大功率电力电子装置等效试验方法及其在电力系统中的应用

大功率电力电子装置核心组件试验的目的是验证其符合设计准则,并确保大功率电力电子装置在正常及故障条件下都能完成预定的工作目标而不至于损坏或影响到所接入的电力系统。随着电力电子装置在电力系统中的广泛应用,大功率电力电子组件的试验技术已成为电力电子技术发展和工程应用极其重要的组成部分。电力电子装置容量的日益提高使得很难直接在电力系统中进行试验,等效试验成为必然的选择。由于其自身的高度复杂性,大功率电力电子组件等效试验方法的研究通常比传统电力设备更复杂、难度更大。大功率电力电子组件试验等效分析的目的是：首先从机理上保证在一定的试验条件约束下,试验方法及试验装置产生的电流、电压、机械和热应力等应与被试电力电子装置在实际运行中所遇到的各种工况具有等价效果;其次是利用必要的试验条件对试品耐受能力作出合理的评价。文章重点对大功率电力电子装置的等效试验机理、等效试验方法和技术应用进行了全面研究,相关研究成果已成功地推动了灵活交流输电技术和高压直流输电技术的工程化进程,为电力系统电力电子技术在中国电网成功应用奠定了重要的理论基础和实验平台。     

大功率电力电子装置试验方法论

大功率电力电子装置试验研究一直处于比较混乱的状态,需要在方法论的层次找出其内在规律.本文分析了大功率电力电子试验及其方法论的哲学内涵和外延,阐述了试验活动的范围、模式,试验方法的本质特征、结构和分类、目标和层次的确定,试验的历史观和发展观,试验中的数学、系统方法论、试验方法的运用以及试验方法等效分析和试验评估,揭示了试验的一般方法和规律,为大功率电力电子装置的试验和应用提供了哲学高度的理论基础.     

相似理论在大功率电力电子装置试验中的应用

大功率电力电子技术的产业化需要强有力的试验支持，而容量不断增长的设备很难直接在电力系统中进行试验，必须采用等效的方法和试验系统。因此试验等效性的研究尤为重要。相似理论是描述各种现象相似原理的学说。该文将相似理论的原理和方法应用于大功率电力电子装置试验的等效性研究，提供了一种新的手段。简单介绍了相似理论及其在试验等效研究中的应用；分别应用定律法、量纲法和方程法3种相似分析方法针对不同试验研究对象的特点进行了分析和研究，并给出了2个实例，根据不同的试验目的，2个实例中试品的相似处理也不同；最后应用相似畸变的概念，对等效误差进行了分析。     

一种用于新型大功率电力电子装置的高功率试验系统

大功率电力电子装置的测试和考核是保证装置在正常运行条件下以及故障条件下能完成预定的工作目标而不损坏和影响系统的运行。笔者介绍了一种用于新型大功率电力电子装置试验的高功率试验系统,详细说明了该系统的组成和试验能力。根据该新型大功率电力电子装置试验系统的功能需求,高功率试验系统将划分为三个功能试验区即功补试验区、变频试验区、整流试验区。各功能试验区将能够满足各类新型大功率电力电子装置的出厂试验和型式试验。该新型大功率电力电子装置试验系统将具有硬件结构可靠性高、操作方便和测量精度高等特点,可满足实际工程应用的需要。     

电力电子装置滤波电容容量的设计方法

由于工作在高频电力电子装置中的滤波电容等效容量会随着工作频率的增加而减小,而由滤波电容的等效电阻和纹波电流产生的发热量会随之增加。因此,合理选择高频电力电子装置的滤波电容容量是电力电子装置设计的一个必要环节。提出了根据纹波电流大小设计电力电子装置的滤波电容容量的一般方法,针对滤波电容中纹波电流与开关频率的关系,纹波电流与电容发热量的关系以及纹波电流对电容器寿命的影响,给出了详细的计算公式。这种滤波电容容量的选择方法对于通用变频器、大功率开关电源等应用场合具有一定的实用参考价值。     

限流器晶闸管阀过电流试验等效机理及方法

串联谐振型限流器晶闸管阀组件在开通和导通过程中要承受巨大的电流应力,而电力电子试验装置目前尚不能满足该故障电流试验的考核要求.文中在晶闸管阀运行工况分析基础上,提出了等效试验指标和等效试验方法.应用电力电子等效试验理论,研究晶闸管阀失效机理;建立过电流试验等效分析数学模型,提出等效试验指标;参考断路器短路电流试验方法,...     

电力电子装置高压阀的电介质试验

我国的电力发展战略需要大量使用电力电子装置,电网的安全稳定运行要求电力电子装置在投入前必须进行严格的试验。电力电子装置高压阀是电力电子装置的核心部件,也是最脆弱的环节,是试验的重点。为此介绍了大功率电力电子装置阀(SVC阀、TCSC阀、STATCOM阀和HVDC阀等)的电介质试验,包括IEC标准对试验的要求、试验装置、仪器、局部放电测量方法、测量仪器等。以莱阳钢厂晶闸管控制电抗器(TCR)型静止无功补偿(SVC)工程为例介绍了试验方法在实际工程中的具体应用,给出了试验波形。工程应用的结果证明了试验方法的实用性和有效性。     

大功率电力电子装置过电压保护技术综述

概要回顾和比较了几种常用于电力系统高压装置中的传统过电压保护设备如保护间隙、阀型避雷器和无间隙氧化锌避雷器等;简单叙述了无间隙氧化锌避雷器和晶闸管各自的过电压保护特点。在了解国内外一些大功率电力电子装置如直流输电装置、静止无功补偿装置、可控串联补偿装置等过电压保护技术发展现状的基础上,从电力电子装置本身的过电压保护技术,用电力电子技术对其他设备进行过电压保护两个方面,论述了当今大功率电力电子装置过电压保护的一些措施及其分类。最后,对大功率电力电子装置过电压保护技术进行总结和展望。     

DC/DC并联方案用于PWM整流器

根据电压型三相PWM整流器电路的特点，把常用于DC／DC并联所使用的外特性下垂，主从控制、自主均流和平均电流均流法的并联想用于PWM整流并联电路，通过理论分析发现几种方案都可行，且在大功率电力电子装置上有较好地应用价值。     

电力电子装置智能化研究综述

智能化的电力电子装置是建设智能电网与能源互联网的重要基础,对电力电子装置的智能化研究具有重要的现实意义。为了推进电力电子装置智能化理论研究和实用化研制,对目前电力电子装置智能化研究现状进行了综述。该文按功能不同对电力电子装置进行了分类,针对不同类别,分析了电力电子装置智能化的主要技术,如传感、通信、控制等方面的应用进展。在分析电力电子装置智能化智能监控、故障诊断、状态评估等研究方向的基础上,总结了电力电子装置智能化研究多方面的应用情况。最后对电力电子装置智能化发展趋势进行了展望,针对若干亟待解决的问题提出了研究建议。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

电解铝整流系统建模与稳流协调控制策略

介绍了大功率直流电解铝供电系统结构,建立了包括电解槽负载模型、饱和电抗器（ＳＲ）模型以及有载调压变压器（OLTC）的整流系统模型,提出了稳流协调控制策略：OLTC可对系列电流进行离散性的粗调,SR可在一定范围内实现对系列电流的连续性微调,两者结合能有效地解决机组投入与退出、阳极效应发生等大扰动下的稳流精确控制问题。基于电磁暂态分析软件包（ＥＭＴＤＣ）搭建了6机组整流系统,对网侧电压波动、负荷波动等工况进行了仿真分析,仿真结果表明：所提协调控制策略能保持直流系统处于最佳的运行状态,可实现电解铝生产过程中电流的平稳。     

基于先验方差的发电机惯量辨识数据质量评估

发电机惯量是电力系统频率特性分析与在线应用的重要参数。基于发电机正常运行时机端有功功率和频率的类噪声信号可对发电机惯量进行实时辨识。然而实测数据质量存在的缺陷,导致现有算法对实测数据辨识效果较差。为解决该问题,本文以谱分析与系统辨识理论为基础,通过参考系统估计、模型参数方差估计、惯量方差估计三个步骤,建立惯量辨识结果的先验方差统计量,在进行辨识前对类噪声数据段进行评价和筛选,提升了惯量辨识的准确度。基于仿真数据和实测数据的数据评估筛选结果验证了本文提出方法的有效性。结果表明,先验方差较小的数据段,惯量辨识的准确度较高。     

基于暂态相关性分析的小电流接地故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,接地点产生的暂态故障电流包含了整个系统中全部的暂态故障电流特征量。非故障线路的三相暂态电流主要表现为对地电容电流,考虑到系统中存在的电感影响,健全线路中的两相电流差非常小,且波形与自身的暂态零序电流明显不相关,而故障线路的两相电流差与其暂态零序电流表现出明显的相关性。利用这一特征,首先对母线电压进行小波变换,通过三相近似系数比例AR检测配电网是否发生了单相接地故障,并找出故障相;然后,运用相关性分析比较各条线路的两相电流差与零序电流的相关性,能够正确地选出故障线路,文章通过MATLAB/SIMULINK建模,验证了该方法的正确性。     

基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算

扩展卡尔曼滤波法(EKF)被认为是一种精度较高的电动汽车动力电池荷电状态(SOC)估算法,但是观测方程误差会对SOC估算结果带来影响。对EKF滤波过程进行改进,根据观测方程的误差对原EKF滤波过程增设动态卡尔曼增益修正系数,提出基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算法。仿真结果表明EKF法可以有效克服SOC初始值不准确所造成的估算误差,动态卡尔曼增益修正系数可以进一步减小由于观测方程误差造成的SOC估算误差,使估算误差保持在5%之内。     

多ARM协同架构的智能合并单元设计

为降低合并单元设备成本、增强其智能化和通用化特性,利用多ARM（高级精简指令集处理器）并行处理的优势来构建智能合并单元。采用灵活的模块化方式来进行总体架构的设计,通过光纤接口方式与其他智能电子设备建立基于快速以太网的双向通信,遵循IEC 61850通信标准进行采样值报文和GOOSE报文的高速网络化传输。结合数据处理和报文传输的要求,详细阐述了采样控制和开入开出控制等核心部分的软件处理流程。采样值及GOOSE传输等相关测试结果表明,该智能合并单元工作可靠而稳定,可满足智能变电站中合并单元在实时性强、可靠性高、通信流量大等方面的要求。     

East China Market in Dire Need of Three Major Breakthroughs

Since started as a pilot project of regional power marketin June, 2003, East China power market has been actively andsteadily progressing, and has promulgated in succession amarket establishing program, market operating rules andspecifications for the functions of technical support systems.The technical support systems have been built up by stagesincluding the master station system in East China region and     

12th International Conference on Electronic Measurement & Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China 7.16-19,2015 The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products