图像识别在特高压换流阀元件故障在线监测系统的应用

针对特高压换流阀元件众多、实时监测困难的问题,提出了一种基于图像识别技术的换流阀元件状态在线监测方法。介绍了图像数据提取及预处理的方法,分析了晶闸管门极线脱落及螺母力矩线偏移的图像特征,实现了晶闸管门极线脱落、螺母位移等故障的智能检测。基于图像识别及故障特征提取方法,设计了一套换流阀元件状态在线监测样机,详细介绍了样机的软件和硬件设计方法。在特高压直流输电阀塔上搭建试验环境,对图像分析和故障特征提取的方法进行测试,试验结果表明,所提出的图像分析和故障特征提取方法可有效识别换流阀元件的异常工况,对换流阀元件运行异常提前预警。     

直流输电系统逆阻型IGCT换流阀研究

换相失败是基于晶闸管换流阀的高压直流（HVDC）输电系统常见故障,严重威胁电网安全运行。为有效解决换相失败难题,此处从电力电子器件的基本特性出发,提出了基于逆阻型集成门极换流晶闸管（IGCT）换流阀的换相失败抑制方法和直流输电系统拓扑方案。搭建了系统仿真模型,对比研究了在直流系统逆变侧出现换相失败故障后,采用晶闸管换流阀和逆阻型IGCT换流阀对直流系统的影响情况。仿真结果表明,逆阻型IGCT换流阀对换相失败故障的抑制效果良好。根据目前IGCT器件的研制水平,设计了逆阻型IGCT换流阀,并提出了控制逻辑。基于研究成果,进行了逆阻型IGCT换流阀样机研制。为验证样机性能,搭建了合成试验回路系统,开展了逆阻型IGCT换流阀的通流试验和电流关断试验,试验结果证明IGCT换流阀的设计和研制满足要求。研究结果可为以后直流输电工程的系统研究和换流站关键设备设计提供参考。     

UHVDC换流阀及其晶闸管元件试验程序的优化

±800 kVUHVDC 换流阀与常规±500 kV 及以下等级的换流阀比较, 在质量及可靠性方面提出了更高的要求。有必要对换流阀及其晶闸管元件的型式试验内容、程序及方法进行有针对性的分析。文齐介绍了±800 kV 特高压直流工程换流阀及所采用的6 英寸晶闸管元件的特性, 对常规直流工程中换流阀的型式试验工程经验进行了总结。针对特高压直流工程换流阀的特点, 提出试验程序的优化及关键控制点, 为UHVDC换流阀提供质量保证依据。     

柔性直流输电换流阀运行状态在线监测系统设计

设计了一套柔性直流输电换流阀运行状态在线监测系统,通过对换流阀子模块的电容电压、IGBT开关频率、温度以及阀冷、阀控等运行参数的在线监测,实时分析并预测换流阀的运行状态。提出了一种基于专家数据库的故障预测方法,可根据在线监测到的换流阀运行参数来提前预测其异常发展趋势,有利于故障的及早发现和预防。完成了在线监测系统的软硬件设计,并搭建了小容量的柔性直流输电物理动模试验平台进行了测试验证,测试结果表明,该系统可实现对柔性直流输电换流阀运行参数的在线监测和分析,为换流阀可靠运行提供了一种有效的监测手段。     

A5000型换流阀晶闸管击穿故障处理方案优化

晶闸管击穿故障为换流阀常见故障之一,现有±800 k V特高压换流站A5000型换流阀晶闸管击穿故障处理方案存在耗时不稳定、处理环节复杂等问题,进而造成换流阀停电时间延长,影响直流输电系统功率输送能力,针对A5000型换流阀晶闸管击穿故障处理方案进行优化,提高了该型号换流阀晶闸管击穿故障的处理效率,缩短了换流阀停电时间,可进一步保障直流输电系统功率输送能力。     

基于5英寸晶闸管的±800 kV特高压直流输电换流阀组件的研制

许继柔性输电系统公司借鉴超高压换流阀组件的成熟技术,研制出了基于5英寸晶闸管,额定电流为3125A的特高压换流阀组件,并对其进行了相应的例行试验。试验结果表明,该组件的特性完全满足±800kV特高压换流阀的要求,从而为±800kV特高压换流阀的成功研制奠定了基础。     

基于多状态数据均衡与XGBoost的特高压换流阀运行状态评估

为减少直流系统停运与检修时间,提高换流阀运行的稳定性,提出一种基于多状态数据均衡与极端梯度提升(extreme gradient boost,XGBoost)的特高压换流阀状态评估方法.首先,针对晶闸管换流阀的主要部件,提取晶闸管组件、阀冷却组件、阀避雷器以及外部环境等4类特征指标;然后,提出一种基于孤立森林与合成少数...     

基于非对称IGCT的PWM整流器换流分析与试验

基于非对称集成门极换流晶闸管(IGCT)的脉宽调制(PWM)整流器具有可靠性高、导通损耗小和易于实现有功与无功解耦控制的优点,是高压输电线路直流融冰的新选择。针对非对称IGCT的PWM整流器,根据不同状态的换流阀承受电压,建立了整流器的等值分析电路。基于等值分析电路,开展了换流阀的换流分析,研究了存在的过电流关断电压峰值。在此基础上,提出了换流阀的参数设计方法,研制了基于IGCT的换流阀,搭建了过电流关断试验和串联均压试验的试验平台,开展了物理试验研究,结果表明,所设计的参数满足IGCT安全工作要求,而且具有良好的动态和静态均压效果。     

特高压直流输电换流阀TFM板误触发原因分析及解决方案

TFM板是直流输电换流阀组件的核心元器件,用于触发晶闸管并实时监测晶闸管的状态,对晶闸管进行保护。近年来曾发生过手动紧急闭锁换流阀后,再次对其进行充电时晶闸管误触发导通的事故。对该事故进行分析研究,通过试验、仿真、故障复现等方式找到误触发导通的原因,提出合理的优化解决方案并应用于进行工程,有效避免了类似事故的发生,提高了换流阀的可靠性。     

换流阀故障定位可视化方法研究

<正>基于现有换流阀故障定位系统存在OWS报文不能及时体现换流阀故障位置、监控界面缺少换流阀可视化模型及无法监控所有晶闸管的实时运行状态等问题,研究了一种新的换流阀可视化故障定位方法,并基于该策略设计出换流阀可视化故障定位系统。该系统可以直观显示故障换流阀的位置,便于运维人员进行进一步处理。     

晶闸管换流阀反向恢复特性建模及阻容参数优化设计

晶闸管换流阀作为特高压直流输电的核心设备,其阻容参数设计关系到换流阀的性能乃至整个直流输电工程的安全可靠。基于晶闸管反向恢复电流的指数衰减模型,建立了换流阀关断时刻的数学模型,求解出晶闸管换流阀的反向恢复电压计算公式,总结出阻容参数对反向恢复电压过冲的影响规律。同时考虑关断时刻电压下降率、开通时刻电流上升率以及阻尼损耗等性能指标的限制,提出一种换流阀阻容参数的优化设计方法。在PSCAD/EMTDC中搭建12脉动换流器模型,对阻容参数的优化设计结果进行了仿真验证。     

基于故障波形特征的换流阀短路故障定位分析

基于实际在运特高压直流工程模型的实时数字系统仿真（real time digital simulator,RTDS）模拟整流侧和逆变侧换流阀不同区域故障点,分析阀区不同典型故障点产生故障波形特征并给出8种快速判据,同时重点分析单阀短路故障时三种故障时刻下故障波形特征,最后提出一种基于故障波形特征的换流阀短路故障点快速定位方法,在工程现场故障分析时能够快速分析定位故障阀,具有重要工程实际应用价值。     

向家坝—上海特高压直流输电换流阀塔水路的分析

纵观目前国内已投运和在建的18个直流输电工程,关于直流停运的事故原因中,由于直流输电换流阀水冷系统故障而停运几乎占到所有事故原因的1/3。笔者主要通过对800 kV向家坝—上海直流输电工程复龙站换流阀塔内水路结构改进的描述,以及分析向家坝—上海直流输电换流阀中与贵州—广东500 kV直流输电换流阀的区别,希望能够对今后直流输电换流阀的设计提供一些经验和方法。     

±1100kV/5000A换流阀在交流系统故障时的运行能力分析

笔者介绍了±1 100 kV/5 000 A换流阀的基本结构,分析了在交流系统故障时限制换流阀运行电流的因素。当交流系统出现对地故障时,就会引起换流站交流母线电压降低,从而影响换流阀的运行条件。以西电电力系统公司自主研制的±1 100 kV/5 000 A换流阀为例,通过主回路参数的计算及晶闸管结温的计算结合实际运行工况分析了±1 100 kV/5 000 A换流阀在交流系统故障时的运行能力。     

扎鲁特—青州±800kV特高压直流输电工程运行特性分析

对蒙东扎鲁特—青州±800 kV/10 000 MW特高压直流输电工程主电路设计和运行特性进行仿真分析。根据现有直流工程设计方法及本工程特点,给出了两端换流站一次设备的主要参数,建立了该工程整体PSCAD仿真模型,进行了双极全压和双极降压70%运行方式下系统运行特性的仿真计算,验证了主电路参数设计的正确性。进行了整流侧三相短路、逆变侧两相短路和换流阀短路故障时的仿真计算,分析了系统故障情况下的运行特性。研究结果为该特高压工程后续各项研究提供了参考。     

直流输电阀电抗器绝缘耐受试验的研究

通过对阳极饱和电抗器的绝缘耐受试验回路和试验方法进行研究,精确、可靠地对ETT（电触发晶闸管）、LTT（光触发晶闸管）换流阀用阳极饱和电抗器进行了以1次/s的速率持续8 h施加冲击电压的绝缘耐受试验。试验结果为超、特高压直流工程换流阀的设计提供了可靠的计算数据和设计依据,供工程技术人员参考。     

直流输电系统紧急停运方式对系统过电压的影响

基于云广±800kv特高压直流输电工程的参数,研究了直流输电系统在最高电位换流变阀侧对地故障、逆变站闭锁而旁通对未解锁、逆变站交流电源丢失等三种故障工况下紧急停运方式对系统暂态过电压的影响,紧急停运方式包括移相、投旁通对闭锁和直接闭锁。分析结果表明,对于整流站换流变阀侧以及直流线路故障而言,采取故障后移相方式与直接闭锁相比可以更好地降低阀上的过电压;对于逆变站意外闭锁类型的故障,整流站5ms内移相的紧急停机策略可以显著降低逆变站极线上的过电压水平;逆变侧交流系统严重故障时,逆变站10ms内投旁通对的紧急停机策略可以最大限度降低高端换流变压器阀侧过电压水平。     

七电平电流源型换流器无源逆变试验与分析

普通晶闸管换流阀无关断电流的能力,需要借助电网电压完成换相,不适用于没有交流电网的无源逆变电路.为了将晶闸管换流阀应用于柔性交直流电网,以并联十二脉动晶闸管换流器为前级,以七电平直流电流分配单元为后级构成级联型电流源逆变器.七电平直流电流分配单元不仅实现了对直流母线电流的动态平均分配,而且形成了周期性的直流电流过零点,为十二脉动晶闸管换流器提供零电流换相条件,从而实现晶闸管换流阀的强迫换相.实现强迫换相的晶闸管换流阀外特性相当于全控型逆阻器件,因此换流器可实现无源逆变.在对电路拓扑、调制方法进行详细分析的基础上,设计了额定功率为0.5 MW的七电平柔性直流换流器试验装置,以三相电阻为负载,进行了无源逆变试验.试验结果验证了大电流工况下,晶闸管换流阀与多电平直流电流分配单元协同作用实现晶闸管换流阀受控关断的可行性和可靠性.     

特高压直流故障的快速精细化静态安全分析

特高压直流相关的单回或多回直流闭锁故障可能存在严重静态安全问题,需要进行在线分析计算。目前采用动态潮流方法难以快速准确模拟故障后安控装置动作,文中按照安控先动作、发电机一次调频随后动作的时序,通过估算最低频率采用准静态方法模拟安控装置动作,进而计及一次调频特性获得预想故障下节点有功注入变化;针对直流控保无功电压控制模拟结果不准确问题,在计算中考虑换流站交流母线节点类型的转换逻辑,避免节点类型转换振荡,同时分析了无功电压控制模拟对潮流收敛性的改进,并通过某实际电网的算例验证了方法的有效性。