基于控切配合的高比例风电电力系统紧急频率控制方法

高比例风电送端电网易因通道异常和中断导致高频问题。现有研究忽略了风电机组的减载控制与切机的相互影响,不仅影响频率控制效果,还可能限制系统的后续频率响应能力。为此,分析了风电电力系统的暂态频率响应特性,提出了双馈风电机组“控切配合”的思想,构建了考虑双馈风电机组转速恢复约束的风电电力系统紧急频率控制的优化模型;进而提出了一种基于控切配合的高比例风电电力系统紧急频率控制方法,最后通过算例验证表明该方法能够有效提高电力系统的紧急频率控制能力,保障高比例风电电力系统的频率稳定。

弱电网下LCL型并网逆变器高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼策略

并网电流反馈有源阻尼(grid-current-feedback-active-damping,GCFAD)策略可以在不增加额外传感器的前提下,有效抑制LCL型并网逆变器的谐振尖峰。在电网电压畸变的工况下,GCFAD策略往往与电网电压前馈策略同时使用以改善并网电流质量。然而,通过研究发现,传统GCFAD策略等效虚拟阻抗在中低频段的正阻特性会导致并网逆变器输出阻抗在中频段产生一定的相位滞后,从而降低了系统在电网电压畸变且附加电网电压前馈策略的情况下,对电网阻抗变化的鲁棒性。为了解决这一问题,提出了一种高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼(high robustness grid-current-feedback-active-damping,HR-GCFAD)策略,使虚拟阻抗在高频处呈现正阻特性以抑制LCL谐振尖峰,增强了系统的稳定性;在中低频段呈现负阻特性以提高系统中频段输出阻抗相位,进而提高了系统在附加电网电压前馈策略时对电网阻抗变化的鲁棒性。理论分析和实验结果充分验证了所提策略的有效性。

数字孪生在电力装备领域中的应用与实现方法

数字孪生(digitaltwin,DT)是推动电力装备领域数字化、智能化发展的关键技术之一,相关研究处于初期起步阶段,如何实现电力装备数字孪生成为亟需解决的问题。该文首先阐述了数字孪生的内涵及应用;从数字孪生框架与实现方法、其在装备全寿命周期的应用、主流厂商及其平台方面总结了装备领域数字孪生的研究与应用进展;其次分析了电力装备数字孪生实现所需的关键技术;最后以变压器为例给出了基于MicrosoftAzure和ANSYS Twin Builder的电力装备多物理场数字孪生实现方法,并指出实现电力装备数字孪生在数据采集、模型构建与求解、平台使用方面的挑战。该文建议下一步开发高性能传感装置并构建合理的传感网络提升数据采集的深度与广度;开展电力装备全尺度多物理场模型的构建与实时求解算法研究;开发面向电力装备性能分析的国产化数字孪生平台。

绝缘油中抗氧化剂DBPC对油纸绝缘老化速率及糠醛生成特性影响研究

二叔丁基对甲酚(DBPC)是绝缘油最常用的抗氧化剂,试验发现绝缘油中DBPC的添加量会影响绝缘纸老化速率和糠醛的产生。为确定DBPC对油纸绝缘系统老化及糠醛产生的影响,在实验室条件下使用添加不同浓度DBPC的绝缘油与绝缘纸组成油纸绝缘样品,在130℃下进行恒温老化。通过定期对绝缘纸的聚合度、绝缘油中糠醛含量以及绝缘纸中糠醛含量进行测量,分析抗氧化剂对绝缘纸老化、糠醛产生及糠醛评估变压器老化的影响。得出如下结论:绝缘油中添加抗氧化剂会加速绝缘纸的老化,建议工程中在能达到抗氧化性能的前提下降低绝缘油中抗氧化剂的添加比例,待DBPC部分消耗后勤于补加;DBPC会使绝缘纸老化到相同程度时糠醛产量提高,并且油中抗氧化剂添加量越大糠醛产量越多,因而建议运用糠醛评估变压器老化时需要区别变压器油中是否添加抗氧化剂或者考虑抗氧化剂的大致含量。油中添加DBPC后酸值增加,DBPC在高温下电离出的氢离子是绝缘纸加速老化和糠醛产量提高的主要原因。

矿物绝缘油中二苄基二硫醚的抗氧化性与腐蚀性研究

矿物绝缘油中的二苄基二硫醚(DBDS)作为一种腐蚀性硫化物,同时也发挥着其对油纸绝缘的抗氧化作用。为此深入研究了油中二苄基二硫醚的腐蚀性与抗氧化性对油纸绝缘特性的综合影响规律。为此,分别制备了DBDS质量分数为0-200×10^–6的8种绝缘油样品,将纸包铜绕组浸渍于其中,并在130℃的氮气环境下开展480h的油硫腐蚀试验。之后将铜绕组展开,并观察与分析铜导体与绝缘纸表面的腐蚀形貌,测试绝缘油的工频介损、体积电阻率、酸值、铜离子含量,并对绝缘油的起始氧化温度及油中物质官能团变化情况进行了测试,分析了DBDS的腐蚀性与抗氧化性对绝缘油性能的综合影响规律。结果表明:当绝缘油中DBDS质量分数<25×10^–6时,DBDS的抗氧化性作用占据主导,绝缘油的氧化稳定性得到提升,绝缘油的性能优于无DBDS的油样,当油中DBDS质量分数>25×10^–6,其腐蚀性作用就会占据主导,油中的铜硫腐蚀反应会导致油酸值与铜离子的进一步增加,而油中铜与酸的增加又会加速绝缘油的老化。

硫腐蚀对绕组绝缘电寿命的影响及导致绝缘失效的故障机制研究

硫腐蚀沉积已被证实会导致油浸式电力设备绝缘性能下降,进而引发绝缘故障。为探究硫腐蚀对设备绝缘击穿特性的影响,并进一步分析其导致绝缘失效的故障机制,在实验室制备了3种不同硫腐蚀程度的绝缘绕组样品,利用多样品绝缘材料的电老化试验平台,对3种不同硫腐蚀程度的绝缘绕组,分别开展了其短期击穿试验与4个不同电压下的加速电老化试验,并以绝缘击穿失效作为电寿命终点,以反幂函数作为电寿命模型,分别计算对比了其寿命指数。结果表明:硫腐蚀污染对多层绝缘纸包覆的绝缘绕组短期击穿强度影响不大,但会降低绕组的长期电寿命;相比于无腐蚀绕组样品,严重硫腐蚀绕组样品的电寿命指数下降了约19.38%,硫腐蚀产物在绕组上的沉积会明显导致绕组的长期电寿命下降。进一步结合不同硫腐蚀程度绕组样品的绝缘纸层的理化/电气特性参数变化测试结果,探讨了硫腐蚀沉积导致绕组绝缘失效的故障机制。

考虑设备安全的新能源场站参与电网频率协调控制方法

大规模新能源并网降低了系统惯量水平,使电力系统的频率稳定问题逐渐恶化。为缓解新能源机组出力频繁调整对设备安全的影响,提出考虑设备安全的新能源场站参与电网频率协调控制方法。通过协调同步机与新能源场站的功率变化量、协调切机量与功率调节量,以取得最优频率控制效果,同时在进行频率控制时兼顾各场站调频时的疲劳成本。算例分析表明,本文所提方法在保障新能源机组安全运行的同时,能有效抑制系统不平衡功率扰动下的频率波动,实现设备安全性和系统经济性最优。

不同气隙尺寸的油纸绝缘气隙放电特征及发展阶段识别

油纸绝缘作为电力变压器的主要绝缘方式,气隙放电特别是大气隙时的放电对其危害极大。为全面评估气隙放电的危害程度,制作了五种气隙尺寸的放电模型,研究气隙大小对局部放电特性的影响,并通过试验研究了其放电发展过程中不同放电阶段的局部放电信号,基于聚类-随机森林算法实现了不同气隙尺寸的气隙放电发展阶段识别。研究结果表明:相对于小气隙缺陷的放电,大气隙放电起始放电场强低,起始放电量大,起始放电相位滞后,当放电发展到后期,大气隙中正放电脉冲的相位不会发展到工频负半周;大气隙缺陷内较小的气隙表面电子脱陷概率和较小的反向电场是使其起始放电相位滞后的主要原因;聚类分析将大小气隙模型的放电分为三个阶段:初始放电阶段、微弱放电阶段和放电爆发阶段;对于发展阶段的识别,相比于径向基函数(RBF)神经网络和核函数支持向量机,随机森林的识别准确率更高,达到93.15%。试验结果为更准确地评估气隙放电的发展阶段提供了依据。

架空输电线路可听噪声问题综述

为满足公众对架空输电线路可听噪声问题日益增长的关注,论文总结了超特高压输电线路涉及到的可听噪声问题。阐述了交流、直流线路可听噪声的差异;归纳了可能对架空输电线路可听噪声带来影响的因素,分为线路自身结构和天气等环境因素两类;介绍了国内外可听噪声的限值标准、试验方法以及预测方法,归纳了各国对可听噪声问题的处理措施。论文发现:随着直流线路电压等级的提高,可听噪声限值标准也在增大,而当前直流可听噪声问题研究极少;金具间隙放电产生的可听噪声问题也应引起重视,理清了交流线路和直流线路在可听噪声的特性、影响因素、预测方法、研究方法等方面存在的差异。论文可为中国交直流特高压噪声防治问题提供参考。

直流电场强度对导线雨淞覆冰及其电晕损失的影响

输电线路运行时导线表面的电场强度是影响导线覆冰及其电晕放电过程的重要因素,但现有文献的研究对象多为交流输电线路。为适应中国直流输电线路的建设浪潮,文中在电晕笼中采用人工带电模拟覆冰的方法研究了覆冰电场强度对导线雨凇覆冰形态以及电晕损失特性的影响规律。研究表明:覆冰电场强度对导线雨淞覆冰形态具有显著的影响,覆冰时导线表面电场强度越高,形成的雨淞覆冰导线的覆冰重量和冰凌长度越小、冰凌间距越大、覆冰厚度呈先增大后减小的规律。高覆冰电场强度下形成的雨淞覆冰导线的电晕损失更小,此外,单位长度雨淞覆冰导线的电晕损失与标称电场强度之间服从幂函数形式的经验公式。