计及杂散参数的柔性直流启动电阻冲击电压分布特性研究

针对柔性直流输电系统中启动电阻异常放电问题。首先,从启动电阻温升、绝缘水平、电流应力及冲击能量几方面进行校核分析;然后,对现场启动电阻进行拆解,定量分析启动电阻放电原因;最后,利用Ansys搭建电阻器杂散电容求解模型,根据分布电容求解结果,基于PSCAD搭建电阻塔的宽频等效模型,仿真分析启动电阻在冲击电压下的电位分布规律,验证启动电阻异常放电机理并提出优化改进措施。研究结果可为今后柔性直流输电系统启动电阻的选型设计提供参考。

面向电力管廊外破监测的分布式光纤传感技术研究

电力管廊是城市里重要的基础设施,对其结构和状态进行监测及评估备受关注。本文针对电力管廊外力破坏监测的问题,提出一种基于衰减补偿的光时域差分曲线方差阈值定位振动事件的方案,并通过实验论证了其定位外破事件的准确性。该方案基于相敏型光时域反射系统架构,根据管廊外破事件引起的光纤振动导致光时域反射曲线在该事件位置处混乱度急剧增加的现象,对不同测量序列得到的光时域反射曲线作差,然后对光纤各位置对应的差值向量数据求方差,设定方差阈值定位外破事件。同时,考虑到光纤衰减导致方差阈值随距离增加而降低的问题,采用衰减补偿算法使光纤上任意散射位置对应相同的脉冲功率水平,从而修正光纤衰减对方差阈值的影响。实验搭建了分布式光纤振动传感系统,采用脉宽为30 ns、峰值功率为30 dBm的光脉冲,在约25 km的光纤范围,获得±3 m的定位精度。电力管廊外力破坏事件,具有低频、大扰动、持续长的特点,所提出系统方案通过曲线平均抑制瑞利散射衰落噪声,结合光纤衰减补偿校正散射信号幅值,从而将振动事件引起的光信号相位变化作为探测曲线波动的主导因素,以确保对外力破坏事件不漏报、不误报。

基于改进局部信息的模糊C均值MR图像分割

为了确保模糊C均值(FCM)在分割磁共振图像时能取得更好的分割结果,在基于局部信息的模糊C均值算法(FLICM)框架下,对邻域项进行改进,提出一种新的FLICM算法。首先,使用非局部均值滤波对原图像进行处理生成附加图像,根据附加图像信息和原始图像信息定义像素一致性系数,再对像素点的含噪情况进行衡量,避免含噪像素对邻域项产生过大影响。然后,构造一个中心像素与邻域像素差异性系数,用于衡量邻域像素的灰度差,并与像素一致性系数相结合建立像素相关系数,从而更有效地计算邻域像素的相关性。最后,使用像素相关系数构造新的模糊因子并与FLICM算法相结合,得到改进的FLICM算法。通过与3种算法在不同图像上的比较表明,该算法能得到更准确的分割结果。

Architecture Design for Integrated Wide Area Protection and Control Systems

This paper firstly reviews the recent development in power system protection and control, with special attention paid to the wide-area and integrated protection, in order to look into future development of integration of protection and control for smart grids. This paper mainly reports on the development of integrated wide area protection and control for power systems. The concept of integrated wide area protection and control is introduced, in which a hierarchical protection and control system provides the protection and control of wide area or regional power substations/ plants and their associated power network. The system is mainly divided into three levels, the local, the substation/plant and the wide area/regional protection and control. The integrated functions at each level are described in details with an aim to develop an optimal coordination mechanism between the levels. One of the core elements in the system is the synchronised wide area communication network between the substations and the protection and control system, in which latest communication technology is employed. Another important player in the system is the wide area synchronized protection and control information platform, which not only enables the fusion three line of defence for power system protection and control, but also provides a perfect tool for the application of cloud computing to substations and power networks.

超高压变压器断相保护研究

2021年12月26日,某750 kV变电站变压器C相高压侧套管内部载流连接件发生断裂,套管上节发生位移,由于在低负荷工况下现有变压器保护对断相故障无法判别,导致现场变压器长时间断相运行,套管会有随时掉落的风险,可能造成变压器内部爆燃、绝缘击穿、绕组变形等永久性损伤。为应对轻载工况的断相故障对变压器安全运行的威胁,提出基于测量级电流互感器的变压器断相保护方案,通过检测变压器高压侧电流、电压及低压侧套管电流,有效鉴别出变压器轻载工况下的断相故障,解决变压器保护对断相故障检测不灵敏、隔离不及时的问题,保障电网安全稳定运行。

535 kV张北工程柔直换流阀子模块电磁骚扰研究

针对535 kV张北四端柔性直流输电工程,分析了柔直换流阀子模块IGBT工作特性和电磁骚扰耦合机理,搭建了子模块电磁仿真模型,采用矩量法仿真计算了子模块近场电磁骚扰分布。根据仿真结果及张北工程子模块技术参数,优化了子模块结构及二次控制板卡设计,进行了子模块研制。依据相关标准,完成了子模块电磁兼容试验,试验结果验证了子模块电磁骚扰分析的正确性和子模块电磁兼容设计的合理性。本文的研究成果已成功应用于张北工程,可对后续直流工程的换流阀子模块设计提供参考。

混合式MMC直流故障穿越特性影响因素研究

混合式MMC利用全桥子模块的负压特性实现直流故障不闭锁穿越,由于直流故障穿越特性是考核换流阀设备与控制保护系统性能的重要指标,因此首先对混合式MMC直流故障穿越特性影响因素及其影响机理进行理论分析,主要包含控制器参数以及子模块配比两方面因素,然后搭建PSCAD系统仿真模型对其影响结果进行仿真验证并给出故障特性优化方法。结果表明,通过优化控制器参数可有效降低换流阀电气应力并缩短故障电流清除时间;故障期间在负投入子模块个数饱和的情况下,通过提升全桥子模块配比可缩短故障电流清除时间。

水路及均压电极布置方式对MMC换流阀阀端间交直流耐压试验的影响研究

MMC换流阀阀端间交直流耐压试验时,换流器闭锁,电容电压控制算法未投入使用,因此,子模块的均压特性受系统阻容网络的影响。根据试验录波结果,阀塔层间子模块电压分布规律为顶层和底层高,中间层低,子模块电压先发散,后趋于平衡。经过分析得到水路及均压电极布置方式对系统阻容网络有很大的影响,是试验过程中造成层间子模块不均压的主要因素。通过搭建MMC换流阀阀端间交直流耐压试验详细仿真模型,仿真得到层间子模块电压分布规律与试验基本一致,10 s试验最大不均压度为3.9%,3 h试验最大不均压度8.9%。研究结果为MMC子模块的水路及均压电极布置方式提供了可靠支撑,具有重要的借鉴价值。

一种智能家居中可计量插座的设计

针对目前用电紧张和家庭用电自动控制的需求,设计了一种带计量功能的智能插座,其外形采用国标的86暗装用安装盒尺寸,硬件方案采用So C芯片V9811实现对用电量的计量,采用开关电源对智能插座进行供电,采用无线ZigBee通道实现对电器用电的远程检测和控制,使用继电器对电器用电进行控制,可以实现电能计量和家庭用电的智能控制。将其用于智能家居系统中,可以有效针对家庭用电情况进行用电控制。试验结果证明,智能插座工作稳定,计量准确,可以用于智能家居系统中。

电力系统继电保护安全管理措施探析

近年来,随着我国城市化建设速度的不断加快以及城市规模的持续扩大,社会各界对于电力资源的需求量高居不下,且呈现出了持续增长的趋势。在这种大环境之下,我国不断加强了电力网络的建设工作,旨在提高电力网络的覆盖范围和供电质量,为城市居民和工业生产带来高质量的供电服务。基于电力系统运行管理的现状,简要分析了继电保护装置的应用情况及其特点,并深入探究了继电保护装置的安全管理措施,希望能为我国的电力企业带来一定的工作参考。

计及直流侧大电感的MMC建模与控制

在直流侧串联限流电抗器的模块化多电平换流器高压直流输电系统中,对于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)其直流侧存在一个等效大电感,传统的控制策略不能满足暂态过程中MMC直流侧电流和子模块电容电压的动态需求。针对这个问题,文章提出一种MMC内外部电流解耦控制和子模块电容能量分层平衡控制的新型控制策略。该方法将MMC桥臂电流分解成直流侧电流、交流侧电流和相间环流,实现MMC内外部电流的解耦独立控制,通过控制MMC的直流侧电流、相间环流的直流分量和正负序基频分量完成对子模块电容能量的分层平衡控制。在Matlab/Simulink仿真软件中构建计及直流侧大电感的MMC仿真模型,并进行验证。仿真结果表明,当MMC直流侧包含大电感时,所提改进建模和控制方法能显著提高其直流侧电流和子模块电容能量的暂态性能。

微网中虚拟同步发电机技术研究

以国家能源局多能互补主动配电网示范工程中三号子微网为研究对象,研究了含光伏发电、储能的微电网系统中的虚拟同步机(VSG)技术。介绍了虚拟同步机技术原理、拓扑及控制方案,设计了虚拟功率的功率控制方法,分析了定子电气方程的电压外环特性;针对VSG调频性能和动态性能2方面的需求,提出一种参数设计约束条件,确保VSG在满足调频性能要求的同时,具有良好的动态特性;针对由150 k W光伏、400kW储能、100 kW VSG组成的微网系统,进行黑启动、计划性离/并网切换、非计划性离/并网切换等实验,在多工况下验证了所采用的VSG方案的可靠性。

高压直流输电晶闸管阀开关过程的影响因素

当晶闸管阀导通时,交流系统、杂散电容、阻尼回路、阀避雷器等的电流相互耦合,共同决定了晶闸管的开通过程。晶闸管阀关断时,反向恢复过程、换流变短路阻抗、阻尼回路参数等共同决定了晶闸管的关断电压。本文基于PSCAD/EMTDC搭建了晶闸管阀电磁暂态仿真模型,研究晶闸管阀开通暂态、关断暂态中电压电流的影响因素和时变机理,得出饱和电抗器和阻尼电阻对抑制端间电容和阻尼电容引起的开通过电流有重要作用,换流变压器短路阻抗对关断过程换相过冲影响较大。晶闸管阀开关过程的影响因素的研究成果对工程设计中的参数选型和器件设计具有一定的指导意义。

电力装备行业工业互联网标识解析二级节点技术研究

工业互联网标识解析体系是实现工业信息开放、共享和共管的信息基础设施,标识解析二级节点作为行业平台尤为重要,文章基于标识解析二级节点技术要求和电力装备行业工业信息互联所面临的实际问题进行研究,提出电力装备行业工业互联网标识解析二级节点的运营机构配置、编码规则兼容和标识数据规范方法等关键技术方案。然后基于电力装备行业工业设备/产品管理与服务、业务与运营优化和社会化资源协作等工业互联网应用需求,系统分析了工业互联网平台应用场景及借鉴典型成功案例,提出基于标识解析二级节点的电力装备行业工业互联网典型应用场景规划。

一种带有接地位置监测的开关装置

通过对高压充气式开关柜的隔离/接地开关的接地操作故障问题调查发现,隔离/接地开关动触头的驱动丝杆断裂使其实际运动位置与操作机构实际输出的功率不一致。研究一种带有三工位位置监测的高压充气式开关柜,其隔离/接地开关本体的接地位置信号由磁控开关输送至开关柜的控制面板,通过指示灯显示。结果表明,这种充气柜的运行更可靠。

电网不平衡条件下基于滑模控制TLDMC输入功率控制

为了完善三电平直接矩阵变换器(three-level direct matrix converter,TLDMC)的输入控制,对TLDMC的输入功率控制进行了研究,主要对输入无功电流的相关控制方法进行设计。首先,对传统矩阵变换器和TLDMC进行了对比介绍;其次,简要介绍了TLDMC的间接空间矢量调制方法的原理;然后,对TLDMC的输入侧建立了数学模型并推导出了其PID和准PR控制方法,再结合电网不平衡情况下TLDMC输入功率和输出电压补偿方法,提出了一种基于滑模控制(sliding mode control,SMC)的带电压补偿的输入电流控制系统,同时将此方法与传统PID控制、准PR控制相比较;最后,通过实验验证了所提控制方法的正确性和有效性。实验结果表明,所提控制可以实现期望的控制目标,且在控制性能上明显优于PID和准PR控制。

基于模块化底座和聚氨酯复合板的装配式变电站设计

针对现有装配式变电站现场施工量大、施工质量参差不齐等问题,对装配式变电站设备集成、结构布局、预制电缆、走线方式等方面进行了研究;同时对预制式建筑材料聚氨酯复合板和蒸压轻质加气混凝土板进行了对比分析,列出了聚氨酯复合板装配方法,提出了集成一、二次设备并预制电缆的模块化底座和模块接口的聚氨酯复合板为围护结构的装配式变电站,并给出了装配式变电站的地基及建筑物的设计方案及施工工艺,并在实际工程应用中对方案进行了验证。研究结果表明,该种装配式变电站实现了开关设备的一体化,减少了现场并柜、接线等工序,与常规装配式变电站相比建设速度提升了42%,避免了现场湿作业,提升了施工质量。为今后该种装配式变电站的推广应用提供了借鉴。

一二次融合252kV智能组合电器的设计与实现

针对高压开关组合电器设备智能监测手段不足、传感器接口和监测装置接口不统一、数据就地分析能力不强及设备缺陷难以及时发现等问题,文中从一二次深入融合的角度,完成了252 kV组合电器智能感知系统及就地边缘智能分析单元的设计,统一了传感器与开关本体的机械接口、传感器与监测装置的电气接口,开关就地边缘计算终端将采集的各状态数据进行多参量融合分析,实现了开关设备状态的就地分析及缺陷诊断及故障预警。开关通过试验验证,文中设计的252 kV智能组合电器感知系统数据测量准确率为100%,故障诊断分析准确率为98%,具有较高的运行可靠性和智能化水平,提高了运维便捷性。

一种基于交流电流源取能电源的设计技术

给出了基于交流电流源取能电源的原理,结合一种电流互感器(CT)取能电源模块的电路原理,详细介绍了CT取能电源起动技术的工作原理,限压技术和稳压技术的工作原理等关键技术,并通过试验验证了设计的正确性。

一种以太网重复报文网络风暴处理方法

在以太网通讯领域,重复的报文被大量转发这种网络风暴是最常见的一种网络风暴,网络设备功能异常、或者交换机、路由器的错误连接,都可能会导致这种网络风暴。本文利用重复的以太网报文CRC校验码是相同的这种网络风暴特征,以及广泛应用于计算机的组相联Cache理论,提出了一种部署在以太网网络设备的报文接收端,用来识别这种网络风暴的方法。网络风暴识别相关数据结构以及判断逻辑简单高效,易于通过FPGA、C语言等各种编程方法实现。