基于电压源换流器的高压直流输电系统多尺度暂态建模与仿真研究（英文）

针对基于电压源转换器的高压直流(high voltage direct current based voltage source converter,VSC-HVDC)输电系统,该文提出电磁暂态–机电暂态多尺度建模方法并验证多尺度仿真算法的准确、快速和灵活性。该模型采用频移分析(shifted-frequency analysis,SFA)等多尺度建模方法。首先推导移频(shifted frequency,SF)域和dq域之间的解析变换关系,并提出用于系统特性分析的VSC移频多尺度模型;其次,选择性插入π模型获得直流输电线的多尺度暂态模型;最后,通过调整仿真参数,如仿真时间步长和移动频率,使得建立的模型能够灵活仿真具有多个时间尺度和不同网络位置的各种暂态。采用两端和五端VSC-HVDC输电系统作为算例,仿真结果对比表明,提出的模型和算法能够精确模拟高频暂态,快速仿真慢变化暂态,降低计算成本。此外,多尺度模型还可提高VSC-HVDC输电系统电磁–机电暂态混合仿真的灵活性。

热老化对直流XLPE绝缘性能的影响研究

针对直流电缆交联聚乙烯的绝缘热老化,对比了国际商用直流电缆料(LE4253DC)与纳米氧化硅(SiO2)改性直流绝缘料两种材料在热老化前后电导率、击穿强度和空间电荷的特性变化。试验结果表明:随着老化温度的升高,LE4253DC的电导率先下降再升高,击穿强度整体下降,出现大量空间电荷。SiO2改性后,不同温度梯度下的电导率性能均有所提升,低温下的击穿特性较为稳定,异极性空间电荷得到了抑制。

纳米氧化镁颗粒对聚丙烯的性能调控

为开发新型的可回收直流电缆绝缘材料,在对聚丙烯(polypropylene,PP)作为高压直流电缆绝缘材料可行性研究的基础上,对纳米Mg O/PP复合材料的微观形貌与结构、热性能、空间电荷和直流击穿特性进行了详细研究。研究了纳米MgO含量对PP微观形貌与结构、热性能、电气性能等特性的影响,并通过测试电荷陷阱能级和密度分布解释了纳米MgO调控PP电气性能的机理。研究结果表明:纳米MgO添加不会明显改变PP的结晶度、晶型、熔融温度等参数,纳米Mg O/PP复合材料依然保持了PP优良的热性能,且复合材料的热分解起始温度相对于PP略有提高。纳米MgO颗粒的加入可以明显抑制PP中同极性电荷注入,减少空间电荷积聚。添加3 phr纳米MgO颗粒的复合材料具有最高的直流击穿强度,相对于纯PP增加了29.3%。热刺激电流测试结果表明纳米MgO添加可增加深陷阱密度,在电极附近形成屏蔽层并降低载流子迁移率,从而抑制同极性电荷注入并提高直流击穿场强。通过研究纳米MgO颗粒调控PP的微观结构、热性能和电气性能的规律,可以为新型可回收直流电缆绝缘材料的开发提供参考。

基于电力电子变压器的交直流混合微电网运行模式自适应切换策略

针对交直流混合微电网发生故障时运行模式切换不及时的实际问题,提出了一种基于电力电子变压器的交直流混合微电网运行模式自适应切换策略。以北京崇礼低碳冬奥智能电网综合示范工程为背景,详细介绍了双端供电的交直流混合微电网系统设计方案和各类变流器的控制方法,在此基础上重点设计了6种典型运行模式,利用三元式阐述了各运行模式的稳态判据,并提出了一种基于弱通信的运行模式自适应切换策略。仿真结果表明,所提运行模式自适应切换策略可自行按照预设的切换逻辑在故障条件下及时切换到合适的运行模式,保证了微电网的供电可靠性。

交直流复合电压下棒-板电极起晕电压实验分析

为了获得复合电压作用下电极的起晕特性,在室内搭建了复合电压下无锈棒-板电极起晕特性实验平台,采用串联的复合加压方式,即一个电极上施加直流电压,另一个电极上施加交流电压,以紫外光子计数的突变作为电晕起始判据,获得了直流和交流复合电压下的电极起晕特性。同时对比了不同直流电压极性、电极加压方式和不同复合电压升压方式下电极起晕电压的特点,探究复合电压下棒电极半径和棒板间隙对电极起晕电压的影响。实验结果表明:在相同的大气条件及电极布置下,由于空间电荷影响,棒电极正直流、板电极交流加压方式下的起晕电压比棒电极交流、板电极正直流加压方式下的起晕电压高;在棒-板气隙间距0~5cm范围内,定直变交复合升压方式下,交直流分量有效值叠加后的起晕电压随着直流分量的增加而升高,定交变直方式下,该值随着交流分量的增加而下降,且交直流分量间互为线性关系。本文的研究成果可以为进一步研究复合电压作用下电极的电晕机理及起晕电压的准确预测奠定坚实基础。

考虑气象相似性与数值天气预报修正的海上风功率预测

风功率的准确预测对于海上风电的并网运行意义重大。相比于陆上风电,海上数值天气预报信息(numerical weather prediction,NWP)不准确、爬坡事件频发等因素,使得其预测精度难以满足实际需求。在对海上功率预测的技术难点进行总结的基础上,提出了基于气象相似性和NWP修正的海上短期模型,提前24～72 h进行风功率预测。首先,模型通过对数据样本进行初步气象相似性分类以提高预测精度;然后对未来时刻的风功率波动范围进行预测归类,以降低爬坡事件对预测造成的影响;接着通过对NWP的精确度与模型误差之间的内在联系进行挖掘,实现预测结果的NWP修正。算例部分对国内某海上风电场进行仿真预测,结果表明所提模型对于功率爬坡、NWP信息异常等情况都有较好的预测精度。

制定PQM装置检测标准值得关注的几个问题

随着供用电双方对电能质量重视程度的不断提升,在电网侧和用户侧已安装大量电能质量监测装置(PQM),为了保证PQM装置正常运维和监测结果安全可靠,制定PQM装置检测标准已很有必要。从测量、检测、试验和检验等基本概念入手,通过综合分析对PQM装置进行检测和被检测PQM装置在不同场景下的技术性能指标,明确制定PQM装置检测标准的核心目标和主要范围,指出值得关注的几个基本问题,提出解决这些问题的原则性建议,希望能抛砖引玉,为本标准的制定和完善起到微薄作用。

考虑时序特性的城市有源电网电能质量干扰源接纳能力评估

分布式光伏、电动汽车等接入城市电网,使城市电网成为有源电网,干扰源增多,城市电网干扰源接纳能力已成为安全可靠、高质量供电的重要命题。该文从光伏、电动汽车等接入电网时的时序特性入手,提出确保电网安全可靠运行的硬性指标和考虑设备、用户需要的弹性指标,基于这两个指标提出城市有源电网干扰源接纳能力评估方法。通过3种典型场景进行实证分析,结果证明,该文方法正确、可行,能满足城市电网应用需要。