振理论,分析光伏场子系统与柔直子系统之间的动态交互作用。当二者发生强交互作用时,可能会使相应的闭环振荡模式进入复平面右侧,进而引发系统振荡失稳。针对光伏场子系统与柔直子系统之间的交互失稳风险,可以通过调整主导环节的控制参数进行抑制;当控制参数无法调整时,文中提出一种对光伏单元附加阻尼控制器的抑制措施,调整光伏场子系统的开环振荡模式,使其在复平面远离柔直子系统的开环振荡模式,从而破坏模式谐振,使闭环系统稳定。文中通过仿真算例,验证了上述理论分析结果的正确性以及所提阻尼控制器的有效性。

“双碳”目标下建筑能源系统发展趋势分析

随着分布式新能源、电动汽车等灵活性资源的不断接入,建筑能源系统具备巨大的节能降碳潜力。厘清建筑能源系统的发展趋势对于实现城市碳达峰、碳中和目标具有重要意义。围绕建筑能源系统的建设、运行及管理等全过程环节,从新型系统结构、能源供给方式、系统运行方式、数字化管理、需求响应、管控机制等方面对建筑能源系统产销一体化、低碳化、灵活化、数字化、标准化的发展新趋势进行了较为深入的分析展望,可为城市建筑能源系统的高质量发展提供参考。

一种海上风电场柔直送出线单端保护方案

远海、大容量的海上风电场需要通过高压柔性直流系统并入大陆交流主网,柔直线路运行于海底,故障率高,需要配置快速、可靠的直流线路保护。目前,已实际应用于柔直工程的单端行波保护的暂态量幅值在高阻故障场景下会明显降低,其保护性能有进一步提升的空间。故障行波在传播过程中经过限流电抗,行波幅值变化受到抑制导致行波波形具有平滑特征,而区内故障下故障行波波形较曲折,突变明显。根据此特征,本文提出一种基于主成分分析(PCA)和支持向量机(SVM)的柔性直流线路单端保护方法,经仿真实验表明,该保护方法具有较好的耐过渡电阻及抗干扰能力。

特高压直流输电技术发展现状与思考

随着国家能源清洁低碳转型和新型电力系统加快建设,针对未来沙戈荒地区新能源和西部水电基地高效汇集与可靠外送,提升电网支撑能力,适应直流集中接入地区可靠运行等发展需求,结合功率半导体器件技术进步,新型换流设备创新研究与应用实践情况,对不同路线换流器的直流输电技术在系统适应性、可行性、可靠性和经济性等方面开展对比分析。首先,分析了特高压直流输电技术发展需求,总结了直流换流技术最新进展;然后,从应用场景、可靠性、系统支撑能力、技术成熟度等方面,进行了各类换流技术对比,并开展特高压直流新技术风险分析探讨;最后,从确定技术路线、选择设计方案方面提出了特高压直流方案选择要求,并给出直流换流技术发展建议。

基于路径分析法的直驱风电场经柔直并网系统次同步振荡机理分析

针对直驱风电场经柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)并网系统的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)问题,目前研究在机理分析中难以揭示子系统之间的扰动传递过程和耦合关系,同时难以量化不同特性对于系统稳定的影响。因此,基于路径分析法开展系统的SSO机理研究,并以锁相环(phase-locked loop,PLL)振荡模态为例开展路径分析法的模态扩展。首先,采用模块化建模方法建立系统的线性化模型。其次,将转子运动方程的阻尼系数推广至振荡模态的主导元件动态方程,从而获取系统的稳定判据。然后,基于路径分析揭示子系统之间的扰动传递过程和耦合关系,基于阻尼分解量化风电场内部特性以及风电场与VSC-HVDC之间交互作用特性对于系统稳定的影响。最后,开展PLL控制参数对于阻尼特性的影响分析。结果表明:路径分析法可以应用于不同的振荡模态;直驱风电场与VSC-HVDC之间的扰动传递路径呈现双闭环耦合关系;通过增大直驱风电机组PLL比例系数或减小直驱风电机组PLL积分系数可以有效提高系统的总阻尼系数,从而提升系统的稳定性。

基于RF-BiLSTM的柔直阀冷入阀水温预测及冷却能力评估

为实现柔性直流(voltage sourced converter-high voltage direct current,VSC-HVDC)换流阀冷却系统入阀水温的智能预测,文中提出一种基于随机森林(random forest,RF)和双向长短时记忆(bi-directional long short-term memory,BiLSTM)网络混合的柔直换流阀冷却系统入阀水温的预测模型,并以此为基础对柔直换流站阀冷系统的冷却能力进行评估。首先,采用RF算法对由阀冷系统监测变量组成的高维特征集进行重要性分析,筛选出影响入阀水温的重要特征,与历史入阀水温构成输入特征向量。然后,将特征向量输入到BiLSTM预测模型,对模型进行训练并实现对入阀水温的准确预测和冷却能力定量评估。最后,以广东电网某柔直换流站为实例对所提方法进行分析,验证了所提出的基于RF-BiLSTM的混合模型预测精度优于BiLSTM模型、RF模型、支持向量机(support vector machine,SVM)模型和自回归滑动平均模型(auto-regressive and moving average,ARMA)模型,并且实现了冷却能力的定量评估。结果表明该换流站冷却裕量达98%,存在过度冷却、能源浪费的问题,与换流站现场运行情况相符,验证了文中所提方法的有效性和准确性。

新型串联混合型模块化多电平变换器及其控制策略研究

近年来,模块化多电平变换器(modularmultilevel converter,MMC)因具有模块化的结构特点,在柔性直流输电领域受到广泛关注。随着电压等级的提升,传统MMC拓扑的子模块数成倍增加,装置成本及体积大幅提高。为实现MMC的轻型化设计目标,提出一种串联混合型MMC(series hybridMMC,SHMMC)拓扑,对其工作原理进行介绍,并推导其数学模型。同时,针对相单元内部所存在的释能过电流问题展开讨论,设计适用于SHMMC拓扑的控制策略。MATLAB/Simulink仿真及样机实验研究结果表明该拓扑正确可行,且具有较好的输出特性及内部特性。在直流侧电压相同的情况下,所提SHMMC拓扑相较于传统MMC拓扑子模块数更少,在保障良好输出特性的前提下损耗更低,且无需设置桥臂电抗器,有利于降低装置体积,有效实现了轻型化设计目标。

VSC-HVDC系统中IGBT阀保护方案研究

针对电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)系统,首先分析正常运行情况下电压源换流器两侧交、直流电流之间满足的平衡关系。然后将换流器的5种开关模式按照桥臂导通状态分为两类工作状态,分析不同工作状态下全控型电力电子器件绝缘栅双极晶体管(IGBT)阀短路和阀开路的电流流通路径,研究故障后交流侧电流幅值和直流侧电流的变化及其相互关系。在此基础上,提出一种能够反应IGBT阀短路和阀开路的保护方案,将交流侧三相电流采样值分别与各自导通状态函数相乘并求和,并与直流侧电流采样值构成差动电流,利用该差动电流反应阀短路和阀开路故障,并给出保护的整定原则。最后,基于仿真平台搭建双端VSC-HVDC系统模型,验证了该保护方案的有效性。

基于桥臂功率特征的全-半混合型柔性直流输电线路保护

全-半混合型柔性直流输电系统具有故障自清除能力,能在一定程度上解决因高压直流断路器技术滞后导致的柔性直流输电容量提升困难问题,是新能源发电大容量远距离输出的解决方案之一。但全-半混合型柔性直流输电对保护时间提出了更高要求,需要在更短时间内实现故障识别。该文基于能量观点分析了直流线路故障下桥臂功率特征,提出基于桥臂功率特征的全-半混合型柔性直流输电线路保护方法,能够在1 ms内识别直流线路故障,实现故障选极。最后,通过大量实时数字模拟(RTDS)实验验证了该方法的可靠性高、选择性好,且具有较强的耐过渡电阻能力和抗干扰能力。

基于拟功率定理的海上风电柔直并网线路纵联保护

面向海上风电场柔性直流并网线路,针对不同的故障位置,分析了其对称故障和不对称故障的故障特征。根据故障特征以及拟功率定理,通过对线路两侧拟功率进行重新构造和特征分析,提出了一种基于二倍频分量的分相拟功率纵联保护。搭建了含有4个风电集群的800 MW柔性直流并网海上风电场模型,仿真和评估了不同故障类型、过渡电阻、故障位置、负序控制策略等因素对保护方案的影响。理论分析和仿真结果表明,其不受故障类型和故障位置以及电源控制策略等因素的影响,耐过渡电阻能力较强。相比常规纵联保护,动作速度更快,灵敏度更高,适用于两侧均为电力电子型电源的线路。

柔性直流输电技术的工程应用和发展展望

柔性直流输电技术作为新一代的直流输电技术,具有有功无功独立控制、响应快速灵活、扩展性强等突出优点,广泛应用于风电送出、电网互联、无源网络供电和远距离大容量输电等场景。在中国新型电力系统建设的背景下,针对新能源送出和多直流馈入电网安全稳定提升等重大需求,柔性直流输电技术优势将进一步凸显。文中对柔性直流输电技术的发展现状和趋势进行梳理,以多个代表性的柔性直流输电工程为例,系统地阐述了中国柔性直流输电技术的工程实践经验,重点介绍了柔性直流输电技术在新能源送出、电网互联和远距离大容量输电的典型应用及工程运行情况。最后,文中分析了新型电力系统下柔性直流输电技术的发展前景并指出所面临的挑战,为柔性直流输电技术的发展与应用提供参考。