12脉动桥直流融冰装置的最优接地方式

12脉动桥直流融冰装置接入系统后,其接地方式直接影响系统的稳态运行特点及融冰装置绝缘水平的选择。针对中性点接地、不接地和线路末端接地这三种可能的接地方式,以桂林变电站12脉动桥直流融冰装置为研究对象,分析该融冰装置在不同接地方式下系统的稳态运行特性,并对过电压及绝缘配合进行仿真计算,确定中性点接地为该融冰装置最优的接地方式。     

直流融冰装置零功率试验原理及实际工程试验研究

目前有关直流融冰装置零功率试验(ZPT)电气特性的相关研究成果较少。为此,采用EMTDC软件对直流融冰装置零功率试验进行深入研究,包括:零功率试验原理、直流电流电压及其谐波特性、交流谐波特性、有功与无功分析、阀电流与阀电压分析、通态电流上升率和断态电压上升率分析等。结果表明:直流融冰装置触发角越小,短路直流电流越大,换流器内部的电压降越大,直流端口电压越低;直流电流特征谐波为12k1(k1=1,2,3,…)次谐波,直流电压谐波为6k2(k2=1,3,5,…)次谐波,且其直流分量很小,且随着触发角的增大,直流分量减小,交流分量增大;融冰装置的有功损耗很小、无功损耗很大,且随着电流的增大,无功损耗成比例增大。     

南方电网主网架直流融冰工作流程与融冰效率研究

自2008年冰灾后,南方电网在西电东送主网架输电通道中加装了6套直流融冰装置,其中高肇直流高坡站直流融冰装置为南方电网首套高压直流输电线OPGW融冰装置。现有的研究工作大多只涉及线路两侧未安装融冰短接刀闸情况下相线融冰技术的研究与计算,实际上,地线覆冰是仅次于相线覆冰的影响系统冰期安全运行的因素,融冰短接刀闸的装设能够大大提高融冰效率。在此背景下,笔者介绍了6套直流融冰装置特别是高坡站OPGW直流融冰装置的概况,分析了基于覆冰预警系统的直流融冰工作流程及安装融冰短接刀闸前后的融冰效率。最后,对分析结果进行了总结,指出OPGW融冰具有可行性和必要性,并建议制定工作流程、加装融冰刀闸以提高融冰效率。     

交流输电系统直流融冰装置设计及其应用

为了应对越来越频繁的冰灾,减少覆冰造成的电网设备破坏,避免大面积断线倒塔,进行了直流融冰装置的研发和应用。根据各电压等级架空线路直流融冰参数分析结果和人工气候试验室试验结论,提出了适用于我国电网交流输电线路的直流融冰技术方案。基于直流融冰关键参数研究结果,针对直流融冰的特殊性和变电站实际情况,提出了带专用整流变压器的12脉动直流融冰装置和不带专用整流变压器的6脉动直流融冰装置这2种经济实用的拓扑结构,完成了样机研发和现场试验。根据实际应用效果,进行了直流融冰装置的推广应用。2009—2012年覆冰期直流融冰装置在国内特别是南方电网的实际应用表明,这种直流融冰装置显著提高了电网抵御冰灾的能力。     

基于混合桥臂的模块化多电平直流融冰装置

针对目前直流融冰装置存在的结构复杂、高次谐波污染严重等问题,提出了一种基于混合桥臂的新型模块化多电平换流器(MMC)直流融冰方案。方案采用上臂均由全桥子模块(FBSM)而下臂均由半桥子模块(HBSM)构成的新型结构。正常运行时,作为静止同步补偿器(STATCOM)实现动态无功补偿。输电线路覆冰时,可输出从零到设定值的连续可控直流电压和电流来实现融冰功能。首先,对混合桥臂MMC直流融冰的优点进行了介绍,分析了其数学模型和功率。其次,提出了混合桥臂MMC直流融冰的分级控制策略。最后,在PSCAD中搭建了混合桥臂MMC直流融冰模型,对方案和控制策略的可行性和有效性进行了仿真验证。     

模块化多电平直流融冰装置谐振机理及抑制措施研究

直流融冰作为电网抵御低温冰冻灾害的有效措施之一,融冰装置在线路覆冰期间的运行可靠性极其重要。首先介绍了全桥模块化多电平直流融冰装置的拓扑结构以及直流融冰装置融冰工作状态下直流侧振荡现象。其次,分析了融冰装置振荡机理并提出了抑制措施,即在直流电压前馈环节引入非线性滤波器对高频谐振进行抑制。最后通过仿真与实验验证表明:基于模块化多电平直流融冰系统阻抗的相频特性得到了大幅度的改善,控制系统可以正常解锁、升压,证明了抑制措施的有效性,降低了高频振荡风险。     

换流阀开路电压的计算和应用

针对高压直流输电(HVDC)和融冰装置等阀组进行开路电压试验(OLT)的特殊工况,按照理想和非理想负荷情况推导出额定输入电压下,输出直流电压的近似计算公式。介绍了现场如何利用公式或者经公式绘制出的曲线对OLT参数和结果进行有效预测,并据此事先调整过电压保护定值,确保OLT正常有序进行。部分现场的实测数据和试验结果证实了所推导公式的正确性和实用性。     

直流融冰装置零功率试验的仿真分析

采用EMTDC软件对直流融冰装置零功率试验原理及其直流电流、谐波特性进行研究。仿真结果表明,直流融冰装置零功率试验中触发角越小,短路直流电流越大,换流器内部的电压降越大,直流端口电压越低;直流电流特征谐波为12k1(k1=1,2,3…)次谐波。     

一种提高星接链式STATCOM直流融冰电流的控制方法

分析了采用中性点相连的两台星接链式静止同步无功补偿器(STATCOM)的直流融冰方案中融冰电流较小的问题,最终提出了调制波饱和的控制方法,即增大直流调制波幅值,使得总的调制波饱和,从而提高每相H桥直流电压利用率、产生更大的融冰电流;同时理论论证了使用调制波饱和的控制方法而产生的谐波分量只会在两台STATCOM间形成环流而不会流入污染系统。最后在Matlab/Simulink环境下搭建仿真,证实了该方法的可行性和有效性。     

直流融冰装置开路试验原理与实践

为更好地指导开展南方电网直流融冰装置开路试验,研究了开路试验直流电压形成机理、交直流侧电压谐波特性、阀导通瞬间冲击电流、阀电压特性及阀关断状态电压上升率、开路电压控制功能和开路试验保护功能等,并推导出开路试验阀关断状态电压上升率计算公式。此外,介绍了桂林直流融冰装置、独山直流融冰装置和黎平直流融冰装置的开路试验功能和现场开路试验情况。     

一种直流侧带混合谐波抑制电路的24脉波整流器

常规12脉波整流器会对电网造成大量谐波污染。为同时提高整流器交、直流侧电能质量,提出了一种直流侧带混合谐波抑制电路(Hybrid Harmonic Suppression Circuit, HHSC)的24脉波整流器。所提整流器由常规12脉波整流器、抽头变换器(Tapped Inter-Phase Converter, TIPC)和补偿电路(Compensation Circuit, CC)组成。TIPC的输出端与负载串联,直接调制整流桥的输出电流和电压。CC与负载并联,间接调制整流桥的输出电流,然后根据交、直流两侧电流关系和直流侧电压关系,最终使整流器输入电流接近正弦波,输出电压由12脉波倍增至24脉波。该方法仅需小容量(仅为输出功率的2.65%)的HHSC即可有效降低输入电流谐波和输出电压纹波,具有高谐波抑制性能、低谐波抑制代价等优点。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于直流电压注入的多脉动电压源换流器

提出了一种基于直流电压注入的新型电压源换流器,该换流器由一个12脉动换流器和一个附加电路构成.附加电路通过变压器向12脉动换流器中点注入直流电压,将12脉动换流器变为60脉动换流器,换流器输出电压、电流的谐波水平很低,不需要滤波器就可以满足系统的谐波要求.换流器主电路采用基频触发,降低了开关损耗,更适合于高电压、大功率的应用场合.分析了该换流器的拓扑结构和工作原理,并使用PSCAD/EMTDC软件对其进行了仿真验证,为将来的实机制造提供了参考.     

高压输电线路直流融冰装置故障特性及过流保护

直流融冰是解决高压和超高压输电线路覆冰问题的关键技术手段,而直流融冰装置的保护原理及方案是保障融冰线路和系统安全可靠运行的关键技术支撑。文中介绍了直流融冰系统及其保护配置,分析换流器过流保护在选择性上存在的不足。通过对直流融冰装置中换流变及换流器等各处短路故障特性的深入分析,提出了一种新型的过电流保护判定逻辑及动作策略,使过电流保护区分不同位置的故障并提高了动作可靠性。利用PSCAD/EMTDC仿真软件对各类故障进行仿真测试,并验证了新型保护策略的可行性。     

直流融冰装置测试用电抗器样机研制

为了解决直流融冰装置的维护问题,以500 kV铜仁变电站固定式直流融冰装置为对象进行了直流融冰装置测试用电抗器样机研制。仿真计算结果显示,电抗器的参数可选择为干式空心电抗器,电感值5 mH,绝缘电压等级10 kV,具有1.1倍2 h过电流能力即可。这一结论已被现场试验所证实。     

基于PWM交流斩波的高压直流电源

本文提出了一种结构新颖的高压直流电源。该电源主要由两部分构成:交流斩波部分和12脉波整流部分。交流斩波器通过控制占空比方便地调节输出电压,而串联式的二极管12脉波整流器,则可得到高质量的高压直流。控制电路采样高压直流电压作为反馈,经PI调节器调节交流斩波器的占空比。仿真结果表明,该直流电源在输入及负载变化时,能够快速响应、输出稳定。实验结果证明了该方法的可行性。     

南方电网500 kW直流融冰装置样机的研制和试验

介绍了南方电网500 kW直流融冰装置的研制情况。装置以南方电网直流融冰技术方案为依据,设计、生产了包括整流器和无功补偿器的直流融冰装置。装置的整流器柜和谐波无功补偿柜安装于固定在车辆上的集装箱内。该装置通过了在工厂内整流器的单独试验、整流器和谐波无功补偿器联调试验和低压大电流试验,表明500 kW直流融冰装置技术方案是可行和有效的。     

输电线路直流融冰的谐波仿真分析

通过在MATLAB中搭建6脉波和12脉波直流融冰装置模型对其产生的谐波进行仿真计算,得出6脉波直流融冰装置模型主要产生5次和7次谐波;12脉波直流融冰装置模型的谐波主要是11次和13次。在未采取谐波抑制措施时,两种融冰装置模型的谐波畸变率均超过了10％。通过串联电抗,两台主变并联运行作为融冰电源等谐波抑制措施使谐波畸变率满足IEEE标准谐波总畸变率不超过5％的要求。     

多脉波整流器直流侧无源谐波抑制机理研究

为提高多脉波整流器的直流侧无源谐波抑制能力,研究了基于两抽头变换器的24脉波整流器直流侧谐波抑制机理。根据抽头变换器的结构及安匝平衡原理,分析了抽头变换器的功能及工作模式,研究了抽头变换器的工作模式对整流桥输出电流、整流器输入电流及负载电压的影响,给出了抽头变换器变比的理论最优值。理论分析及实验结果表明,抽头变换器的端电压会使其所接的两个二极管交替导通,对整流桥输出电流进行调制,进而产生环流,该环流流经交流侧时会抵消原输入电流中的12k±1(k为奇数)次谐波。另外,抽头变换器所接的两个二极管的交替导通,会在负载上产生附加电压,附加电压的存在可以显著降低负载电压的纹波系数。相应的实验结果验证了理论分析的正确性。     

直流融冰装置理论与应用的若干问题探讨

直流融冰装置是架空导线覆冰最有效的除冰设备,能有效提高电网抵御冰冻灾害的能力。对直流融冰装置理论和应用的若干问题进行了探讨,包括其控制功能、保护功能、带线路融冰模式、开路试验模式、零功率试验模式、有功与无功消耗特性、交直流侧谐波特性、线路谐振过电压等,为直流融冰装置在实际电网的推广应用提供参考。