特高压直流输电圆环型接地极电流场计算

在特高压直流(UHVDC)输电接地极设计过程中,需要对接地极附近的电流场进行计算。为此,介绍了基于电阻网络模型的高压直流输电圆环型接地极电流场的计算方法。首先将接地极场域在三维空间内分割为若干单元,每个单元等效为系统中的1个节点,通过6个等值电阻与相邻单元节点连接;然后将所有单元节点相互连接,构成1个电阻网络,从而将电流场计算问题转化为对电阻网络的求解问题;最后求解电阻网络,得到节点电压,并根据节点电压计算跨步电压、溢流密度等电流场相关参数。在同等条件下,将该算法与ANSYS仿真得到的电流场计算结果进行对比,结果偏差较小,验证了该算法的正确性。     

基于两相电源的高压直流输电线路分布参数计算方法及直流工程的应用研究

为解决高压直流输电线路单位长度分布参数的测量问题,建立了双极直流线路的分布参数模型,在线路末端分别处于对地开路和短路接地的边界条件下采用两相电源系统测量线路阻抗参数,在此基础上推导了高压直流输电线路单位长度分布参数计算的新方法.在等效直流输电线路1 000km的实验模型上对比分析了不同干扰信号下测量结果的最大误差为1.89％,验证了方法测量精度的有效性;通过普洱至广东特高压直流输电线路及接地极线路、牛寨至广东同塔双回直流线路现场参数测试结果表明:耦合参数小于导线自参数,零序电阻、零序电感分别大于正序电阻、正序电感,但零序电容小于正序电容.线路实验模型和工程实践应用验证了基于两相电源的高压直流输电线路分布参数计算方法的正确性和有效性.     

高压直流接地极线路故障特性仿真及其 故障测距新算法研究

高压直流输电系统可用大地构成输电回路,接地极系统运行方式复杂。建立了±500 kV直流输电系统仿真模型,分析了接地极线路故障时的运行特性,并针对接地极线路单线短路故障,提出了一种基于贝杰龙模型的接地极线路故障测距新方法。利用故障后首端电压和两出线电流推算沿线电压分布,根据故障点或极址点为全线电压最小值的特点构造故障测距函数,计算出故障距离。PSCAD/EMTDC仿真计算结果和工程实例表明,该算法可在接地极全线范围内实现故障定位,且具有较高精度。     

直流输电大地电流对交流系统影响的网络分析算法

直流输电系统单极大地回路运行方式导致电网部分变压器振动加剧,噪声增大,影响了设备安全。为此,以直流接地极与交流接地极存在一定强度耦合的观点分析了电网变压器直流偏磁事例,在此基础上提出变压器中性点直流分量的网络算法。算法应用黑箱理论,将复杂的大地电流场计算变换为电路计算,将电场-电路交替问题演化成纯电路问题,使分析简化。同时,提出了交流接地极源极与受极的概念,有助于从理论及工程应用层面分析直流大地电流对交流电网的影响。     

参数失谐对基于滤波器的高压直流输电系统直流侧谐波电压测量的影响

将测量的高压直流输电系统直流侧滤波器电流进行傅里叶分解得到各次谐波电流,结合滤波器已知的阻抗-频率特性计算得到直流侧的谐波电压。推导了采用常规直流单调谐滤波器时谐波电压测量误差与参数失谐度之间的关系,分析了不同元件的失谐度对各次谐波电压测量的影响和谐波电压测量误差对滤波器元件参数失谐的灵敏度。仿真计算结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

特高压直流输电直流侧高频干扰及滤波器型式

为解决特高压直流输电系统在直流线路和接地极线路上产生大量的高频谐波,以特高压直流输电系统每极2组12脉动换流器串联的换流器为例,深入分析了特高压直流输电换流站产生电力线载波干扰和无线电干扰的机理;探讨了换流站直流侧高频谐波的规范要求,针对直流极线和接地极线上PLC/RI滤波器的多种组合方式,采用谐波分析软件HAP计算了直流极线端部和接地极线端部的总PLC及总RI干扰水平;提出了抑制特高压直流输电直流侧高频干扰的滤波器配置方案。     

两电平VSC-HVDC系统直流侧接地方式选择

基于开关函数法对两电平电压源换流器型高压直流（VSC-HVDC）系统进行了建模,分析了正弦脉宽调制（SPWM）时VSC的谐波特性,指出零序的载波频率次谐波电压、电流是VSC交流侧的主要谐波分量,推导了该零序谐波电流经开关函数中的基波分量作用后将在直流侧形成载波频率次不平衡谐波电流。发现了直流侧不平衡谐波电流流通路径与直流侧的接地方式密切相关,只有VSC-HVDC系统两端直流侧都接地,直流侧不平衡谐波电流才能通过本端直流侧接地点和交流侧高通滤波器接地点流通而被限制在本地,否则该高频谐波电流将在输电线路上流通,从而引发一系列危害。在PSCAD/EMTDC下搭建VSC-HVDC系统进行了仿真分析,验证了以上结果,提出了两电平VSC-HVDC系统需要采用两端直流侧都接地的拓扑结构。     

交流背景谐波对MMC多端直流的影响分析及抑制策略

连接弱交流系统是基于模块化多电平换流器(MMC)的多端直流输电系统的重要应用场景之一。然而,弱交流系统更易受到谐波扰动的影响,该交流系统中的非线性设备可能形成总谐波畸变率偏高的背景谐波电压,这些背景谐波电压将在MMC的三相桥臂中产生正序、负序及零序电压分量及相应的电流分量。在一些极端情形下,某些频率的谐波将会引起直流网络的谐振,导致直流网络的谐波含量显著增大,并通过直流网络传播到其他互联的交流系统中。因此,本文首先从理论上分析了交流系统电压背景谐波对MMC桥臂电压的影响,获得了谐波传递规律;在此基础上,设计了利用MMC子模块储能能力的抑制直流侧谐波的附加控制策略。在PSCAD/EMTDC中的仿真表明,本文所提出的控制策略能有效阻断背景谐波向直流网络的传播,避免直流网络由于背景谐波产生谐振现象。     

直流输电接地极土壤模型建立及地下电流分布研究

针对高压直流输电地下电流问题,通过对大地土壤结构的分析,建立了三层土壤结构模型,并应用拟牛顿法对不等距温纳四极法测量的土壤结构参数进行了优化计算。在此基础上计算得到了直流输电接地极极址附近地下电流和电压,研究了接地极电流在四川向家坝水电站周围的大地土壤中的散流情况,并针对溪洛渡、向家坝水电站的直流输电线路接地极极址的选择给出了建议。     

直流接地极电流对输电线路接地构件的腐蚀影响研究

研究直流接地极电流对输电线路接地构件的腐蚀影响,并对三峡－华东直流线路的接地极电流对周边电力线路的塔基、拉线锚桩可能靠民的腐蚀进行分析计算,提出减小地电流的防护措施。     

可选择谐波型有源电力滤波器的闭环控制和实现

在可选择谐波型有源电力滤波器的基础上,着重分析谐波电流和逆变器直流侧电压闭环控制方法的控制要点和实现要点,在检测环节中加入相位补偿角以补偿系统的检测环节和电流闭环中固有的时延影响等.最后给出了控制器为DSP TMS320F2812的系统构成以及仿真和实验结果,验证了所提出的谐波检测以及电流和直流侧电压闭环控制方法的正确性.     

高压直流输电非解耦线路模型改进算法

分析同塔双回直流输电工程直流侧谐波电流计算的难点。针对分序算法对耦合极线数存在限制这一问题,采用具有普遍适用性的高压直流输电多相耦合线路非解耦模型算法,并对此模型算法进行改进,通过改变线路导纳矩阵级数展开方法,避免了高频时级数项数增加的问题,在保证精度的前提下简化了计算;同时为确保导纳矩阵级数的收敛性,对线路进行了分段处理。在同等条件下,使用该算法与Matlab计算得到的分段线路导纳矩阵以及PSCAD/EMTDC仿真得到的线路谐波电流值进行对比,结果偏差较小,验证了算法的正确性。     

换流站特征谐波电流时域分段快速算法

为给直流输电工程中交流滤波器设计提供谐波电流源,提出了交流侧特征谐波电流时域分段算法。该算法可以综合考虑实际HVDC工程中直流侧平波电抗器、直流滤波器、线路及对侧换流器,且分段考虑换相和非换相期间,因而能够充分计及直流线路侧纹波对交流侧特征谐波电流的影响,结果适用于不同负荷水平下的特征谐波电流计算,同时避免了迭代,计算速度快。对一个实际HVDC工程用该方法计算并与PSCAD/EMTDC时域仿真结果比较,表明该算法具有很高的准确性,运算效率高,能够很好地满足实际工程设计要求。     

三相整流桥直流侧并联型有源电力滤波器

针对不可控三相二极管整流桥，提出了一种三相直流侧并联型有源电力滤波器拓扑结构及其控制策略，该滤波器由工作在工频的3个低频开关和两个串联的双向Boost电路构成。控制策略采用无需进行谐波电流检测和计算的单周控制方法，可抑制整流桥前端注入电网的谐波电流，使整个整流桥装置从电网吸收的电流接近正弦波，功率因数近似为1。与传统的交流侧有源电力滤波器相比，可以减少高频有源开关的数量，降低成本；与功率因数校正器相比，仅处理负载电流中的谐波分量，可减小谐波治理装置的额定容量。仿真和实验结果证明了所提方法的正确性。     

A novel active power quality compensator topology with DC voltage balancer for electrified railways

This paper proposes a novel active power quality compensator (APQC) topology with a DC voltage balancer for electrified railways. The APQC is composed of a three‐leg structure with two common DC capacitors. Two legs perform as two half‐bridge inverters, which compensate the unbalanced active, reactive, and harmonic currents on the source side in the traction substation. The third leg controls two common DC capacitor voltages with a small amount of the output currents. Therefore, the current rating of the third leg can be reduced as compared to that of the already proposed three‐leg structured APQC. In the control algorithm of the two half‐bridge inverters, a strategy based on constant DC capacitor voltage control is used, which does not need any calculation blocks of the unbalanced active, reactive, and harmonic components of the load current to perform the APQC operation. Thus we offer the simplest algorithm for the proposed APQC. The basic principle of the proposed APQC topology with the DC voltage balancer is discussed in detail, and then confirmed by digital computer simulation using the PSIM software. A prototype experimental model is constructed and tested. Experimental results demonstrate that the proposed APQC can achieve balanced and sinusoidal source currents on the primary side of the Scott transformer in traction substations for electrified railways. © 2013 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

变压器发生直流偏磁时的谐波分析和治理

介绍了一种计算变压器直流偏磁时绕组励磁电流的数学模型，对励磁电流进行傅立叶变换后。计算得到各次谐波分量。对单相交流变压器绕组流过不同直流电流时变压器绕组的励磁电流各次谐波分量的含量和变化规律进行仿真研究，并探讨优化选择500kV变压器低压侧无功补偿电容器组参数配置的原则．有效吸收变压器产生的谐波，防止无功补偿设备发生谐波放大而损坏电容器设备。     

AC-DC-AC变换器的直接谐波计算及其可行性

为了简化AC-DC-AC变换器复杂的谐波计算过程,采用直接谐波计算对变换器进行了谐波分析。根据谐波向量及其序量特性研究了变换器系统中PWM逆变器的电压电流传递规律,并由此获得整个AC-DC-AC变换器的直接谐波计算方法。该法可由供电端交流电压求得同侧各次谐波电流的向量表达式而勿需交流侧和直流侧的迭代过程。对该算法进行了时域仿真验证,对直接谐波计算的可行性分析证明该法算法简单,步骤明确,尤其适用于干线电压畸变小、变换器多的场合。     

Three-phase four-wire shunt active power filter based on the SOGI filter and Lyapunov function for DC bus control

The three-phase four-wire shunt active power filter (SAPF) was developed to suppress the harmonic currents generated by nonlinear loads, and for the compensation of unbalanced nonlinear load currents, reactive power, and the harmonic neutral current. In this work, we consider instantaneous reactive power theory (PQ theory) for reference current identification based on the following two algorithms: the classic low-pass filter (LPF) and the second-order generalized integrator (SOGI) filter. Furthermore, since an important process in SAPF control is the regulation of the DC bus voltage at the capacitor, a new controller based on the Lyapunov function is also proposed. A complete simulation of the resultant active filtering system confirms its validity, which uses the SOGI filter to extract the reference currents from the distorted line currents, compared with the traditional PQ theory based on LPF. In addition, the simulation performed also demonstrates the superiority of the proposed approach, for DC bus voltage control based on the Lyapunov function, compared with the traditional proportional-integral (PI) controller. Both novel approaches contribute towards an improvement in the overall performance of the system, which consists of a small rise and settling time, a very low or nonexistent overshoot, and the minimization of the total harmonic distortion (THD).     

电网对地分布电容对零序直流选择性漏电保护性能的影响分析

运用状态空间建模方法研究了目前国内广泛关注的零序直流选择性漏电保护中电网对地分布电容对支路检测信号零序直流选择特性的影响。首先根据整流管的工作特性建立了任意工频周期内检测电流的电路模型，用状态变量法推导出各检测电流的数学表达式；然后用谐波分析法对各检测电流进行谐波分解和幅值计算，并得到其波形。结果表明：正常取值范围内的分布地容对分支检测信号的选择特性影响很小，并且与不考虑电容影响时一样，当漏电阻值降到3.3 kW以下时，其选择特性更加显著。