基于高频激励法的输电线路融冰激励源研究

针对当前输电线路融冰技术的缺陷,国外有学者提出了一种在线高频激励融冰方法。此方法具有可实现在线融冰、融冰电流小和融冰效率高等优点,但成套融冰设备未得到深入研究。为推进此融冰方法在输电线路中的实际应用,提出一种针对500 kV交流输电线路的移动式高频融冰激励源设计方案,重点分析并计算了移相变压器与功率单元相关参数,并运用MATLAB对级联式高频激励源进行仿真。结果表明,此方案可行且具有谐波含量低、输出电压稳定等优势。     

输电线路中频融冰频率与热功率均匀度分析

输电线路的覆冰会引发线路过负载、绝缘性能降低、杆塔倒塌、导线舞动等事故,而主流的短路融冰方法都存在着不可克服的缺陷;为此在高频激励新型输电线路融冰方法基础上,针对其在冰层介质损耗角正切值较小时电源频率过高的问题,提出了以牺牲一定融冰热功率均匀度为代价的中频融冰方法。首先基于均匀传输线理论,以长为100 km、电压等级为220 kV输电线路为例,搭建覆冰线路均匀传输线等效电路模型;继而分析沿线电压、电流和功率因数分布规律以及融冰频率与热功率均匀度的相互影响;最后提出输电线路中频融冰最佳电源频率的确定方法。仿真结果验证了所提方法的有效性与实用性。     

高频融冰激励电源及其控制策略的研究

高频激励融冰是一种新型输电线路融冰方法,利用覆冰在高频电场下是有损电介质和高频电流的集肤效应的共同作用对线路进行融冰,高频融冰激励电源是该融冰技术的关键装置。文中研究了一种5kHz高频融冰激励电源,通过逆变模块并联实现系统大容量的输出。常规SPWM较难实现高频率的输出,利用了载波相移技术产生逆变器开关的驱动信号,降低开关的工作频率,提高电源的输出频率。提出了一种电压电流双闭环加环流抑制的控制策略,电压外环保证电压稳定输出,电流内环采用电感电流反馈,改善了系统的动态响应,环流抑制环抑制各模块间的环流,提高了模块的功率分配均匀度。仿真验证了激励电源的设计和控制方法的可行性。     

一种5kHz逆变串联型高频激励融冰电源及其控制策略研究

输电线路覆冰会危害电力系统安全稳定运行,高频激励融冰作为一种新型的融冰方法,具有可在线融冰的技术发展前景。高频激励电源是该融冰技术的核心装置,文中研究了一种5kHz高频激励融冰电源。通过H桥功率单元模块串联实现大功率的输出,采用载波相移调制技术降低开关频率,增大逆变器的输出电压及功率。提出了一种在双闭环控制的基础上增加一个电压幅值外环的控制方法,有效地改善了系统的动态性能和稳定性,消除了系统静差,得到了良好的输出波形。仿真验证了高频激励电源设计及其控制方法的可行性。     

输电线路高频融冰大功率激励电源设计与控制方法

本文设计了一种高频融冰大功率激励电源模块化结构。输入侧应用多重化PWM可控整流和功率单元输入载波相移技术,对输入谐波和功率因数控制;组合逆变器采用相移SPWM技术以克服大功率开关器件开关频率低无法输出高频的难点,并采用输入均压、输出均流的控制策略,各单元间通过均压、均流母线相互通信,抑制了功率单元并联结构产生的环流。搭建的融冰电源仿真试验结果表明:该融冰激励源输出频率可达到40 k Hz,输出电压稳定,谐波含量少,控制方便,为输电线路新型融冰装置研发提供了技术参考。     

输电线路外施中频电源融冰技术

基于传输线理论,建立了覆冰输电线路外施中频电源融冰技术的理论模型,给出了最佳融冰频率的确定方法。针对不同的覆冰介质损耗角,计算了最佳融冰频率、热功率沿线分布、功率均匀度及电源功率因数等技术指标。研究结果表明,该融冰技术具有融冰功率沿线分布均匀度高、中频融冰电源功率因数接近1的优点。     

输电线路激励融冰的阻波方法研究

高频高压激励融冰是一种实现输电线路在线不停电融冰的方法,然而在输电线路应用高频高压融冰的技术中,既产生激励融冰的高次谐波,又由于激励源内部的电力电子元件产生大量的低次谐波会降低电能质量。对此,针对一种18 kV/40 kHz高频高压激励融冰方法设计一套线路阻波方法,在输电线路两端串联接入高频阻波器,采用单频阻波器原理将40 kHz的高频信号限制在高频融冰通道内;对于激励源产生的低次谐波则利用并联有源电力滤波器,确保电能传输质量。仿真结果验证了该高频融冰线路阻波方法的可行性。     

基于电磁-热耦合场的输电线路高频激励融冰分析与计算

覆冰事故是影响架空输电线路安全运行的重要因素。根据架空输电线路高频激励融冰的原理分析,建立了输电线路电磁-温度场二维有限元分析模型,确定耦合场的边界条件,求解得到输电线路内部磁场分布情况。将得到的焦耳热和介质热作为热源直接转化到热场模型中计算分析,并采用有限元ANSYS软件仿真求解出覆冰输电线路温度随施加激励时间的分布情况。此外,基于此模型通过仿真分析得出不同的外界因素对高频激励融冰时间的影响规律。该研究成果为高频激励融冰技术应用于输电线路融冰提供一定的参考价值。     

基于等效电感的高压线路高频融冰方法研究

现有高频融冰方法的高频电源必须安装在融冰线路的中点,而线路的中点大多位于偏远地区,设备安装难,运行维护不便,因此提出了基于等效电感的高压线路高频融冰方法。该方法将常规电抗器作为等效电感替代高频电源一侧的长距离输电线路,融冰电源输出高频电流,产生的焦耳热集中于导线表面,实现融冰。高频电源安装在变电站内,安装、使用方便,成本低,可及时响应电网指令。以220 kV及500 kV电压等级的100 km输电线路为参考对象,设计了高频电源的输出参数。参数计算结果表明,高频电源性能指标在合理范围内,可实现在线融冰。     

一种兼具融冰功能的柔性直流输电换流站的研究

基于电压源型换流器的双端柔性直流输电换流站在直流侧直接连接,其直流调压与功率控制相互耦合,同时输电线路存在冬季覆冰的问题。在对现有柔性直流输电换流站分析的基础上,提出了一种兼具融冰功能的柔性直流斩波输电换流站方案。该换流站采用电压源换流器(voltage sourceconverter,VSC)单元级联方式,在直流侧用斩波器控制2个换流站的直流侧电压差来控制输电功率,并可作为直流融冰电源进行线路融冰。在分析该换流站电路拓扑的基础上,推导了换流器的数学模型,得到了换流器单元的等效电路;按运行状态分类研究了该换流站的控制策略,讨论了换流站在不同工作模式下的控制方式,并研制出试验样机。试验结果表明,换流站可应用在中小型柔性直流输电以及电力线路融冰的工作模式,并可实现斩波直流输电以及直流融冰功能,从而验证了理论分析和系统的正确性和有效性。     

应用有限元法分析覆冰输电线路高频电源除冰方法

输电线路在冬季风雪的影响下,覆冰可能引发大范围的停电事故以及耗费数目庞大的修复或重建费用。目前世界上虽然有许多融冰方法,但效果均不佳。本文所介绍的高频高压激励融冰法是近年来涌现出的一种新的融冰方法。在高频激励下,覆冰会转变为一种有损电介质,从而引起自身发热,而且高频下导体中电流所具有的集肤效应将使焦耳热在导体与覆冰的交界面集中产生。通过调节频率,可以调节上述两种效应的综合发热效果并最终达到稳定发热与均匀脱冰的良好效果。最后,通过仿真计算得出,与传统的短路融冰法相比,高频高压激励融冰法具有更高的融冰效率。     

直流融冰技术的研究及应用

通过对目前常用的一些融冰方法介绍分析可知,直流融冰方法是最理想、有效的方法。分析了直流融冰技术的基本理论,计算出不同类型线路的融冰电流和所需电源容量。设计出容量不同的固定式和移动式融冰装置用于不同电压等级的交流线路融冰。根据计算的南方电网典型高压直流输电系统的线路融冰保线电流,提出了不改变主回路结构采用一极功率正送,另一极功率反送的运行方式对直流线路进行保线的方法。借助实时数字仿真系统解决了高肇直流输电工程线路保线运行方式的关键技术。研究成果成功应用于高肇直流输电工程中,保障了系统在冬季覆冰时的安全可靠运行。     

直流融冰技术的研究及应用

通过对目前常用的一些融冰方法介绍分析可知,直流融冰方法是最理想、有效的方法.分析了直流融冰技术的基本理论,计算出不同类型线路的融冰电流和所需电源容量.设计出容量不同的固定式和移动式融冰装置用于不同电压等级的交流线路融冰.根据计算的南方电网典型高压直流输电系统的线路融冰保线电流,提出了不改变主回路结构采用一极功率正送,另一极功率反送的运行方式对直流线路进行保线的方法.借助实时数字仿真系统解决了高肇直流输电工程线路保线运行方式的关键技术.研究成果成功应用于高肇直流输电工程中,保障了系统在冬季覆冰时的安全可靠运行.     

超高压输电线路直流融冰过程中接地故障定位技术

直流融冰技术是解决超高压输电线路覆冰问题的有效方法。由于融冰过程中冰水的掉落易导致输电线路的单相接地故障,研究了融冰线路的故障定位方法,以保障融冰过程的顺利进行及融冰设备的安全运行。首先对直流融冰系统的组成及整流器拓扑结构、控制策略进行了介绍并搭建了融冰系统的详细仿真模型。针对定电流控制方式下直流融冰线路的单相接地故障,通过对沿线电压分布的深入分析,提出了基于贝瑞隆模型的直流融冰线路接地故障定位方法。利用PSCAD/EMTDC仿真软件对融冰线路故障进行了仿真验证,结果表明该方法能够实现融冰线路接地故障的快速准确定位。     

一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法

直流输电线路故障时,高频故障暂态信号将沿线路向两端传播,线路对故障暂态信号高频分量有衰减作用。研究双极特高压直流输电线路频率特性,得到特高压直流输电线路对高频量有衰减作用,线路越长,衰减作用越剧烈的结论。研究基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路单端故障测距原理,推导出故障点距测距装置安装点的距离公式,得到基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路单端故障测距原理难以准确实现直流输电点线路故障测距的结论。研究基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理,推导出故障点距测距装置安装点的距离公式,提出频带衰减概念,推导出基于频带衰减的故障距离计算公式。建立云广特高压直流输电系统实际参数仿真模型,对提出的基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理进行仿真验证,仿真测距结果有较高的准确度。     

输电线路交流融冰方法应用现状及适用性分析

交流融冰在实际应用中存在一定的局限性,但能解决较低电压等级输电线路的融冰问题.在全面介绍几种输电线路交流融冰方法的基础上,对比分析各融冰方法的应用现状、适用范围、操作难度.通过对比分析得出:交流短路冲击融冰法的应用较为成熟,但要求系统有足够的无功电源;交流变压器融冰能够对线路中有严重覆冰的线段进行融冰;发电机零起升流融冰适合线径较小的重要输电线路;电容串联补偿通过补偿无功电源融冰;方式融冰与复合导线融冰能够在线路不停电时实施融冰.     

南方电网直流融冰技术研究

极端气候条件引起的输电线路覆冰导致输电 线路和杆塔的严重损害,这使得快速恢复送电变得 非常困难。为了防止这种情况的再次出现,进行输 电线路的融冰是一种很好的方法。与交流融冰法不 一样,在一定的环境条件下,直流融冰所需要的电 源容量仅决定于需要融冰线路的直流电阻和导线长 度。通过对南方电网各电压等级架空线路直流融冰 参数进行仔细分析和计算,提出了适用于南方电网 的交流输电线路的直流融冰技术方案,同时也对南 方电网直流输电线路和接地极引线的保线和融冰技 术方案进行了分析计算。     

特高压半波长输电线路绝缘配合深化研究

特高压半波长输电是实现大容量、远距离的一种输电方式,具有不用安装线路无功补偿装置以及不用建设开关站等优点,在中国有广阔的应用前景。绝缘配合的研究是半波长输电技术应用于工程建设的基础。首先,根据工频电压沿线分布,确定了特高压半波长交流避雷器的持续运行电压、额定电压及吸收能量;然后用污秽耐压法确定了线路绝缘子配置和空气间隙距离;最后确定了考虑功率波动时的绝缘配合情况。     

输电线路柔性直流融冰技术

为直流融冰技术在电网中的应用提出了一种新型柔性直流融冰技术。通过分析输电线路结冰情况的等效模型并研究融冰时的热交换过程,针对220kV输电线路计算出了线路融冰所需的保线电流和最大电流值。按计算结果的需求设计了基于可关断器件的新型柔性直流融冰电源。论述了该电源的主电路拓扑及其功率单元的等效电路,并对其相关的融冰控制策略进行了分析和研究。最后研制出一台全控直流融冰装置样机,并进行了现场试验。试验结果表明,该融冰装置可对直流输出电压进行柔性调节,融冰时的网侧谐波含量较低,在试验中仅3.16%。     

直流融冰装置整流技术的比较

输电线路覆冰会引起线路断线、杆塔倒塌、大面积停电等事故,给国民生活造成严重影响,直流融冰技术是解决线路覆冰的有效手段。介绍了直流融冰技术的原理以及目前已实际应用的三种直流融冰技术,并对三种整流技术的电路结构、特点及适用范围进行了对比分析,得出结论:基于二极管整流技术的直流融冰装置结构简单、成本较低,但是由于电压控制问题,只适用于中长距离线路融冰;基于晶闸管整流技术的直流融冰装置输出电压、电流可以连续调节,且可以作为SVC使用,是目前应用最广泛的直流融冰装置;基于PWM整流技术的直流融冰装置电能质量及无功特性较好,但由于成本及技术问题,目前仅在短距离、小容量融冰中有所应用。结论对直流融冰实际应用中装置的选择有一定的指导意义。