兼具STATCOM功能的混合型直流融冰电源

针对融冰电源性价比较低、装置使用具有较强周期性的问题,提出了一种兼具静止同步补偿器(STATCOM)功能的混合型大功率直流融冰电源。在对拓扑工作原理及拓扑工作切换过程进行分析的基础上,推导了STATCOM和直流融冰两种应用工况下,功率单元和系统主电路的等效电路和数学模型。对STATCOM和直流融冰两种工作模式下的调制策略、单元工作模式及其控制方法进行了研究与分析,提出了一种模块均衡控制方法。仿真和试验结果表明,所提出的混合型大功率直流融冰电源具有较好的直流融冰和无功补偿效果。仿真和试验与分析结果一致,验证了拓扑结构和控制方法的正确性。     

新型模块化多电平直流融冰装置

针对当前广泛应用的静止无功补偿型直流融冰装置存在的体积大、结构复杂、谐波污染和功能切换繁琐等问题,提出了一种采用全桥模块化多电平变流器的新型直流融冰方案。该方案将链式静止同步补偿器(STATCOM)的动态无功补偿能力和半桥模块化多电平变流器(MMC)的四象限运行能力结合在一起,同时输出直流电压,可宽范围连续调节,能够很好地满足直流融冰装置的应用需求,并有效避免上述问题。结合全桥模块化多电平变流器的结构特点,提出了兼顾直流融冰和无功补偿功能的控制方法,并通过数字仿真验证了所提技术方案和控制方法的有效性。     

一种提高星接链式STATCOM直流融冰电流的控制方法

分析了采用中性点相连的两台星接链式静止同步无功补偿器(STATCOM)的直流融冰方案中融冰电流较小的问题,最终提出了调制波饱和的控制方法,即增大直流调制波幅值,使得总的调制波饱和,从而提高每相H桥直流电压利用率、产生更大的融冰电流;同时理论论证了使用调制波饱和的控制方法而产生的谐波分量只会在两台STATCOM间形成环流而不会流入污染系统。最后在Matlab/Simulink环境下搭建仿真,证实了该方法的可行性和有效性。     

移动式10kV直流融冰兼SVG装置应用研究

针对雨雪冰冻灾害,提出移动式10kV直流融冰兼SVG装置。该装置选用基于全控型器件IGBT的静止无功补偿器(SVG),采用直流侧并联的方式,不依赖单个功率器件的串并联;通过模块化设计降低体积以利于实现移动化。介绍两种工作模式的工作原理及控制策略,并搭建系统仿真模型对提出的控制策略进行仿真。仿真结果表明该装置能够较好地实现融冰和无功补偿功能。     

基于混合桥臂的模块化多电平直流融冰装置

针对目前直流融冰装置存在的结构复杂、高次谐波污染严重等问题,提出了一种基于混合桥臂的新型模块化多电平换流器(MMC)直流融冰方案。方案采用上臂均由全桥子模块(FBSM)而下臂均由半桥子模块(HBSM)构成的新型结构。正常运行时,作为静止同步补偿器(STATCOM)实现动态无功补偿。输电线路覆冰时,可输出从零到设定值的连续可控直流电压和电流来实现融冰功能。首先,对混合桥臂MMC直流融冰的优点进行了介绍,分析了其数学模型和功率。其次,提出了混合桥臂MMC直流融冰的分级控制策略。最后,在PSCAD中搭建了混合桥臂MMC直流融冰模型,对方案和控制策略的可行性和有效性进行了仿真验证。     

线路交直流融冰技术综述

对目前国内外的输电线路电流融冰方法按交流和直流进行了分类总结。交流融冰可分为短路融冰和带负荷融冰;直流融冰按融冰对象是交流线路还是直流线路进行了划分。阐述了各种融冰方法的原理,重点介绍了交流短路融冰和直流融冰。通过对各种方法的适用范围、对系统的影响、操作难易等进行比较,得出直流融冰具有诸多优点,是未来的发展方向。最后,提出基于IGBT的直流融冰装置,该装置在非融冰期间可兼作STATCOM使用。     

线路交直流融冰技术综述

对目前国内外的输电线路电流融冰方法按交流和直流进行了分类总结.交流融冰可分为短路融冰和带负荷融冰;直流融冰按融冰对象是交流线路还是直流线路进行了划分.阐述了各种融冰方法的原理,重点介绍了交流短路融冰和直流融冰.通过对各种方法的适用范围、对系统的影响、操作难易等进行比较,得出直流融冰具有诸多优点,是未来的发展方向.最后,提出基于IGBT的直流融冰装置,该装置在非融冰期间可兼作STATCOM使用.     

基于电压源型换流器的直流融冰装置扩展功能研究

以交直流并联输电系统为仿真模型,研究了基于电压源型换流器的直流融冰装置非融冰运行时,扩展为静止同步补偿器(STATCOM)或者统一潮流控制器(UPFC)对电力系统的作用。作为STATCOM运行时,其对交直流系统的运行稳定性有良好支撑作用,既可提高直流系统传输极限又可抑制交流系统中出现的振荡;作为UPFC运行时,除具有STATCOM功能外还可以有效调节交流线路潮流,利用其功率调制可以对系统进行功率支援,改善交直流系统的性能。     

直流融冰及无功功率补偿系统研究

为进一步提升融冰装置性能,研究了兼备STATCOM动态无功功率补偿以及线路直流融冰功能的系统。该系统采用双链式STATCOM拓扑结构,采用动态无功电流跟踪技术以及中性点偏移的控制方式,实现动态无功功率支撑与线路直流融冰等双重功能。首先介绍了该直流融冰系统的结构,并详细研究了系统控制策略,根据系统应用的不同功能对其输出功率进行分析,同时搭建了基于EMTDC/PSCAD仿真模型对控制策略进行验证。最后,以12 MW直流融冰兼STATCOM系统为例制作了样机进行实验,论证了系统设计的可行性。     

一种直流分段架空地线融冰方案的设计与研究

针对由不同型号地线组成的长距离架空地线融冰问题,提出了一种长距离多分段架空地线直流融冰方案。研究长距离多分段地线融冰中普通地线及OPGW光缆的接线方式。为满足地线融冰电流与实际需要的融冰电流保持一致,提出了一种地线设计融冰电流计算方法。最后结合桂林站直流融冰装置与黎桂线架空地线具体参数,设计了黎桂线多分段架空地线直流融冰方案,通过PSCAD/EMTDC软件仿真分析与黎桂线地线直流融冰方案的工程应用,证明了该融冰方案的合理性与有效性。     

直流融冰覆冰线路全控直流融冰电源及其控制切换策略

针对现有融冰电源的状况,提出了一种新型的基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)斩波调压电路的电压源型换流器(VSC)功率单元级联直流融冰电源拓扑。对VSC功率单元的工作模式和级联型融冰电源的工作特性进行了分析,结合该电源的拓扑特点,提出了功率单元的单位功率因数脉宽调制(PWM)控制+6重移相斩波调压控制的新型控制组合策略。根据融冰电源的应用方法,提出了基于"一进两回"融冰接入方法的新型三相循环自动融冰控制策略,给出了切换方法并进行了详细分析,同时对直流侧故障策略进行了分析。实验结果表明,该融冰电源具有电压稳定可调、恒流输出的特性,可以有效完成自动融冰功能,电能质量参数明显优于现有其他类融冰电源。     

直流融冰系统保护配置与操作策略

基于电力电子整流技术的直流融冰装置,兼具直流融冰和静止无功补偿(staticvar compensation,SVC)功能,应用前景广阔。以复兴变电站直流融冰示范工程为例,对直流融冰系统的结构、特点进行了分析,提出了直流融冰系统的保护方案,包括:交流过流保护、交流欠压保护、阀短路保护、直流过流保护、直流欠压保护、直流断线保护、直流谐波保护以及桥电流不平衡保护,并给出了相应的操作策略。     

移动式全桥MMC型融冰兼STATCOM装置研制

本文对一种基于全桥型MMC的融冰装置进行了研究,他具有模块化、可扩展性强、冗余性高、生成直流电压范围广等优点,十分适用于直流融冰场合。本文首先分析了应用于融冰装置的MMC工作原理,然后提出了融冰装置的控制策略。为简化实验条件,提出了一种新型的额定电流零功率试验方案。并且研制了一台工业用移动式MMC融冰装置,并在该装置上实验验证了控制策略、额定电流零功率试验方案的有效性,成功实现静止无功补偿的功能。     

交直流线路融冰技术研究

对交直流线路融冰技术进行了研究,论述了我国交直流输电线路冰害季节电网的受损情况,明确了临界融冰电流、融冰时间和最大融冰电流的计算方法。本着不增加投资或少增加投资和投资后经济效益最大化的原则,对交直流输电线路分别提出了基于静止无功补偿器的交流输电线路融冰方法和策略、常规直流输电线路和特高压直流输电线路的融冰方法和策略,并对上述方法和策略的具体实施步骤进行了详细地分析,指出今后还需对不同气象条件下的覆冰机理、融冰时防止融冰闪络的措施、绝缘子串及铁塔融冰措施等方面开展进一步研究。     

500kV复兴变电站固定式直流融冰兼SVC试点工程的设计

固定直流融冰兼静止无功补偿(static var compensation,SVC)装置已成功应用于湖南电网复兴500kV变电站,该装置创造了容量最大、额定电流最大、融冰距离最长的世界记录。文章介绍了固定直流融冰兼SVC装置的技术方案与基本原理。根据工程实际情况,该装置的设计方案中采用了创新的线路融冰方式,多种合理优化的线路引接与短接方案以及技术经济相对合理的布置方式。     

换流变压器在直流融冰装置中的作用研究

直流融冰是目前最为成熟和可行的融冰手段之一。文章在现有直流融冰技术的基础上,通过对直流融冰的最小融冰电流、直流融冰功率以及谐波电压的研究,分析使用和不使用换流变压器对直流融冰装置和交流线路的影响,为直流融冰的应用提供了一个新的思路。结合四川电网某融冰工程项目,使用PSCAD/EMTDC软件仿真得出使用换流变压器的工程实际应用条件和限制范围,研究成果成功应用在四川电网直流融冰项目设计工作中,可供今后工程参考。     

高压大功率电网新型MMC-STATCOM结构 直流融冰装置研究

通过改进MMC-STATCOM结构可使其具有直流输出能力,实现高压大功率电网的直流融冰功能。运用三相模块化多电平换流器(Modular Multi-level Converter,MMC)的公共直流端以及MMC各相之间能量能够相互流动的特点,实现四象限运行,且模块化的设计适合用于高压、大功率的场合。应用耐压高,驱动功率小的电子注入增强栅晶体管(Injection Enhanced Gate Transistor,IEGT)作为功率子模块的开关器件,能够使装置容量得到更好的扩充,实现大电流的直流融冰和大功率的无功补偿功能。静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)也为无功补偿提供更准确和快捷的补偿能力。最后利用Matlab等仿真软件搭建三相MMC-STATCOM结构融冰装置仿真模型进行模拟仿真,结果证明此结构在电网中可稳定且快速地运行。     

直流融冰装置试验现状及改进对策

研究采用新研制的移动式试验装置对直流融冰装置进行大电流升流试验的可行性。分析采用纯电感负载对直流融冰装置进行大电流试验时存在的问题,研究一种直流融冰装置的移动式试验装置。通过仿真对该试验装置的参数进行了优化设计,并对直流融冰装置分别接纯电感负载和改进负载进行大电流升流试验情况分析、对比,验证了新试验装置的可行性。新试验装置能够对移动式及固定式直流融冰装置进行现场升流试验,并具有灵活性、普适性的特点,可节约变电站空间,避免重复投资。     

大容量融冰装置系统设计与仿真

为解决500 kV长线覆冰线路的融冰问题,设计了6脉波换流器并联的高电压、大电流直流融冰装置。由于6脉波换流器工作时产生大量的谐波以及融冰运行中需要电网提供大量无功,为此提出了固定式滤波器FC+TSC(晶闸管投切电容器)的谐波治理和无功补偿方案。根据无功需求和谐波分析,给出了FC滤波器参数设计。并对加入FC+TSC和无治理装置的仿真结果进行了对比,验证了系统方案和参数的正确性和有效性,满足了电网的标准要求。