霍尔电流传感器数学模型及其非线性传变分析

柔性直流系统发生极间故障,电流上升快,持续时间短,给电流传感器正确传变带来了极大的挑战,继电保护必须考虑电流传感器不能正确传变带来的影响。直流系统广泛采用霍尔传感器对电流进行变换,霍尔传感器在极限工况下存在非线性过程。介绍了闭环霍尔电流传感器各部分包括磁电转换部分、电压放大部分、以及反馈补偿电路的工作原理,考虑了铁芯、运算放大器以及三极管存在的非线性特征,建立了带非线性传变环节的数学模型,并在PSCAD数值仿真平台上建立了数值仿真模型。通过数值仿真,分析了闭环霍尔电流传感器各个饱和环节对电流传变的影响及电流发生畸变后的变化特征。     

向无源网络供电的LCC-MMC混合直流输电系统控制策略

电网换相换流器和模块化多电平换流器(LCC-MMC)混合直流输电系统兼顾了两种换流器的技术优势和经济优势,具有较好的应用前景。无源网络装设容性滤波装置能够起到平滑交流电压波形、提供电压支撑等作用。首先通过理论推导,建立了含容性滤波装置的模块化多电平换流器数学模型,基于dq理论,提出了模块化多电平换流器的无源解耦控制策略。针对送端电网换相换流器侧交流故障可能导致的功率中断等问题,从电网换相换流器和模块化多电平换流器的控制机理出发,分析了故障阶段及故障后的系统响应特性,并进而提出了送端交流故障穿越附加控制策略。为验证上述控制策略的有效性,在PSCAD/EMTDC内建立了一个LCC-MMC混合直流输电模型。通过受端电压频率变化和送端交流故障仿真,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于轨迹灵敏度的多回直流紧急功率提升策略

直流闭锁故障后,需要择优选择参与紧急功率提升的直流,为此提出一种基于轨迹灵敏度选择最优直流进行紧急功率提升的方法。首先确定各回直流线路故障后对应的领先机组,然后通过计算提升非故障直流线路功率对稳定性改善的灵敏度确定最优的直流功率提升措施,配合直流送端发电机组励磁控制,可以取得良好的控制效果。利用该方法,进一步给出云电外送5回直流的紧急功率提升策略。仿真计算表明,所提方法可以大幅减少直流闭锁故障后的切机量,显著提高系统稳定水平。     

基于LCC和FHMMC的混合型直流输电系统

现有混合直流系统中,存在送端交流系统故障时电压严重跌落导致直流系统功率中断的情况。为解决这一问题,提出了一种新型的混合直流输电系统,其整流站采用电网换相换流器(LCC),逆变站采用半桥和全桥子模块混合的混杂式模块化多电平换流器(FHMMC)。重点推导了FHMMC在满足直流故障清除、功率续传要求下其子模块个数的配置要求,给出了混合直流系统的控制特性。并从换流站级和阀级两个层次上,对FHMMC的控制策略进行了研究设计。采用PSCAD/EMTDC,从起动、送端交流故障和直流故障3方面对相应模型进行了仿真研究。结果表明,与现有混合直流系统相比,所提出的系统能够更好地维持交流故障下的功率续传,并具有直流故障自清除能力。     

直流系统紧急功率支援的限制因素分析

为了保证直流系统在紧急功率支援时能有效提升实际输送功率,有必要分析直流系统实际输送功率受直流换流站交流母线电压波动的影响情况。在理论分析时直流系统采用了准稳态模型,然后根据直流系统Ud-Id特性曲线分析得到直流系统的各种可能的运行模式受两端换流站交流母线电压的影响情况,最后针对每种模式计算得到此时直流系统的实际输送功率。仿真结果表明,理论分析得到的直流系统实际输送功率受两端换流站交流母线电压的制约情况与PSCAD/EMTDC中直流系统详细模型的仿真结果一致。研究结果表明,只有两端换流站交流母线电压维持在一定电压水平,才能使直流系统实际输送功率达到紧急功率支援指令值。     

基于概率多场景的柔性配电网鲁棒运行优化

分布式电源和波动负荷的接入使得传统配电网的调节设备和手段凸显出局限性,柔性开关设备(SOP)的应用可以解决间歇性源荷带来的问题。针对多端柔性互联设备在柔性配电网中的应用,建立计及运行损耗的三端SOP的拓扑结构和数学模型;考虑到源荷出力的不确定性会导致配电网节点电压越限和功率潮流不合理,将鲁棒优化和场景分析方法相结合,建立基于概率多场景的鲁棒运行优化模型,并采用锥优化方法进行求解;为了实现场景数量和精度平衡下多场景的快速生成,提出基于拉丁超立方抽样的概率多场景生成方法。以3组IEEE 33节点系统组成的配电网为算例,验证了所提鲁棒运行优化模型和场景生成方法的有效性,所提模型与方法实现了配电网运行经济性与安全性的协调,显著提高了模型计算效率,有效避免了“维数灾”现象。     

具有故障隔离能力的柔性多状态开关拓扑及控制技术研究

交流配电网普遍存在闭环设计、开环运行的现象,导致负荷转供速度慢,馈线功率不均衡。同时直流负荷的增加以及新能源渗透率的提高给配电网运行控制带来了新的挑战,要求配电网具备更强的潮流调节能力。为解决上述问题,研究了用于配电网馈线互联的柔性多状态开关(Soft Multi-State Open Point, SMOP)技术,提出基于双钳位子模块(Double Clamp Sub-Module, DCSM)的四端口模块化拓扑结构。基于其数学模型分析,确定了各端口的运行范围,设计控制系统结构并提出自愈控制策略。最后基于PSCAD搭建了四端口柔性多状态开关仿真模型,验证了所提拓扑及控制策略的有效性。     

面向配网多馈线互联的柔性多状态开关拓扑选型分析

柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMS)是采用电力电子技术的新型智能配电设备,有助于解决配电网馈线功率失衡、电压波动越限等问题。多端FMS能够实现多条馈线柔性互联,其拓扑选型对设备的经济效益、联接限制等方面均有重要影响。文中以应用于中压配电网的三端FMS拓扑为例,就拓扑结构、性能和应用场景进行探索。重点针对模块化多电平变流器拓扑、九桥臂变流器拓扑和桥臂分叉变流器拓扑,分析各拓扑运行特性,并计算对应的核心参数、运行损耗和运行范围,进而得出各拓扑建设成本、占地空间、运行效率和潮流调节能力等指标的对比结果。最后,给出三种拓扑所适用的场景,为配网系统中多端FMS拓扑的选取提供建议。     

量子通信技术在变电站领域的应用展望

量子通信技术作为量子信息技术的一个分支,对于未来变电站通信安全提升具有重要价值。介绍了几种量子通信技术的发展现状及工程实施可行性,进行了传统非对称密钥加密体系与量子密钥分发加密体系的密码学对比,分析了三种通信架构的技术特点和工程应用的可推广性,展望了量子通信技术在变电站领域可能的应用场景,并对量子通信技术在变电站领域应用遇到的问题提出了建议。