高压直流巡检机器人磁力悬浮方法

针对架空高压直流输电线路轮臂式巡检机器人行走轮打滑及磨损问题,提出了一种基于高压直流磁场的磁力悬浮方法,利用通电线圈在高压直流磁场中所受的安培力使机器人悬浮。通过建立磁悬浮装置物理模型,分析了磁悬浮力与物理模型参数之间的关系;利用COMSOL软件对磁悬浮装置模型进行仿真,将磁悬浮力的仿真结果与理论模型计算值进行比较分析,结果表明模型在不同的系统参数下均能产生符合理论计算的悬浮力;进一步仿真分析防振锤对磁悬浮力的影响,结果表明,防震锤对磁悬浮力影响非常小。最后,根据提出的磁力悬浮模型搭建磁力悬浮最小系统并进行实验,实验结果表明,本文提出的磁力悬浮方法是可行的。     

STATCOM影响高压直流输电动态响应性能的仿真研究

在同步旋转坐标系下采用STATCOM(Static Synchronous Compensator)的暂态数学模型,基于非线性反馈线性化的逆系统方法,构造出STATCOM的伪线性系统,依据滑模变结构控制理论设计出STATCOM的滑模变结构控制器。在交直流系统中,SVC、STATCOM等不同的无功补偿装置对HVDC系统故障时动态响应性能的影响不同,通过对SVC,常规PI控制的STATCOM与变结构控制的STATCOM进行比较,仿真结果表明后者能更好地提高HVDC系统在故障时的动静态性能。     

VSC—HVDC系统的控制策略及其仿真研究

建立了VSC-HVDC系统的数学模型,基于鲁棒控制理论,将系统对VSC-HVDC的控制目标转化为对其交流侧有功和无功电流的控制来实现,并进行了控制方案设计．仿真实验表明所设计的控制器能够快速反应达到预定的指令目标,具有良好的鲁棒性．     

改进控制律的变结构STATCOM无功补偿控制

静止同步补偿器(STATCOM)是柔性交流输电系统(FACTS)的重要组成部件,本文建立了静止同步补偿器在三相静止坐标系下的数学模型,通过PARK变换将ABC坐标转化为d-q坐标。鉴于STATCOM在d-q坐标下的强耦合性,采用状态反馈精确线性化方法将该模型线性化解耦,构造出一个伪线性模型。然后,采用一种改进的指数趋近律变结构控进行了STATCOM无功补偿控制器的设计。最后,使用Matlab/Simulink对所设计的控制器进行了计算机仿真,并与传统的PI控制器比较,说明了变结构控制的STATCOM无功补偿控制器设计的可行性和有效性,同时也证明了改进的指数趋近律变结构控制的优越性。     

考虑系统故障响应轨迹的交直流混联电力系统暂态能量计算方法

为提升直接法分析交直流混联电力系统暂态稳定的准确性,提出了一种考虑系统近似轨迹的交直流混联电力系统暂态能量计算方法。通过对交直流混联电力系统等值模型仿真得到系统近似故障响应轨迹,根据系统轨迹上直流端口电压、相角以及直流电流的取值确定直流端口传输功率,进而沿系统轨迹对直流端口功率进行积分,计算直流系统势能,提升了交直流混联电力系统暂态能量计算结果的准确性。分别运用所提方法和不计系统响应轨迹的能量函数计算方法对交直流混联电力系统测试算例进行分析,并与PSD-BPA时域仿真结果对比,验证了所提方法的优越性。     

基于初始电压行波频域衰减速率的MMC-HVDC线路保护方案

针对目前基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)电网的线路保护中存在的问题,提出了一种基于初始电压行波(IVTW)频域内衰减速率的MMC-HVDC线路单端量保护方案。首先,构建四端MMC-HVDC电网的等效模型,分别计算直流线路区内外故障下IVTW的频域表达式。由于输电线路两端限流电抗器的边界作用,区内外故障下IVTW随频率增大而衰减的速率具有不同的特点。以不同尺度的平稳小波变换(SWT)提取IVTW在不同频带下的细节系数,并用不同尺度下的小波变换模极大值(WTMM)的绝对值分别表征其在相应频带中的幅值,根据IVTW频域内等效衰减速率的平方构造了识别线路区内外故障的判据。最后,各种故障情况下的仿真结果验证了所提保护方案的有效性。     

VSC-LCC型混合直流输电系统启动控制策略研究

针对VSC-LCC型双端混合直流输电系统拓扑,结合其系统特殊性提出了一种基于极性切换的启动控制方案。建立了VSC-LCC型双端混合直流输电 系统拓扑及其数学模型;在VSC换流器整流侧采用直接电流控制方法,在LCC换流器端逆变侧采用定直流电压控制方法的基础上,针对该系统潮流单向 流动性的限制问题,在LCC换流器端直流侧采用极性切换的启动控制策略;在PSCAD/EMTDC环境下建立了该系统的模型,验证了设计的启动控制策略。 仿真结果表明,该启动控制策略能有效抑制启动过程中的过电流和过电压,保证系统平稳地过渡到额定运行状态,达到了良好的启动控制效果。     

高压直流换流站内融冰装置的交流滤波系统设计

直流融冰装置是冰期保证电网安全稳定运行必不可少的设备。本文重点针对高压直流输电系统换流站内融冰装置设计的特殊场景,研究了融冰装置对融冰交流母线电能质量、直流换流站交流母线电能质量、换流站交流滤波器设备的影响,提出了换流站内融冰装置的交流滤波系统的设计原则和方法,并通过设计实例和仿真验证了所提出方法的有效性。本文提出的方法能够有效降低融冰装置对直流换流站的电能质量和设备的影响,保证高压直流输电系统和融冰装置的安全稳定运行。     

直流电网阻抗建模与振荡机理及稳定控制方法

维持直流母线电压稳定是直流电网高效、安全、稳定运行的前提。多个电压源变换器(Voltage Source Converter,VSC)经下垂控制接入直流电网,下垂控制等效于在VSC直流端口增加虚拟电阻,实现多VSC之间的功率分配的同时增加了系统阻尼。但研究发现,采用直流电压下垂控制的VSC,其输出阻抗会在电压控制带宽外呈现负阻性,该负阻抗会与线路阻抗、负载输入电容及恒功率负载(Constant Power Load, CPL)相互作用,引起直流系统振荡。针对此问题,建立了典型的单母线直流电网系统小信号模型,分析了直流系统的稳定性。提出一种虚拟阻容性阻抗的稳定控制方法,使得VSC输出阻抗在电压控制带宽外保持较大的正阻性,抑制直流系统的振荡。同时所提方法能够增大VSC直流端口的容性阻抗,增强直流系统的惯性,提升母线电压抗负载波动的能力。最后,仿真验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

基于VMD与广义S变换的HVDC线路故障定位

针对高压直流输电线路故障定位中存在的输电线路长、故障概率大、测距精度不高以及故障波形含有噪声等问题,提出了VMD分解与广义S变换结合的高压直流输电线路故障测距算法。首先通过变分模态分解(Variational Model Decomposition,VMD)对含噪声的行波信号进行VMD分解,滤去噪声并获得最优模态分量。然后采用广义S变换(Generalized S-transform,GST)计算最优模态分量,生成高时间分辨率S矩阵。并选取S矩阵中的高频分量,识别该频率分量的波形突变点,从而获取故障初始行波到达时刻。最后通过测距公式获得故障距离。PSCAD/EMTDC仿真表明,所提方法受过渡电阻影响很小,不同故障距离的测距精度很高。经过现场故障行波数据的验证,可以实现在线路范围内快速准确的故障定位。