高压直流输电系统直流偏磁下的谐波不稳定判据研究

针对交直流互联输电系统的谐波不稳定问题,推导出判断直流系统是否发生铁芯饱和谐波不稳定的工程判据。该判据从直流输电谐波不稳定机理出发,计及直流偏磁铁芯饱和的影响,利用换流变直流偏磁产生的正序二次谐波幅度高于其他各次谐波的特点,整体考虑二次谐波通过换流器在交流系统和直流系统之间来回传递的全过程。算例分析建立了电磁暂态模型,通过PSCAD/EMTDC进行仿真,所得电磁暂态故障仿真的结果与基于新判据的频率扫描结果一致,验证了工程判据的正确性与适用性。     

电能质量约束下变压器承受直流偏磁能力的分析

直流偏磁现象将影响变压器的正常运行,变压器承受直流偏磁的能力是电力系统稳定运行的前提。为此,基于铁芯的折线式等效模型,利用电磁关系方程导出了变压器输出电压与偏磁电流间的数值关系。进而根据系统的电能质量约束条件,基于电压调整率和电压总谐波畸变率,建立了确定变压器所能承受的最大偏磁电流的有效判据,并给出了仿真验证。仿真结果表明,变压器铁芯的饱和系数以及负荷的功率因数大小,都将影响变压器承受直流偏磁的能力,评估时需综合考虑。该研究为电力变压器的设计、运行以及发展直流偏磁的抑制方法提供了参考依据。     

多桥换流器高压直流输电送端谐波不稳定分析与抑制

针对多桥换流器高压直流输电系统送端换流站不同工况直流偏磁下谐波不稳定问题,基于单桥6脉波换流器的开关函数和调制理论,考虑换流变压器的叠加特性,得到不同工况下多桥换流器数学模型。在此数学模型基础上,分析了谐波在交直流侧的相互调制,推导出了不同工况下多桥换流器的谐波放大倍数及谐波不稳定的定量判据,并且综合分析影响判据的多种因素,提出了通过合理设计交直流系统阻抗以及合理安排系统的运行工况从而提高系统谐波稳定性的有效措施。最后,在PSCAD中构建了多桥换流器高压直流输电系统电磁暂态仿真模型进行验证,仿真结果验证了所述措施的正确性与有效性。     

直流偏磁对变压器励磁特性的影响

介绍了变压器直流偏磁的相关知识,阐述了直流偏磁对变压器的诸多影响,分析了直流偏磁的产生机理。其次利用PSCAD仿真软件建立了变压器模型,分析了不同直流偏磁下励磁电流各次谐波电流变化关系,对比了有无直流偏磁下的基波分量大小,有无偶次谐波和偶次谐波大小以及奇次谐波的大小。利用仿真实验手段分析了变压器直流偏磁时的励磁特性,验证了变压器直流偏磁理论的正确性。     

基于自身结构改进的变压器直流偏磁抑制措施研究与实现

高压直流输电系统中存在直流偏磁问题,直流偏磁产生的谐波会严重危及电网的安全运行。文中基于变压器铁心的直流偏磁特性及变压器自身结构特点提出了一种基于变压器自身结构的变压器直流偏磁抑制措施,达到变压器直流偏磁抑制的目的。首先应用PSCAD软件对试验变压建模并搭建仿真回路进行了原理验证;其次研制了一台变压器模型样机并开展了直流偏磁抑制试验;最后将变压器模型样机与一台同规格变压器进行了性能对比试验研究。试验结果表明,该方法能在不增加变压器损耗、温升的条件下有效抑制变压器直流偏磁,试验数据证明了该方法的有效性和正确性。     

直流偏磁对二次谐波制动判据的影响及对策

为防止直流偏磁对变压器差动保护的正确动作产生影响,提出了一种新的变压器差动保护算法来消除此影响.研究了高压直流输电单极-大地运行引发直流偏磁的机理,分析了直流偏磁对变压器工作状态和励磁电流的影响及直流偏磁引起差动保护二次谐波制动误闭锁的原理;针对有、无直流偏磁的情况,研究了变压器正常运行和发生区内故障时差动电流的电气特征,并进行了谐波分析,再以此为基础对传统差动保护进行了改进.仿真结果表明,改进后的保护算法消除了直流偏磁对二次谐波制动判据的影响.     

双回并行直流输电谐波不稳定判据研究及改进

现代电网往往是大规模的交直流混联系统,当直流系统与弱交流系统连接时,可能引发谐波不稳定等一系列问题。在现有双回并行直流输电线路谐波不稳定判据的基础上,引入了直流偏磁系数和双回直流线路的阻抗矢量差异,提出新的判断双回直流系统谐波不稳定的工程判据。在不同网络参数下,将所提判据与现有判据的判断结果进行对比分析,结果证明了所提判据的正确性。     

变压器直流偏磁的仿真研究

为研究变压器励磁电流在正负半波严重不对称和畸变引起的直流偏磁效应,利用MATLAB软件提供的Simulink仿真工具搭建了变压器直流偏磁的仿真模型,对施加不同直流电压激励时的励磁电流畸变情况进行了仿真分析,并通过对不同直流偏磁下得到的励磁电流波形进行快速傅里叶变换,得到了变压器在不同直流偏磁下的谐波分布情况,验证了变压器直流偏磁理论.仿真分析结果表明：当变压器有直流入侵时,励磁电流上半周波发生畸变;当变压器正常运行时,励磁电流中只含有奇次谐波,不含偶次谐波分量.     

电力变压器直流偏磁现象形成机理及一种抑制措施的研究

直流偏磁是变压器的一种非正常工作状态,对电力变压器直流偏磁现象的形成及抑制措施展开研究具有重大的意义。本文基于容易遭受直流偏磁影响的单相变压器模型,模拟直流偏磁下变压器实际工作状态;研究了直流偏磁现象对变压器产生的影响,给出偏磁前后励磁电流及其各次谐波变化,并对偶次谐波增大原因进行了详细分析。提出一种利用两相磁性材料抑制变压器直流偏磁问题的方案,通过控制材料的磁状态实现对变压器内部偏磁磁通进行定向补偿,减小直流偏磁对变压器的危害。利用ANSOFT软件对所设计的变压器进行仿真实验,并制作具有直流偏磁补偿功能的新型电力变压器样机一台,对直流偏磁实施补偿试验;实验结果表明基于两相磁性材料的新型电力变压器对直流偏磁具有很好的抑制效果。验证了所提方案的可行性和正确性。     

地磁感应电流对变压器影响的仿真研究

太阳风引发地磁暴时会在电网中产生地磁感应电流(Geomagnetically Induced Currents,GIC),准直流特性的GIC会导致变压器产生直流偏磁。阐述了GIC的产生原理,根据零序磁通的磁路情况分析了不同铁芯结构变压器受GIC影响的大小程度。基于MATLAB-SIMULINK仿真软件建立了三相三柱式变压器和三相组式变压器的直流偏磁模型,通过对比两种变压器在GIC作用下的励磁电流、磁链和谐波阶次来对比分析不同铁芯结构受GIC影响的程度。仿真结果表明,零序磁通回路磁阻小的铁芯结构变压器更易受到GIC的影响,产生明显的直流偏磁,励磁电流含有各阶次谐波,对电网的安全稳定运行带来一定的影响。     

直流偏磁对变压器保护的影响及直流偏磁保护改进

随着高压直流输电工程的建设,直流系统对周边电力设备的影响逐步受到关注。当直流系统单极大地运行或直流控制系统出现异常时,可能产生较大的直流电流注入相邻变压器。此时变压器可能产生直流偏磁。文中通过对变压器几种磁饱和特性的对比指出了直流偏磁的特殊性,结合现场波形特征分析直流偏磁及常见的偏磁抑制装置对保护设备的影响,指出现有直流偏磁保护判据存在的问题,进一步从直流偏磁出现的场景以及波形特征出发提出了对现有偏磁保护的多种改进意见。仿真及试验验证结果表明改进判据可有效提升直流偏磁保护的可靠性。     

直流入侵对变压器励磁特性的影响分析

直流输电系统单极运行情况下,直流通过变压器接地中性点交流系统,造成交流系统变压器直流偏磁.直流偏磁是变压器的非正常工作状态,在直流偏磁条件下,准确获得变压器铁心的磁性能并建立变压器暂态模型是分析偏磁问题的关键.利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了变压器偏磁的暂态模型,仿真分析了偏磁条件下变压器的励磁特性.结果表明:随着直流量的增大,励磁电流畸变程度增大,变压器产生的谐波增多.     

交直流混联系统对变压器保护性能的影响及解决措施

在交直流混联系统中,直流偏磁和换相失败都会对变压器差动保护产生不利影响.以西北电网交直流混联系统为分析对象,分别研究了变压器差动保护在这2种情况下的运行性能.仿真数据表明:直流偏磁严重的变压器发生区内弱故障时,差动电流中的2次谐波将会引起变压器差动保护拒动;直流系统换相失败时,交流系统电流可以看成一个谐波源,此时发生内部故障时,变压器差动保护也会由于差动电流中2次谐波的存在而使保护拒动.为了解决这些问题,文中采用了基于故障分量综合阻抗的保护方案.理论分析和仿真验证都表明新方案在变压器直流偏磁或换相失败时仍然具有很高的灵敏度和可靠性.     

单相变压器直流偏磁的仿真与试验分析

本文测量直流偏磁前后单相变压器的励磁电流波形及其谐波,分析其在直流偏磁前后的变化情况.然后基于Jiles-Antherton变压器模型求出直流偏磁后变压器的磁化曲线.利用求得的变压器磁化曲线数据,对变压器进行三维有限元仿真,计算得到变压器的瞬时磁通密度分布、磁通密度谐波、励磁电流波形直流偏磁前后变化情况.其中,变压器励...     

考虑两端换流器影响的直流输电系统谐波不稳定风险评估

在高压直流输电系统中,当直流系统与弱交流系统相连时,会存在谐波不稳定风险。针对单极12脉动换流器,基于换流器开关函数调制理论,提出在换流变压器铁芯饱和情况下,考虑两端换流器影响的高压直流输电系统谐波不稳定风险评估方法。该评估方法计及了换流器换相过程的换相角、两端交流系统与直流系统间的相互影响。在计算直流系统等值谐波阻抗时,计及了两端换流器的换相阻抗。建立验证模型,在不同的网络参数下利用已有判据和所提判据分别进行判断,并都与时域仿真结果相对比,对比结果验证了所提评估方法的准确性与优越性。仿真结果进一步表明,系统谐波阻抗值、换相角、铁芯饱和程度等均会对系统的谐波不稳定造成影响。     

计及直流偏磁的电流互感器传变特性对差动保护的影响

由地磁感应电流(GIC)/高压直流输电单极大地回路运行方式引发的直流偏磁会对电磁式电流互感器(TA)的传变特性产生影响,计及直流偏磁影响的TA饱和与无偏磁时相比具有一定的特殊性,会对变压器差动保护产生影响。通过构建考虑直流偏磁的交流系统仿真模型,研究了TA起始饱和时间受直流偏磁的影响及其对变压器差动保护的影响。指出了直流偏磁是TA局部暂态饱和的诱因之一,并通过对直流偏磁条件下和应涌流的仿真研究,分析了TA局部暂态饱和对变压器差动保护的影响。研究结果表明,直流偏磁可能会加速TA饱和,防止区外故障TA饱和引起差动保护误动的时差法判据将受到考验;而直流偏磁诱发的TA局部暂态饱和则可能引起变压器差动保护的误动。     

500 kV电力变压器直流偏磁耐受性能的仿真研究

为了深入研究500 kV电力变压器的直流偏磁耐受性能,根据J-A磁滞回线理论,基于电路磁路模型建立了500 kV自耦变压器的直流偏磁仿真模型,通过改变J-A模型中的关键参数,仿真研究了矫顽力、剩磁和磁滞损耗等硅钢片磁化特性对500 kV变压器直流偏磁耐受性能的影响。仿真结果表明,变压器直流偏磁时,励磁电流出现畸变,有偶次谐波出现,励磁电流随直流分量的增大呈现不同的增幅。当磁滞回线的矫顽力增大时,励磁电流及其总谐波畸变率随外加直流分量的增幅变小。当剩磁和磁滞损耗增大时,励磁电流及其总谐波畸变率随外加直流分量的增幅加剧。研究结果可为大型变压器直流偏磁耐受能力评估及直流偏磁抑制措施提供理论依据和新思路,具有一定的实用价值。     

一种抑制电力变压器直流偏磁的新方法

特高压直流系统会造成变压器直流偏磁,严重威胁电网设备安全、稳定运行.对变压器产生直流偏磁的机理、原因等进行阐述,从变压器设计和工艺的角度提出一种新的抑制变压器直流偏磁的解决方案,通过增加补偿绕组的方式对变压器内部结构进行改造,实现对变压器直流偏磁的抑制,利用仿真方式进行验证,结果表明该方案有很好抑制变压器直流偏磁的效果.     

单相变压器的直流偏磁励磁电流问题及其对保护的影响分析

直流偏磁将使变压器励磁电流发生半个周波的畸变,产生大量的偶数次和奇数次谐波.为研究直流偏磁对变压器及其保护设备的影响,利用PSCAD/EMTDC软件建立系统模型,仿真了某实际电网单相750 kV变压器在直流偏磁时的励磁电流变化情况,研究了直流入侵导致的变压器励磁电流畸变、谐波分布、励磁电流峰值与直流偏磁的关系.同时还分析了在谐波影响下变压器保护的性能,定量计算了励磁电流畸变所造成的变压器损耗.     

单相变压器的直流偏磁励磁电流问题及其对保护的影响分析

直流偏磁将使变压器励磁电流发生半个周波的畸变,产生大量的偶数次和奇数次谐波。为研究直流偏磁对变压器及其保护设备的影响,利用PSCAD/EMTDC软件建立系统模型,仿真了某实际电网单相750 kV变压器在直流偏磁时的励磁电流变化情况,研究了直流入侵导致的变压器励磁电流畸变、谐波分布、励磁电流峰值与直流偏磁的关系。同时还分析了在谐波影响下变压器保护的性能,定量计算了励磁电流畸变所造成的变压器损耗。