一起直流单极连续3次闭锁故障仿真分析

宁夏电网目前已接入3回直流,其中第1回直流为±660 kV接入,容量为4 GW;第2回直流为±800 kV,容量为8 GW;第3回直流为±800 kV,容量为10 GW,并正式形成了送端直流群。随着特高压直流的接入,宁夏电网发生直流故障的次数逐渐增多。针对第2回直流某次典型单极连续3次闭锁故障,详细介绍了事故发生的过程和故障前后宁夏电网运行方式及系统动态特性的变化情况。利用PSASP程序建立宁夏电网仿真模型,还原了故障前电网运行方式,并仿真再现了故障后的电网动态过程。通过仿真与实测结果的对比,进一步明确了直流故障期间电网特性的变化情况,同时验证了仿真模型的准确性。     

基于快速开关提升风电场低电压穿越成功率的研究

装设自动重合闸的风机馈线发生永久性故障时,并网点电压会发生两次跌落造成风机低电压穿越失败,针对上述现象提出了一种采用快速开关提升风电机组低电压穿越成功率的方法。该方法以国标为基准分析快速开关应用于风机低电压穿越场景的机理,利用快速保护断路器本体与控制系统的配合,较大程度地缩短故障电流对系统的冲击时间。以某风电场接入电力系统为例,在PSCAD/EMTDC中分别对比了采用传统断路器和快速开关的10 kV馈线发生各种短路故障时并网点电压的跌落情况。仿真结果表明:基于快速开关提升风机低电压穿越成功率的方法能够显著地缩短故障电流对系统的冲击时间,较大程度地保障风机在并网点电压两次跌落的情况下保持并网运行。     

宁夏电网短路电流超标原因及限制措施研究

近几年随着宁夏电网的快速发展,火电厂及新能源的大规模接入,短路电流超标问题日益突出。本文基于转移阻抗的概念,分别从电源发展和网架变化两个方面分析了2014至2018年引起宁夏电网各电压等级短路电流超标的原因,结果表明电源接入是导致330 kV、750 kV电网短路电流超标的主要原因,引起220 kV短路电流超标的主要因素是网架变化。此外分析了各电压等级火电厂的短路电流灵敏度系数,结果表明火电厂对本电压等级的短路电流灵敏度系数最大。最后总结了近年来宁夏电网已采取的短路电流限制措施,并结合宁夏电网十三五规划,分析了宁夏电网4分区运行方案。     

基于功率同步机制锁相的光伏并网系统稳定性分析

光伏出力存在波动性并含有一定量的谐波,容易造成并网点电压波形出现畸变,给锁相带来困难。这种问题在光伏并网系统连接到弱电网时尤为突出。基于此,文中提出一种基于功率同步机制的新型锁相结构来代替传统锁相环（PLL-phase locked loop）获取交流侧相角,并应用于光伏并网系统。为了分析其稳定性,建立了含新型锁相结构的光伏并网系统小信号模型,并通过特征值分析法分析了虚拟阻尼系数、惯性时间常数和电网短路比等参数对系统稳定性的影响。分析表明：电网变弱时,系统稳定性降低;适当改变虚拟阻尼系数、惯性时间常数的取值可以提高系统稳定性。最后,结合宁夏电网宋堡光伏电站部分数据在PSCAD/EMTDC软件中搭建了仿真模型,仿真结果表明采用新型锁相结构的系统在受到扰动时,其暂态响应优于采用传统的PLL系统,并且稳定性更好。     

阻抗分解法及其在无砟轨道阻抗求解中的应用

轨道电路广泛应用于高速铁路控制系统,轨道阻抗是轨道电路设计中的重要参数之一。采用有限元法求解无砟轨道阻抗,其求解属于三维开域问题;同时考虑到导体趋肤效应,直接采用有限元分析时,存在模型剖分规模巨大、求解收敛困难等。为解决上述问题,提出了阻抗分解的方法,将无砟轨道阻抗分解为内阻抗和外阻抗,其中内阻抗利用无钢筋的二维有限元模型求解,外阻抗利用钢轨电流均匀分布的三维有限元模型求解。由此避免了同时对多个小尺寸单元的剖分,降低了剖分规模。以位于大地上方的单根导体阻抗的求解为例,分别采用阻抗分解法及解析法计算导体阻抗,两者计算结果相对误差小于2.5%,从而验证了阻抗分解法的正确性。应用阻抗分解法计算了山西中南部铁路双块式无砟轨道的阻抗,给出了该段无砟轨道在各频率下的阻抗取值范围。两组实测数据随频率变化趋势与计算结果一致,且符合阻抗变化范围。     

一种基于252kV快速真空断路器的限流技术及其工程实践

随着宁夏电网规模的不断扩大,220kV系统短路电流超标问题日益严峻,且面临无有效措施可用的窘境。为此,该文提出一种基于252kV快速真空断路器的限流技术,该技术在故障发生后20ms内通过快速分列母线运行,实现对短路电流的柔性抑制。该文详细阐述了基于252kV快速真空断路器限流技术的限流原理,并研发了世界首台252kV快速真空断路器。选取宁夏石嘴山地区220kV陶乐变电站作为工程应用厂站,并进行了单相人工短路试验。试验表明,故障发生后12.1ms内,快速真空断路器可将母线分列运行,有效降低了短路电流水平。试验验证了柔性限流技术的可行性和安全性。     

基于涡流驱动的大容量快速开关的研究

为解决采用传统操动机构的断路器分合闸速度和可靠性较低的问题,提出了一种基于涡流驱动的大容量快速开关。该快速开关使用机电一体化的电子机械替代传统机械式传动机构,并且采用涡流驱动技术、快速检测技术、分合闸无反弹技术和过零分合闸技术,显著提高了开关的快速性和可靠性。通过装置性能测试试验表明:基于涡流驱动大容量快速开关在分合闸速度、开关容量、机械寿命以及抑制短路电流等方面均优于传统的断路器。     

计及SNOP、DSTATCOM和B-DSTATCOM传输功率损耗及控制方式的柔性配电网状态估计

随着智能软常开开关(SNOP)和配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)等新型配电设备的投入,需要对含SNOP和DSTATCOM的柔性配电网进行准确的静态状态估计。首先构建了基于加权最小绝对值法的配电网状态估计模型;其次提出了考虑SNOP、DSTATCOM及含蓄电池储能DSTATCOM(B-DSTATCOM)的传输功率损耗和多种控制方式的柔性配电网状态估计模型,进一步给出了保证可观测性需求的量测方程、控制伪量测方程及约束条件;最后基于IEEE 33节点柔性配电网测试系统,验证了所提方法的有效性和实用性。测试结果证明了所提状态估计模型对于SNOP、DSTATCOM及B-DSTATCOM不同控制方式的适用性以及考虑其传输功率损耗的必要性。     

基于矩阵束算法的故障电流过零点预测研究

故障电流相控开断技术对于提高断路器开断容量、延长断路器寿命具有重要意义,故障电流过零点的快速准确预测是相控开断的关键技术。通过对系统故障暂态进行合理的电路建模,根据电路对应的微分方程的解,指出采用复指数线性和的Prony模型是更为符合实际的故障暂态电流信号模型。在此基础上利用矩阵束算法求解Prony信号模型的参数,实现了故障电流波形恢复和过零点预测,通过对PSCAD平台下的仿真系统的故障电流的分析,验证了本文算法的有效性。     

基于功率同步机制锁相的光伏并网系统稳定性分析

光伏出力存在波动性并含有一定量的谐波，容易造成并网点电压波形出现畸变，给锁相带来困难。这种问题在光伏并网系统连接到弱电网时尤为突出。基于此，文中提出一种基于功率同步机制的新型锁相结构来代替传统锁相环（PLL-phase locked loop）获取交流侧相角，并应用于光伏并网系统。为了分析其稳定性，建立了含新型锁相结构的光伏并网系统小信号模型，并通过特征值分析法分析了虚拟阻尼系数、惯性时间常数和电网短路比等参数对系统稳定性的影响。分析表明：电网变弱时，系统稳定性降低；适当改变虚拟阻尼系数、惯性时间常数的取值可以提高系统稳定性。最后，结合宁夏电网宋堡光伏电站部分数据在PSCAD/EMTDC软件中搭建了仿真模型，仿真结果表明采用新型锁相结构的系统在受到扰动时，其暂态响应优于采用传统的PLL系统，并且稳定性更好。