混合式直流断路器合成开断试验方法及等效研究

国际上已开发出多种混合式高压直流断路器,并完成工程应用,其在多端和直流电网应用前景广阔。短路电流开断能力是直流断路器的核心性能,而直流开断过程同时存在大电流、高电压和强能量,造成在试验室中等效复现开断应力极为困难。国际上至今尚未形成统一的等效开断试验标准,试验容量与等效性关系也缺少理论研究和定量分析。该文基于混合式直流断路器开断原理,提取开断过程分阶段等效应力,揭示试验容量与等效性数学关系,奠定试验电路参数设计及等效分析的理论基础。进一步提出双频电流源合成开断试验方法,完成关键等效应力数学解析与试验电路参数最优设计,开展试验应力仿真验证及等效性对比分析。研究表明,双频电流源合成等效试验方法可实现混合式直流断路器开断电应力全等效,技术经济性良好,对开断试验装置开发及标准制定具有指导意义。     

全环氧固封高频变压器散热优化设计研究

全环氧固封高频变压器采用环氧树脂固体绝缘材料实现设备整体绝缘,可大幅降低设备体积。考虑到环氧树脂导热性能较差,高频变压器内部热量难以散出,提出在高频变压器铁芯与低压绕组之间加散热水管的散热方法,有效降低其运行温度。以10kV全环氧固封高频变压器为研究对象,分析计算了铁芯损耗和绕组损耗,搭建了损耗试验平台,将计算结果与试验结果进行对比,验证了损耗计算的准确性。以高频变压器损耗作为热源,建立了温度场仿真模型,分析了水流量、水管材质和环氧树脂导热系数等因素对水冷散热效果的影响规律,指导高频变压器的散热设计。10kHz/200kVA样机温升试验结果与仿真结果误差为2.7%,验证了仿真模型的准确性和散热方式的有效性,支撑了全环氧固封高频变压器的工程化应用。     

基于配网潮流追踪的可再生能源有功调度与节点集群需求响应策略研究

随着能源短缺和环境保护问题日益凸显,可再生能源的投入电网比例逐年提升;另一方面,随着电力系统用户负荷日趋多样化,以及通信和控制技术不断升级,需求侧可控柔性负荷比例也逐渐提升。主动配电网(activedistribution network,ADN)的核心技术之一就是合理利用需求侧可控负荷(demand side controllable load,DSCL)资源,实现与可再生能源的协同配合,为电网提供诸如波动平抑、负荷跟踪等多种辅助服务。该文提出一种面向"可再生能源–配电网络–需求侧可控负荷"互动,基于聚合信息的ADN分层协同调控框架,上层采用配网潮流追踪算法实现ADN可再生能源的有功调度,下层基于可控资源节点控制成本,设计以不同需求响应参与主体(电力公司和电力用户)为核心的优化函数,应用基于参数序列化的DSCL精准化控制策略,实现多种典型负荷资源最优需求响应,以到达平抑ADN联络线功率波动的目的。仿真结果表明:所提出的节点集群需求响应控制策略和不同优化函数,能够反应各主体的调控特性,基于所分配的调控目标,控制效果良好,对可再生能源集成起到积极作用。     

农村分布式可再生能源利用模式与应用

在梳理分布式可再生能源的概念和特征的基础上,结合分布式可再生能源发展存在的问题及农村应用情况,提炼出农村分布式可再生能源的几种典型利用模式,结合不同应用场景下的资源和需求特征,对几种典型利用模式的基本特征、适用范围和应用条件展开深入剖析。最后,结合农村分布式可再生能源典型案例,提出适合于分布式可再生能源典型利用模式在中国农村推广应用的建议。     

含有STATCOM的高压直流输电系统控制方法

为了减小含有STATCOM的HVDC输电系统发生换相失败的概率,对STATCOM和HVDC系统原有的控制策略进行了改善。故障时,基于STATCOM的定交流电压控制,投入交流电压参考值调节功能;基于HVDC的定直流电流控制和定关断角控制,投入附加直流电流和附加关断角控制功能。在PSCAD/EMTDC中进行的仿真分析表明:当换流母线处分别发生故障水平为23.08%、84.24%的单相电感接地故障时,交流电压参考值调节功能可以有效抵御换相失败、防止连续换相失败;当故障更严重,故障水平上升为120.34%时,附加直流电流和附加关断角控制功能可以有效防止连续换相失败。所提出的控制方法可以有效提高HVDC对换相失败的抵御能力,改善系统的运行性能。     

基于状态机子图同构匹配的私有工控协议溯源

在对工业互联网设备私有工控协议进行安全分析时,溯源其采用的工控网络协议标准十分困难。文章提出一种基于状态机子图同构匹配的私有工控协议溯源方法,可快速匹配私有工控协议所采用的工控网络协议标准。该方法首先对私有工控协议流量数据进行逆向解析,通过聚类算法提取消息格式和关键字段,根据关键字段构造增广前缀树(Augmented Prefix Tree Acceptor,APTA),推断出协议状态机图;然后采用子图同构匹配算法将该状态机图与工控协议标准状态机图进行子图匹配,解决流量数据有限导致生成状态机图不完整的问题。实验结果表明,该方法溯源准确率在95%以上,可快速定位私有协议采用的工控网络协议标准,从而为进一步的安全分析提供帮助。     

户外高压隔离开关用银石墨复合镀层的耐蚀性和抗硫性能

使用电沉积法在纯铜基体上制备了银镀层与银石墨复合镀层,采用中性盐雾(240h)和抗硫化物变色试验(0.5h)研究了银镀层与复合镀层的耐蚀性及抗硫性能。研究表明:复合镀层表面未出现腐蚀点与腐蚀坑,按GB/T6461-2002,其耐蚀性达到中性盐雾试验10级标准;复合镀层在1mol/L H2SO4溶液中的耐蚀性与银镀层相比略有降低;抗硫试验前后,复合镀层中的银均无明显的色泽变化,其抗硫性能优于某国产触头镀层与Siemens触头镀层的。     

基于关断角偏差量的背靠背直流系统换相失败抑制研究

STATCOM的输出特性极易受到不同工况影响而未达到理想的出力状态。在换流站、受端系统和STATCOM的无功交互作用下,STATCOM存在超调及输出能力不足问题,后者增大了系统发生换相失败概率。提出一种新型附加关断角偏差量作为STATCOM无功电压协调控制策略。首先,分析不同工况下STATCOM输出特性;其次,基于受端电气量的暂态变化过程对无功控制环节进行改进。最后,以南方某背靠背受端电网为工程背景,基于Pscad/Emtdc仿真平台验证了所提协调控制策略的有效性。     

输电线路运行状态光纤感知研究与展望

电力线路是电能输送的载体,是电网的基础,对电力线路进行状态监测有利于提高电网运行可靠性。相比于光纤传感具有远距离、分布式、无源等多个优点,在电力线路监测领域发展迅速。为加快输电线路光纤状态监测技术的发展,系统评述了多种不同的光纤输电线路状态监测技术,提出了未来的研究重点及思路。首先,介绍了光纤布喇格光栅传感、光纤分布式传感、光纤干涉传感的测量原理,对比了不同光纤传感技术的优缺点和适用条件。其次,重点阐述了光纤传感器在架空输电线路与高压电缆状态监测领域的研究进展,梳理了现有研究对输电线路静态、低频及高频状态量感知的研究脉络和测量效果。再次,结合输电线路运行状态监测需求,重点分析了现有技术尚未攻克的难点问题。最后,阐述了研究的关键点和未来的研究方向,期望对输电线路的数字化转型发展提供参考。     

电力系统频率动态与功角振荡的耦合特性分析

为探究频率动态与功角振荡间的耦合特性,文中以双机系统为例推导扰动后系统稳定电网频率动态特性和功角振荡机理,基于扩展等面积准则(extended equal area criterion,EEAC)扩展至多机系统,提出了基于Pearson系数的耦合强度量化评估指标,根据频率动态特征和功角振荡特征对耦合关系进行量化。文中分析了功角振荡对频率动态特征指标的影响,量化评估了不同频率动态指标与功角振荡指标的耦合强度。理论分析和算例结果表明构建的指标体系具有合理性,电力系统的频率动态与功角振荡相互耦合,为频率和功角的优化控制措施提供了参考。