基于电气阻尼-刚度控制的双馈风电机组轴系扭振抑制策略

针对现有扭振控制中,难以平衡抑振效果和响应速度的关系,以及高、低速轴的阻尼比变化速率不同导致整体阻尼比难以调节的问题,提出了一种双馈风电机组轴系扭振抑制策略。首先推导了机械扭转角与电磁转矩的传递函数,通过引入等效阻尼和刚度分析了高低速轴机电耦合阻尼比的差异。其次对电气刚度抑制轴系扭振的机理进行分析,根据阻尼和刚度的协调作用,提出基于电气阻尼-刚度控制的轴系扭振抑制策略,得到电气阻尼-刚度控制下的轴系阻尼比变化趋势。最后在搭建FAST-MATLAB/Simulink联合仿真双馈风电机组模块的基础上,引入湍流风与电网暂降激励,对所提策略的抑振效果进行仿真验证。结果表明,相较于传统的阻尼控制,所提策略能够充分发挥传动链的机电强耦合作用,在保证响应速度的同时具有更好的抑振能力。

电容式电力设备局部放电高频和特高频综合在线检测

文中提出了电容式电力设备局部放电的UHF和HFCT综合检测,既具有UHF方法的抗电磁干扰能力和定位能力,又具有HFCT方法的局部放电量估计的能力。实验结果显示:局部放电的HFCT的测量脉冲幅值和局部放电量具有较好的线性关系,可进行局部放电量标定和估计;以局部放电的UHF信号为时间参考,对HFCT信号进行平均降噪,可以有效提高信噪比,更好满足局部放电量估计的需求。

基于附加频变增益控制的风电-柔性直流输电系统次同步振荡抑制方法

针对风电-柔性直流输电系统动态相互作用引发的次同步振荡(SSO)问题,提出了一种基于附加频变增益(SFDG)控制的SSO抑制策略。基于阻抗理论揭示了风电-柔性直流输电系统SSO的发生机理;采用参数灵敏度分析从多个变流控制环节中优选出施加SFDG控制的最佳位置;将SFDG控制设计规范为多工况约束优化问题并求解实现其参数优化;通过对比施加SFDG控制前、后系统聚合阻抗的频率特性变化,从理论上说明SFDG控制的原理和作用。通过电磁暂态仿真验证了单一和2个SFDG控制的SSO抑制效果。

抑制风电-柔直外送系统次同步振荡的并联VSC型次同步阻尼控制器

风电经柔性直流输电(简称“柔直”)系统接入交流电网已经成为陆上/海上风电并网的主要方式之一,但风电与柔直系统之间存在控制相互作用引发次同步振荡的风险。为抑制此类振荡,提出一种独立于柔直系统和风电机组变流器的并联电压源变流器(VSC)型次同步阻尼控制器。该控制器使用集电线电压作为输入信号,提取信号中的振荡模态后调制其幅值、相位,然后利用并联VSC向系统注入次同步频率的电流来抑制振荡。基于复阻抗法对控制器参数进行了优化设计。仿真结果表明,所提出的控制器能在不同工况下有效抑制振荡。

基于绕线转子异步电机的风电轮毂无刷供电系统

目前风电机组轮毂供电普遍采用集电环加电刷的滑动接触方式,存在可靠性差、维护成本高等问题。为解决该问题,提出一种无刷供电系统,采用三相绕线转子异步电机来替代机舱辅助变压器和集电环、电刷,电机定子绕组联接机舱主变压器二次侧,转子则随轮毂旋转并为轮毂中的变桨系统供电。通过解析和仿真方法分析了该电机的电压调整率与其参数的关系。在不改变电机基本尺寸的条件下,通过在定子侧串接补偿电容,有效地减低了电压调整率,在短时过载运行时效果尤其明显;同时,转子采用双三相绕组,可减小联接不控整流电路时的网侧谐波。通过实验证明了所提系统的有效性。

基于负载转矩观测的永磁同步电机抑制转速脉动控制方法

在电机调速系统中,需要抑制由负载转矩的周期性波动引起的转速脉动,单纯依靠转速调节器难以获得理想的转速脉动抑制效果。对于无法安装位置传感器的永磁同步电动机,只能通过软件观测转子的转速和位置,更加大了抑制转速脉动的控制难度。本文采用一种基于假设旋转坐标系的无位置传感器观测方法,对转子位置和转速进行观测,并通过转速信息进一步观测负载转矩中的周期性脉动分量。在此基础上,提出一种负载转矩电流前馈补偿方法,依据观测得到的负载转矩波动幅值对电动机转矩电流的给定值进行相应的前馈补偿,从而抑制转速脉动,明显提高了转速调节器的控制性能。通过带模拟空调压缩机负载实验,验证了所提方法的有效性。

基于分层优化的异步电机直接转矩预测控制

传统的异步电机直接转矩控制采用基于开关表的bang-bang控制器,每个控制周期施加单一电压矢量,并且存在控制时延,导致电机的转矩和磁链幅值波动较大,电流波形畸变严重。引入模型预测和电压矢量优化等方法可以有效改善DTC的控制性能,但一般的优化方法难以兼顾转矩和磁链幅值双重控制目标。提出一种基于分层优化的直接转矩预测控制策略。以转矩为优化控制目标,确定若干个可行的电压矢量及其作用时间;再按磁链幅值误差最小原则筛选出最优的电压矢量。该方法的实现算法简单,不但使转矩控制更为准确,而且磁链幅值的波动也大幅减小,电流波形明显改善。仿真和试验结果均验证了新提出控制策略的有效性。

电力设备特快速TEV测量方法研究

GIS开关操作会产生特快速TEV,导致变电站二次系统的电磁兼容问题。为了观测和了解该特快速TEV的特性,研究了特快速TEV测量方法,建立了试验电路和测量系统,观测和分析了测量中电压传感器连线方式对测量准确度的影响,给出了特快速TEV测量的指导原则和推荐电路。TEV测量应避免在GIS壳体上直接连接大尺寸的导体,以避免对原有TEV的改变;电压连接导线应尽量传送参考零电位电压,避免传送特快速TEV,以避免电压传送引起TEV波形的畸变。

GIS内置碟形特高频传感器特性的仿真研究

特高频局部放电检测是现阶段电力设备现场检测的常用手段,而特高频传感器的灵敏度和频带特性对于其使用效果具有重要的影响。文中使用时域有限差分(FDTD)方法对GIS内置式碟形特高频传感器的特性进行了研究,分析了特高频信号从激发、传播、接收到最终输出这一系列过程中的模态转化和信号衰减情况,并考虑了碟形传感器的形状参数对其测量效果的影响。研究结果对于内置式特高频传感器在GIS设备上的合理布置,以及传感器的优化设计具有重要的意义。

高压直流与含串补交流系统次/超同步铁磁谐振机理与解决措施

结合2017年5月29日富宁站换相失败恢复过程中发生的次/超同步铁磁谐振现象,通过理论分析和仿真验证明确了高压直流与含串补交流系统发生次/超同步铁磁谐振的原因。含串补交流系统在次同步谐波下阻抗幅值大幅增加,次同步频率谐波与其互补频率谐波之间的耦合作用增强;利用奈奎斯特稳定判据对交直流系统的阻抗进行分析,考虑串补后交直流系统的稳定性下降但仍然是稳定的。次同步频率谐波的存在易使变压器铁芯饱和,使系统稳定性进一步下降。理论分析和仿真结果表明,发生大扰动后,在换流器调制和变压器铁芯饱和2种非线性因素的作用下,交直流系统出现次/超同步的铁磁谐振现象,串补和交流滤波器相配合可以有效抑制这一类型的谐振。

健康指数理论与设备状态检修应用综述

简述了状态检修的几种方法,分别介绍了CBM、RCM的发展历程,主要理论逻辑,技术手段和实践方法。重点介绍了基于设备健康指数的检修策略,即CBRM。着重叙述了健康指数的发展脉络、理论基础及模型建立。并且对于其在电力变压器上的应用作了介绍。

短时高过载运行定子交流励磁隐极同步电机设计

短时过载倍数是衡量驱动电机性能的一个重要指标,制约了驱动电机乃至传动系统的轻量化设计。为了提高变频器供电同步电机的短时过载能力,提出一种由定子侧提供交流励磁的隐极同步电机的设计方法。该电机的工作磁场由定子绕组q轴电流建立,位于d轴的转子绕组电流则为转矩电流,而定子绕组中的d轴电流用以抵消转子转矩电流产生的电枢反应磁动势,从而维持气隙磁场基本恒定。分析表明,此类电机重载运行时漏磁路饱和上升为限制电磁转矩的主要矛盾,在电磁设计中必须予以重点考虑。通过对该类电机漏磁路饱和特点进行有限元分析,提出了电机结构尺寸的优化设计方法。最后,以用于高压断路器分合闸操动机构的驱动电机为例,设计了工程样机,并通过实验对其短时过载运行特性进行了验证。

基于反相高频注入的双三相异步电机磁场位置检测方法

高频注入法能够实现异步电机在低速下的无速度传感器控制,其控制性能很大程度取决于利用电机饱和凸极效应检测磁场位置的准确性。本文分析了双三相异步电机在反相高频注入下磁场位置检测的原理,利用电磁场数值仿真和实验分析了在不同的励磁电流、电磁转矩下的饱和凸极效应,并与三相异步电机做了对比。结果表明,双三相电机的饱和凸极效应更加明显,能更准确地检测到磁场位置。最后通过实验证明了基于反相高频注入的双三相异步电机磁场位置检测方法在低速和零速下的有效性。

GIS盆式绝缘子表面缺陷的局部放电检测

盆式绝缘子是GIS设备中故障率较高的部件之一,尤其是盆式绝缘子的沿面闪络,对于GIS运行的安全性威胁极大。因此,对盆式绝缘子上可能引起故障的缺陷,特别是绝缘表面缺陷进行状态检测,以预防绝缘故障的产生,是现阶段研究的热点问题之一。文中以一个存在表面缺陷的实际GIS盆式绝缘子为例,使用多绝缘子对照方法测试了样品在高电压作用下的局部放电特性,并使用光电效应对实验结果进行了验证。根据实验结果对数据进行了分析,发现了放电伴随的光脉冲的强度与放电频率之间的相关性。文中的研究内容对于盆式绝缘子表面缺陷在现场的检测识别,以及绝缘子制造工艺的改进具有重要的参考意义。

特高压交流瓷绝缘子串电压分布的计算分析

特高压输电线路长串绝缘子的电压分布很不均匀,所以需要对其电压分布进行研究。为此,采用模拟电荷法和边界元法相结合分别计算出各片瓷绝缘子与杆塔、导线等之间的杂散电容,并应用此计算结果构建链式电路的方法,综合各种影响因素简洁有效地计算分析了交流1 000kV输电线路瓷绝缘子串在干燥及均匀污湿状态下的电压分布情况。计算结果表明:绝缘子的自电容对电压分布的影响不是很大,均压环是控制特高压绝缘子串电压分布的最主要方法;绝缘电阻在300MΩ以上时,绝缘子的表面状态对绝缘子串的电压分布影响很小,泄漏电导在一定范围的增大可以使绝缘子串电压分布更均匀,若采用半导体釉绝缘子,每片的电阻在10～20 MΩ左右即可;低值绝缘子加剧了电压分布的不均匀性,对其邻近绝缘子影响较大,当其处于导线侧附近时,临近绝缘子的最大单片电压降将增加到30kV以上。

变压器局部放电多频段联合检测技术试验研究

单一的检测手段在变压器局部放电检测中均存在一定的局限性,很难全面解决变压器局部放电中的各种问题。为了克服单一检测的局限性,提高局部放电检测可靠性,文中提出基于特高频、高频和超声检测的联合检测技术,以全面解决局部放电中的抗干扰、模式识别、定位和放电量测定等问题。同时,以变压器模型中的尖端缺陷为基础,试验验证了联合检测的有效性,试验结果表明:联合检测可以有效区分内部放电和外部干扰,显著提升抗干扰能力;利用联合检测所得到的放电三维谱图可开展多种方式的模式识别技术,提高模式识别的准确度;以特高频信号为参考时标,提高了超声波信号时延的求取精度,进而提升了缺陷的定位精度;最后利用高频信号的标定结果,可获得放电的视在放电量,准确评估放电严重程度。

GIS绝缘件局部放电脉冲电流互参考试验测量方法

严格的绝缘件检测对于保证GIS(或GIL)设备的制造质量具有非常重要意义。GIS的绝缘件缺陷有可能表现为微小的和偶发的局部放电,采用常规的局部放电检测方法很容易被忽略。文中提出了GIS绝缘件局部放电脉冲电流互参考试验测量方法,采用多个绝缘件并联试验,同步测量每个绝缘件地线上的局部放电脉冲电流,根据各个绝缘件脉冲电流的幅值关系识别和区分绝缘子局部放电和干扰。绝缘件地线的局部放电脉冲电流测量还可以提高测量信噪比和灵敏度。此测量方法可以灵敏地发现绝缘件微小和偶发的局部放电。

三相逆变器共模传导电磁干扰的建模与分析

为了预测进而抑制三相逆变器的共模传导电磁干扰(EMI),需要研究其建模和分析方法。本文首先通过对三相逆变器各个开关管的开关状态的分析,得到了三相逆变器共模传导EMI干扰源的简便表示方法,进而提出一种由共模传导EMI干扰源和传播通道模型构成的等效电路模型。通过实验测量和电磁场数值计算,获得等效电路中的各个高频参数。对其共模传导EMI进行仿真和实测1,50kHz～30MHz频段的仿真与实测频谱基本吻合,说明采用本文方法建立的共模等效电路模型是可行的。该方法可作为计算评估三相逆变器共模传导EMI的一种可行方案。

用于变压器局部放电检测的套管末屏传感方式的灵敏度研究

本文中作者在110kV的变压器套管模型上,使用末屏传感方式测量了几种典型缺陷的局部放电数据,并将其与脉冲电流法、高频电流互感法和特高频方法等多种局部放电测量方法的测量结果进行了比较。

GIS绝缘子内部缝隙的局部放电特性和机理研究

GIS绝缘子内部缝隙是一种较为常见的绝缘缺陷。但对其产生局部放电的特性和机理的研究大多基于实验室模拟缺陷,较少有以实际绝缘子上的缝隙为对象展开的研究,因而得到的结果也不可避免地与现场的实际情况存在一定的偏差。文中以一个包含内部缝隙的GIS支柱绝缘子为对象,研究了其在短时间和长时间高压作用下的局部放电特性,并使用介质阻挡放电模型解释了其产生局部放电的机理和过程。将理论分析推理得到的放电特性与实测放电特性进行了比较,证明了理论分析过程的正确性;并合理地解释了该放电不易被特高频方法所检测的原因。文中的研究内容对于绝缘子制造工艺的改进,以及绝缘子内部缝隙的出厂试验和现场检测方法的选择具有重要的参考意义。