水文桥测车防倾支杆缺陷及应对策略

为防止桥测车在桥上测验时发生侧翻倾覆事故,对采用单点支撑防倾支杆的桥测车工作时的安全性进行分析,结果表明 EQC-2 型桥测车单点支撑防倾支杆存在一定的安全稳定缺陷。针对单点支撑防倾支杆存在的缺陷,优化设计一种三角形结构防倾支杆,即在单点支撑防倾支杆上加装 1 根斜支杆,使斜支杆的一端与单点支撑防倾支杆的底部相连,另一端与吊臂相连,使斜支杆、单点支撑防倾支杆与吊臂之间形成一个三角形结构,并与采用单点支撑防倾支杆的桥测车在工作时最大挂载量、侧滑和侧翻等方面进行对比分析。结果表明：采用三角形结构防倾支杆的桥测车各项指标均明显优于采用单点支撑防倾支杆的桥测车,对桥测车在今后有关设计方面的改进具有一定的参考意义。     

多馈入直流受端电网换相失败风险区域快速识别方法

针对多馈入直流受端电网换相失败风险区域准确识别难题,计及直流控制系统影响,提出基于广义节点电压交互作用因子的风险区域快速识别方法。将交流母线和故障点视为广义节点,构建考虑直流控制影响的广义节点电压交互作用因子指标,并给出其计算方法;建立换流母线电压跌落期间的换流站暂态电路模型,计算临界换相失败风险电压,进而获取指标临界值,依据指标值与临界值的大小进行换相失败风险的判断;结合指标值的故障位置分布特性,提出换相失败风险区域的快速识别方法;在CIGRE HVDC测试系统和含三馈入直流的39节点测试系统中,验证所提计算方法和识别方法的有效性,与传统方法相比,临界换相失败风险电压的计算误差由7.7%降低到2.4%,提高了换相失败风险区域识别的准确性。     

电力电子设备接入电压支撑强度量化评估指标综述

当前,大规模新能源发电、柔性直流输电等电力电子设备接入系统存在规模受限、暂态过电压、控制失稳等问题,其严重程度与系统的电压支撑强度密切相关。该文以电力电子设备并网系统为背景,对电压支撑强度的量化评估指标——短路比指标、阻抗比指标的构建与应用进行综述。分析电力系统强弱的关键特性及其与量化评估指标之间的关联,阐述了电压支撑强度的概念。一方面,短路比作为量化评估系统电压支撑强度的重要指标,根据电力电子设备并网后的系统特征,发展不同形式的构建方法。采用短路比指标衡量电压支撑强度时,临界短路比是划分系统强弱的重要判据,与系统静态电压稳定密切相关,当前临界短路比应用于新能源系统时存在计算方法及数值不统一的问题。另一方面,通过推导阻抗比与临界短路比之间的数学关系,分析阻抗比对电压支撑强度的影响,确定短路比与阻抗比在电压支撑强度量化评估应用中的配合关系。该文对现有的电压支撑强度量化评估指标存在的问题进行分析与总结,建议在评估电压支撑强度时将短路比指标作为主要指标,将阻抗比指标作为辅助指标,为衡量系统对电力电子设备接纳能力的后续研究提供参考。     

直流GIL微粒陷阱的捕获机理分析与优化设计

微粒陷阱是直流气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)中抑制金属微粒运动的主要手段,对其结构参数进行优化可以提高微粒捕获的效果。基于此,该文首先建立微粒运动的动力学模型,分析陷阱捕获微粒的机理,得到影响陷阱捕获效果的电场特征值,进而研究陷阱参数对电场特征值的影响;最后,基于鲸鱼优化算法对微粒陷阱的参数进行优化,并通过试验验证优化方案的可行性。结果表明:陷阱底部的电场强度随着槽宽的减小、厚度和槽数的增大而降低,且当厚度与腔体内径的比值大于0.16,槽数大于15后,逐渐趋于饱和;当陷阱厚度与腔体外壁内径的比值小于0.20时,厚度增大,其前方轴向的电场值变大。此外,微粒与高压电极碰撞后受到的朝向陷阱的电场力和电场梯度力是陷阱捕获微粒的关键,且陷阱厚度越大,微粒捕获效果越好。     

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。     

基于数字孪生的柔性直流电网纵联保护原理

随着柔性直流输电技术的发展,直流电网越来越受到关注。但是,直流电网故障电流上升速度快,与电力电子的弱过流能力形成突出矛盾。直流线路保护需在数毫秒级完成故障判别,同时还需兼顾选择性、可靠性、灵敏性,极具挑战性。该文提出了基于数字孪生的柔性直流输电系统纵联保护原理,在考虑直流线路参数频变的基础上,建立精确的直流线路数字孪生模型,利用状态估计的冗余特征提升了保护的可靠性,通过比较测量值与估计值之间的差异判别故障。仿真表明,所提保护方法可快速可靠地判别区内、外故障,并具有较好的耐受过渡电阻和抗干扰的能力。     

D-PMSG经LCC-HVDC送出系统的次同步振荡特性分析

当直驱风机(direct-drive permanent magnet synchronous generator, D-PMSG)位于电网换相换流器高压直流输电(line-commutated-converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)整流站近区时,系统的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)特性尚不清晰,相关研究有待开展。针对上述问题,基于D-PMSG经LCC-HVDC送出系统,利用模块化分块建模法建立小信号模型,用特征值与参与因子研究了系统SSO模式中D-PMSG与LCC-HVDC的参与情况,并用特征值分析了系统参数对SSO阻尼的影响。研究结果表明：存在D-PMSG与LCC-HVDC共同参与的SSO模式,且LCC-HVDC接入为系统SSO提供负阻尼;当D-PMSG输电线路阻抗、GSC控制器外环积分系数增大时,SSO模式阻尼减小;当GSC控制器外环比例系数、D-PMSG直流侧电容、D-PMSG的风速、LCC-HVDC定电流控制器的比例系数增大时,SSO模式阻尼增大。基于PSCAD/E...     

模块化串联光伏直流变换器的环形功率均衡拓扑及效率优化策略

独立输入串联输出型模块化直流变换器用于光伏接入直流配电网,具有变换级数少、可独立实现最大功率点跟踪等优点。而光伏功率失配会使其子模块输出电压不均,影响变换器正常运行或引起开关器件过压损坏。为了解决功率失配问题,保证变换器的可靠运行,文中提出一种环形功率均衡拓扑及效率优化控制策略,实现电压平衡。较已有的方案,仅增加了单个低值电感和电容,在保证子模块电压均衡的情况下,最大限度地减小功率流通,从而降低器件的电流应力及损耗以提升效率。文中介绍子模块间的功率传输原理及效率优化算法,对比环形均衡拓扑与常规链式均衡拓扑的电流应力及变换效率。仿真和实验结果表明,提出的环形均衡拓扑能够用更小的电流应力和更少的功率流动,实现模块化光伏直流升压变换器的电压均衡。     

基于动态无功支撑的全功率变流风电机组高电压穿越改进控制

高比例新能源电网中因系统故障引发的风电机组脱网事故时有发生。增强风机故障穿越能力,降低脱网频率对电网稳定运行至关重要。该文首先通过分析变流器矢量控制原理,从理论上得出：电网暂态过电压易导致网侧变流器达到其交流电压调节上限,从而造成交直流功率耦合振荡,引发失稳或过压切机保护。然后参照相关标准要求,确立了基于功率因数调节的高电压穿越(high voltage ride through,HVRT)改进控制策略。该策略通过在故障期间向电网注入无功电流,利用滤波电感的分压作用缓冲过电压冲击,以此满足变流器电压矢量的控制要求;与此同时增加了机组的无功支撑能力,利于电网电压恢复。改进控制根据电压不同,采取分段优化设计,并通过在直流侧加装储能辅助电感分压,提升变流器无功支撑能力和穿越电压上限。最后以风电机组典型参数为依据通过数值定量计算做理论验证,并结合MATLAB/Simulink仿真平台做实验验证,理论和实验结果证明了该文基于暂态过电压故障特性分析的准确性以及对应改进策略的可行性。     

基于卸荷电阻的多类型直流断路器自适应重合闸策略

直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)是直流组网的关键设备。由于DCCB拓扑多样、操作特性各异且实际工程中存在一条线路两端配置不同类型DCCB的情况,在研究系统层面的故障处理时,涉及不同类型DCCB的详细建模和重合闸策略,增加了分析问题的难度。该文分析实际工程中的各类混合式/机械式DCCB工作原理,依据外特性等效原则,提炼出可以表征DCCB操作特性的控制参数,进而得到各类DCCB的通用外特性模型,显著简化多类型DCCB的仿真建模工作。然后,理论分析DCCB开断后故障线路上残压的自然分布特性及产生机理,发现无法直接利用残压自然分布特性区分永久性和部分瞬时性故障。接着,提出基于卸荷电阻的故障性质识别方法和自适应重合闸方法。该方法具有通用性强、系统冲击小、抗过渡电阻能力强等优点。最后,在PSCAD中进行仿真算例分析,验证了所提DCCB外特性模型和重合闸策略。