磁饱和式和变压器式可控电抗器应用比较分析

概述了磁饱和式可控电抗器(MCSR)和变压器式可控电抗器(TCSR)的基本结构和工作原理,详细分析了它们的控制特性,以超高压输电线路为例,应用动态无功补偿原理,采用工程设计方法,设计了MCSR和TCSR的电压控制系统,对电抗器的仿真模型及仿真参数进行了详细说明,重点介绍了两类电抗器触发脉冲的产生过程.仿真结果表明:磁饱和式和变压器式可控电抗器的功率都能够连续平滑调节,使线路末端电压在稳态时总保持为额定电压不变,而变压器式可控电抗器的响应速度更快.     

基于网侧绕组串联的磁控式可控高抗控制绕组结构改进

将单相磁控式可控高抗(MCSR)网侧分支绕组由并联改为串联结构能有效提升响应速度,但若直接将该方法应用于三相MCSR会造成主磁通严重畸变。基于传统三相MCSR的结构及工作原理,深入分析了直接将网侧绕组由并联改为串联后的MCSR各绕组电流和铁芯磁通的变化特征,揭示了主磁通畸变的原因在于没有偶次励磁电流通路。基于此提出了"两串三并式"控制绕组结构改进方案,在不改变各相控制绕组直流偏磁特性的前提下构造出了偶次励磁电流通路,将快速响应的单相MCSR结构推广至三相MCSR,数字仿真和动模实验验证了理论的正确性。     

超高压磁控式并联电抗器稳态特性

介绍了500 kV磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)的结构特点;阐述了MCSR的工作机理和稳态特性,并进行了试验验证。理论与试验表明,MCSR具有分段的伏安特性：在一定励磁条件下且电压较低时,MCSR电压、电流呈线性关系,随着电压的升高,电抗器电流增加的速度趋缓,MCSR进入恒流区;MCSR网侧绕组内几乎不含3k次谐波电流成分,各容量下各次谐波电流有效值不大于额定基波电流的3%;MCSR基波容量随着直流励磁电流的增加而单调增加,呈现略带饱和的线性关系,具有优越的控制特性。MCSR具有容量大范围连续可调、谐波含量小、稳态控制特性好的性能特点,可有效协调超高压、特高压电网限制过电压与无功补偿之间的矛盾,有着广阔的应用前景。     

超高压磁控式并联电抗器仿真建模方法

从系统角度分析了可控电抗器在超高压和特高压电网中的多种作用和应用前景;结合江陵换流站500 kV磁控式并联电抗器示范工程,分析了其磁路结构和工作原理,通过理论推导得出了磁控式可控电抗器的数学模型;在此基础上,提出了复杂磁路建模新方法--磁路分解法,并建立了磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)仿真模型。文章给出了10 kV MCSR原理样机的试验结果,并与软件仿真结果进行对比分析,验证了仿真模型的正确性。文中提出的磁路分解仿真建模法具有原理清晰、建模简便、模型精确、工程适用的特点,适用于电力系统电磁暂态计算,为超/特高压MCSR的分析提供了必要的仿真手段。     

基于对偶性的多柱式磁控并联电抗器建模新方法

本文中作者提出了一种基于对偶性原理的三相八柱式磁控并联电抗器（MCSR)仿真模型建模方法,并以一台出口海外的BKSFZT-30000/400型MCSR为研究对象,建立电磁暂态仿真模型。通过仿真得到稳态和暂态工作特性,并与实测结果进行对比验证。     

变压器式可控并联电抗器触发电路设计和实验

变压器式可控并联电抗器(TCSR)相对于电阻性和普通电感性负载而言,具有一定特殊性,要求设计的触发电路的同步信号选取端设置在电抗器的初级而不是次级,并且对两个反并联晶闸管对称性触发要求极为严格。此处利用单片机编程与模拟电路控制晶闸管触发相结合的方式,通过软件编程控制移相电压的大小,进而实现对触发延迟角的精确动态控制。实验结果表明设计并改进的触发电路能很好地用于TCSR的阻抗控制。     

750 kV磁控式可控并联电抗器本体保护研究

可控高压并联电抗器是超/特高压系统中重要的无功调节设备,新疆与西北联网第二通道工程鱼卡开关站在国内首次应用750 kV磁控式可控并联电抗器(Magnetically Controlled Shunt Reactor,MCSR)。MCSR本体结构特殊,运行方式灵活,对继电保护提出了更高的要求。分析了750kVMCSR的工作原理和结构,针对MCSR的本体保护关键技术进行研究,分析匝间保护、控制绕组和补偿绕组保护的关键技术,提出了MCSR本体保护配置以及智能化方案。     

磁控式并联电抗器动态自适应逆控制算法

提出一种磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)的非线性自适应逆控制系统的建模算法,采用“分解建模”的设计思想,将元件建模和动态系统辨识理论相结合,对MCSR的非线性元件部分和外在系统的动态影响分别建模。建立描述非线性磁路特性的逆对象方程,根据“阿贝尔定理”对非线性方程进行泰勒展开,以解析解形式求出控制系统需要的励磁电流,建立逆对象传递函数;针对外在电力系统与MCSR的相关性,建立时变参数的动态回归方程,以最小二乘法求出时变参数。已在电力系统全数字实时仿真装置(advanced digital power system simulator,ADPSS)中编程实现了控制模块的工程化应用,并以MCSR实际运行参数搭建算例,验证了控制系统的有效性和实用性。     

超/特高压磁控式并联电抗器合闸过程分析及其影响研究

工程经验表明,超/特高压磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)直接合闸会带来MCSR励磁系统直流母线过电压和对系统的谐波污染等问题,威胁设备自身及系统的安全,必须予以重视。针对上述问题提出了MCSR控制绕组带直流预励磁的合闸方案。基于新疆西北联网第二通道工程中的鱼卡站750?kV MCSR的绕组结构及工作原理,分析了MCSR稳态运行时各绕组电流的特性,推导了带预励磁合闸情况下控制绕组电流的解析表达式,并定性分析了控制绕组电流的变化特征,同时探讨了直接合闸时控制绕组上不平衡电动势的产生机理。在此基础上,对比分析了两种合闸方式对MCSR本体及系统的影响。分析结果显示,带预励磁合闸能避免直接合闸造成的过电压,并有效改善谐波污染问题,数字仿真和动模试验结果验证了理论分析的正确性。     

基于波形自相关的磁控式并联电抗器合闸防误动方案

磁控式并联电抗器(MCSR)容量大范围平滑可调,是解决超/特高压电力系统无功、电压控制难题的有效措施,MCSR的安全稳定运行关系到系统的无功平衡和电压稳定。针对MCSR预励磁合闸导致基于总控电流基频分量的匝间故障保护误动的问题,提出了基于分相控制绕组电流波形自相关分析的合闸防误动方案。首先分析了MCSR在正常运行、预励磁合闸、匝间故障等工况下分相控制绕组电流的波形特征,利用计及了幅值差异的分相控制绕组电流及其延迟半周期的改进波形自相关系数,构成了合闸防误动方案,基于MATLAB/Simulink的仿真实验验证了方案的有效性。     

变压器式混合控制型可调电抗器的控制策略研究

随着我国电力系统的快速发展,可调电抗器作为可动态补偿无功和稳定电压的新型FACTS装置,得到了广泛应用。变压器式可调电抗器响应速度较快、易实现高压应用,成为研究热点。基于一种潜力较大的变压器式混合控制型可调电抗器拓扑,阐述了晶闸管投切和VSC闭环PWM调制的混合控制策略。针对存在绕组高短路阻抗设计误差和各绕组互感影响难题,目前大部分研究均从结构优化角度进行改进。从控制角度入手,将可调电抗器的整体输出无功引入到VSC的闭环控制中,提出了一种无功顶层闭环反馈控制方法,实现了可调电抗器整体输出的精确控制。此外,研究表明,相比电流内环PI控制器,采用电流滞环控制可提高可调电抗器输出的暂态性能。     

变压器式可控电抗器的控制绕组无功容量分析

分析比较两种不同绕组控制方式下的电抗器:晶闸管控制方式(thyristor con tro llab le reactor,TCR)和先进静止无功发生器控制方式(advanced static var generator,A SVG)。针对TCR控制方式在轻载或空载存在死区的问题,提出将第一级控制绕组采用A SVG控制方式,以增加可调性并减少谐波含量。将多并联支路型可控电抗器的支撑导通法,应用到变压器式可控电抗器的绕组功率控制上,通过第一级A SVG控制绕组和其它TCR控制绕组的相互配合,实现连续平滑调节。针对无功容量最优分配问题建立了相应的数学模型,并以此确定出各级绕组最佳的功率容量分配。     

磁控并联电抗器的应用研究

为了限制过电压和补偿线路充电功率,需要在超高压交流输电线路装设高补偿度的并联可控电抗器。在推导了磁控并联电抗器（MCSR）模型的基础上,建立了超高压系统的仿真模型,且对动态无功补偿及限制甩负荷过电压进行了仿真。仿真结果表明,在线路传送功率发生较大变化时,MCSR能够实时动态补偿无功功率,使线路末端电压基本保持不变。     

基于裂芯式可控电抗器双调谐滤波器研究

传统的无源滤波器通常由固定电抗器和电容器组成,在使用中系统频率、结构以及器件参数变化均会引起失谐现象。提出利用可控电抗器代替传统的固定电抗器,使滤波器在闭环控制下能自动跟踪电源频率和其他参数的变化,始终保持在特定频率谐振。深入分析了双调谐滤波器中串联可调电抗器参数对滤波器谐振频率和其他元件参数的相对灵敏度,证明了利用单个可控电抗器实现具有自调谐功能的双调谐滤波器的可行性。以电力系统中常见的5次、7次谐波滤波器为例,设计并实现了基于单个裂芯式可控电抗器的双调谐滤波器,并在试验中取得了良好效果。它相对于有源滤波器而言结构简单,成本低,易于实现。     

多并联支路型可控电抗器支路参数计算

支路电抗、电流和功率等参数的计算是多并联支路型可控电抗器分析设计的关键.文章详细阐述了顺次单支路工作模式,并给出了在已知最大谐波系数要求的条件下,支路个数和各支路容量的计算公式.根据顺次单支路工作模式各支路依次短路的特点,应用递推算法求解得到了支路电抗值的计算方法,由此得到了支路电压、电流和功率的计算公式,并指出为了简化设计和提高效率,应该使降压变压器的主绕组和控制绕组之间的短路阻抗尽量小.     

高温超导可控电抗器研究进展

电抗器是重要的无功补偿装置,在电力系统中得到了广泛的应用。可控电抗器可根据运行工况调节输出容量,以稳定系统电压,控制补偿无功功率,提高系统稳定性。将超导技术应用于可控电抗器,利用其零电阻、高通流密度特性,可减小电抗器体积,降低损耗,提高可控电抗器利用效率。目前,高漏抗式高温超导可控电抗器和正交耦合型高温超导可控电抗器已先后研发成功,本文对两类高温超导可控电抗器的样机研制、电抗特性、关键技术问题进行了归纳与总结,对其性能特点进行了分析。     

磁控式并联电抗器控制绕组匝间故障分析及保护方案

基于实际工程介绍了一种超高压磁控式并联电抗器的励磁系统构成,分析了控制绕组匝间短路的故障特征。结合MATLAB数字仿真和动模实验结果,提出了以过电压保护作为控制绕组匝间保护方案存在延时动作且可能拒动的潜在问题,分析其原因在于故障时直流母线极间电压中的故障特征只含有间断的电压尖峰而非连续的交流过电压,且在某些情况下完全不显示故障特征。建立了故障后励磁系统的电流分布模型,得出故障后直流母线极间电压中故障特征的出现依赖于总控制电流过零的结论。提出以总控制电流中的基波分量作为判据的控制绕组匝间保护新方案,该方案在小匝间故障时仍具有很高的灵敏度,结合仿真结果论证了新方案的有效性。