计及锁相误差的双馈风电并网系统暂态过电压特性与抑制

风电并网系统交流短路时，锁相环(PLL)锁相误差导致风机功率耦合，在故障清除时产生暂态过电压，亟须开展计及锁相误差的暂态过电压机理、特性与抑制策略的研究。首先，分析PLL参数、故障位置及故障类型对暂态过电压的影响。然后，以三相故障为例揭示了相位跳变的特征及锁相误差引起暂态过电压的机理，提出基于改进型PLL结构与锁相误差补偿的转子侧变流器、定子侧变流器控制策略，实现对双馈风电机组(DFIG)暂态过电压的主动抑制。最后，仿真验证了所提策略在实现DFIG故障穿越的同时还能够进一步抑制暂态过电压。     

气体绝缘开关装置中快速暂态过电压的抑制

SF6气体绝缘开关装置中隔离开关操作会产生快速暂态过电压(VFTO)，危害电力设备的安全运行。章分析了影响快速暂态过电压的因素，并且比较了两种抑制快速暂态过电压方法的效果。     

风电机组大扰动暂态过电压机理分析及优化抑制

在高比例新能源集中接入弱电网的背景下，大扰动暂态过电压问题严重制约新能源消纳，亟须进一步深入研究大扰动暂态过电压机理及影响因素，提出优化抑制策略，从而保障风电可靠消纳。分析交流故障引发暂态过电压的机理及主要影响因素，指出大扰动下风电机组动态特性与暂态过电压水平密切相关，尤其是在故障清除后的恢复过程。针对风电机组在恢复过程的动态特性，提出大扰动暂态过电压优化抑制策略。最后采用电力系统全数字仿真装置（Advanced Digital Power System Simulator,ADPSS）进行电磁暂态仿真，通过实际系统算例验证了优化抑制策略的有效性。     

基于轨迹灵敏度的暂态过电压两阶段优化控制

为抑制风电经高压直流外送方式下的直流送端系统暂态过电压,提出一种基于轨迹灵敏度的暂态过电压两阶段优化控制方法.首先,构建以控制实施代价和电压预测偏差为暂态过电压控制模型的目标函数,为解决暂态过电压非线性控制模型效率低的不足,借助暂态过电压和恢复阶段电压对控制量的轨迹灵敏度,将非线性控制模型转换成以控制量增量为独立控制变量的二次规划模型,提高暂态过电压的优化控制效率.然后,针对暂态过电压失稳场景,在故障发生前求解暂态过电压预防控制的控制量变化值,并实施暂态过电压预防控制,避免严重的暂态过电压危害,若控制实施后恢复阶段电压不安全,则求解恢复阶段电压控制的控制量变化值,调节控制量直至恢复阶段电压运行在安全范围内,所提控制方法可在抑制直流送端系统暂态过电压的同时,保证暂态过电压恢复过程的安全性,可为调度人员的暂态过电压稳定控制提供参考.最后,通过修改后IEEE 39节点系统的仿真分析验证所提控制方法的有效性.     

SF6气体绝缘开关装置中快速暂态过电压的影响因素分析

介绍了SF6气体绝缘开关装置中快速暂态过电压的危害。以500kV GIS为例，通过计算，认为负载侧残余电荷电压、变压器入口电容、弧道电阻和支撑绝缘子等效电容都是影响快速暂态过电压的因素。其中前3个因素对快速暂态过电压影响较大。     

基于电容式电压互感器的暂态过电压光学监测方法研究

电网暂态过电压威胁着电力设备的安全运行,监测暂态过电压对保证电网安全、可靠运行具有重要意义。提出一种基于电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer,CVT)的暂态过电压光学监测方法,通过在常规CVT的电容分压器低压端串入暂态监测电容,利用光学电压传感器(Optical Voltage Sensor,OVS)实现暂态过电压的监测。建立具备暂态电压监测功能的CVT的高频暂态电路模型,分析论证了利用电容C₃监测暂态电压的可行性。研制OVS样机,设计基于CVT的暂态过电压光学监测系统,并进行了暂态过电压试验,试验结果表明监测系统能满足对暂态过电压监测的需求,进一步论证了所提方案的有效性。     

换相失败对含风电场的交直流混联系统送端过电压的影响

针对直流系统换相失败后引起的送端交流母线会出现暂态过电压的问题,详细分析了直流换相失败后送端交流母线出现暂态过电压的机理,提出一种根据暂态过电压的大小来确定调相机容量进而抑制暂态过电压的策略,并在此基础上对定电流控制环节参数进行优化,达到进一步抑制暂态过电压的目的。仿真结果表明:所提策略对于受端单相接地故障引起的换相失败所产生的送端母线暂态过电压具有有效的抑制能力;再结合直流控制系统参数优化,对于受端三相接地故障引起的换相失败所产生的送端母线暂态过电压可起到进一步抑制的效果。该策略对于含风电场的交直流混联系统故障后送端暂态过电压的抑制具有一定的指导意义。     

10 kV电容器组切换在用户侧产生的电压放大现象

分析了切换10kV并联电容器组时，在400V用户母线上产生的暂态过电压的放大现象。对影响暂态过电压放大的各种因素，如10kV补偿电容器的容量、用户侧用于补偿功率因数的补偿电容器的容量和阻抗、用户侧降压变压器的容量以及系统阻尼等，用电磁暂态分析程序(EMTP)作了全面的仿真分析。指出了放大暂态电压对用户设备的影响，并讨论了抑制放大暂态过电压的措施。文章还指出，解决暂态电压放大的较好办法是在用户侧功率因素补偿电容器上串接一电感以形成谐波滤波器。     

电力系统内部过电压及其防护措施分析

分析了电力系统内部过电压及其防护措施,研究了暂态过电压的类型,提出了暂态过电压及空载长线过电压的防护措施。     

合闸时CVT分压电容暂态过电压的仿真研究

电网合闸时在CVT分压电容上出现的暂态过电压会对CVT分压电容造成一定的损害。使用Matlab/Simulink建立CVT暂态仿真模型,仿真不同合闸相角情况下分压电容暂态过电压;同时研究线路等效电阻、电感值及CVT参数对分压电容上出现的暂态过电压的影响,得到了这些参数对暂态过电压的影响规律。仿真结果对CVT分压电容上暂态过电压的抑制研究、降低分压电容故障率以及CVT运行具有重要价值。     

基于虚拟电阻的高压直流换相失败期间送端电网暂态过电压抑制方法

针对高压直流输电系统换相失败易引发送端电网暂态过电压的问题,提出了一种基于虚拟电阻控制的送端电网暂态过电压抑制方法。分析了高压直流系统发生换相失败期间整流站交流侧的无功动态特性及其引发送端电网暂态过压的机理。根据影响暂态过电压水平的关键直流控制变量分析并结合换相裕度边界条件,设计了基于虚拟电阻的送端暂态过压控制器。控制器可根据送端电网暂态过压水平动态调整整流站触发角,实现送端电网的暂态过电压抑制目标。仿真算例表明,所提控制方法通过虚拟电阻环节与常规定电流控制协调配合,能有效抑制换相失败期间送端电网暂态过电压水平。     

风电高渗透率交直流外送系统直流闭锁稳控方案研究

针对特高压直流闭锁后的交流系统暂态过电压问题,深入剖析了直流闭锁后盈余的无功功率、短路容量与交流系统暂态过电压的关系,对比分析了安控切风电与极控切滤波器时序对交流系统暂态过电压的影响。提出基于风电机组故障穿越能力的交流系统稳控方案以及相应的暂态过电压抑制措施。以DIg SILENT为平台搭建哈密电网仿真模型,对所提稳控方案及暂态过电压抑制措施的正确性和可行性进行了仿真验证。仿真结果表明,所提稳控方案及暂态过电压抑制措施可有效降低系统暂态过电压,规避风电机组连锁脱网的风险,并有利于交流系统电压恢复。     

电气工程中GIS快速暂态过电压(VFTO)研究

气体绝缘变电站(GIS)愈来愈多地应用于电力系统中,GIS运行电压等级提高,使隔离开关、接地开关和断路器的操作引起的快速暂态过电压严重,对运行安全的危害很大.对快速暂态过电压产生机理进行分析,建立等值模型并进行数值计算.对GIS内部快速暂态过电压的研究,在电气工程中具有重要意义.     

切合并联电容器组暂态过电压问题的研究

采用EMTP电磁暂态程序,考虑在最不利的运行条件下,计算得出切合并联电容器组暂态过电压水平,并给出降低暂态过电压的措施。     

贵阳区域电网过电压在线监测研究

通过建立宽频带过电压分压取样系统和暂态过电压在线监测装置,开发了区域电网过电压在线监测系统,并将其应用于贵阳东部电网的两个变电站,实现了对变电站及所连接线路的过电压实时监测。监测数据表明,该系统既能准确快速捕捉、记录从工频过程到雷电冲击过程的过电压数据,又能满足节省存储空间的要求。将实测结果与仿真结果比较,验证了该系统的有效性。     

基于多尺度数学形态学和高低频能量比值的海上风电场内部瞬态过电压特征分析

目前,海上风电场集电系统因电气设备频繁操作或故障所引起的高频瞬态过电压尤为严重。为识别不同类型下海上风电场内部过电压的瞬态特性,该文首先提出一种多尺度数学形态学信号特征提取方法,构建形态学结构元素新算子,运用多尺度数学形态分解方法提取瞬态过电压的高低频成分,构建适用于识别海上风电场内部瞬态过电压类型的时域特征量。再基于所构造的高频特征量和高低频能量比值识别特征量,结合支持向量机分类器模型对典型的内部瞬态过电压分类识别。仿真和试验研究表明,所提出的数学形态学算法相对于传统的小波算法,构造的特征量区分度更明显,可以准确地识别过电压类型,为海上风电场变电站电气设备的电压保护整定和绝缘配合奠定基础。     

抑制直流送端系统暂态过电压的直流和风电控制参数协调优化

为抑制风电经高压直流外送方式下的直流送端系统暂态过电压,提出一种直流和风电控制参数协调优化方法。首先,从整流站与风电场之间的无功转换角度分析了直流送端系统暂态过电压的产生机理,进而从系统无功特性入手研究了直流整流侧、风电转子侧变流器控制参数影响暂态过电压的机理,为抑制暂态过电压的控制参数协调优化提供了理论依据。然后,构建了以直流送端系统暂态过电压峰值最小为目标的优化模型,通过联合调用的方式,可在电磁暂态模型准确模拟交直流系统电磁暂态过程的基础上,进一步采用改进粒子群优化算法协调优化直流和风电控制参数,从而有效抑制直流送端系统暂态过电压。最后,通过修改后的4机11节点系统和新英格兰39节点系统的仿真分析,验证了所提方法的有效性和准确性。     

基于图卷积神经网络的直流送端系统暂态过电压评估

随着新能源接入电力系统并通过直流送出，送端系统的暂态过电压问题逐渐突出。因此，为快速准确估计送端系统在直流闭锁、换相失败等预想扰动场景下各直流近区节点暂态过电压严重度，提出一种基于图卷积神经网络(graph convolutional network, GCN)的直流送端系统暂态过电压评估模型。该模型以电网发生直流故障前的潮流状态参数与网络拓扑作为输入特征，可以同时预估电网多个关键节点(如风电场汇集节点)的暂态过电压严重度。利用含跨区直流异步互联的两区域系统进行算例分析，验证该模型可以适应多种网架拓扑结构、不同新能源发电占比等差异化电网运行方式，具有较强的泛化能力。同时，所提模型揭示了对过电压严重度影响最大的关键因素，具有一定的可解释性，可为暂态过电压的预防控制提供有效指导。     

采用架空线的MMC-HVDC单极接地过电压分析

采用架空线传输方式的远距离柔性直流输电线路,极易发生输电线路单极接地故障,必须采用多种方式保护设备应对暂态过电压。文中研究了采用半桥子模块的柔性直流输电系统在直流侧接地故障下的暂态过电压特性,并分析了系统结构、设备参数和故障特征等对过电压的影响,同时分析了换流器闭锁、避雷器和直流断路器对抑制直流侧故障过电压的效果。研究表明系统设备参数对过电压峰值影响最大,当保护措施启动时,系统保护装置会成为主要的过电压影响因素。最后,提出了应对直流侧故障过电压的避雷器优化配置方案。     

基于无功功率短路比的直流闭锁暂态过电压计算方法

针对现有特高压直流闭锁引起交流系统换流母线暂态过电压计算方法在极低短路比情况下可能无实解的问题,基于直流闭锁后的谐振电路,推导建立了暂态过电压与谐振频率的关系式。参照短路比的定义,提出无功功率短路比的概念,在此基础上,提出适用范围更广的直流闭锁暂态过电压计算方法。研究发现,换流母线暂态过电压随着无功功率短路比的减小呈非线性加速上升的趋势。以DIgSILENT为平台搭建国际大电网会议(CIGRE)直流输电标准测试系统与±800 kV天中直流送端系统,仿真分析验证了所提出的暂态过电压计算方法的有效性,在极低短路比系统中仍然适用。