直流偏磁下变压器无功消耗增多对系统电压的影响分析

为了研究变压器发生直流偏磁时系统电压降低的现象,基于PSCAD/EMTDC平台,建立了同步发电机-变压器直流偏磁仿真模型。模型从电力系统无功平衡的角度出发,针对不同大小的直流电流入侵时,在稳态和故障两种情况下,对变压器的无功消耗情况及系统中关键点的电压进行了仿真。结果表明,系统稳态电压随直流偏磁电流的增大而降低,极端工况下可达9%,而且随直流偏磁电流的增大,下降速度越来越快;故障电压会随直流偏磁电流的增大而下降幅度增大,极端工况下可达5%,而且随直流偏磁电流的增大下降速度增快。     

变压器直流偏磁产生机理及偏磁电流实测研究

阐述了变压器直流偏磁产生的原因,介绍了由地磁扰动引起的地磁感应电流和直流输电产生的地中直流,研究了直流偏磁对变压器的影响,并通过对酒泉地区变压器偏磁电流、振动以及噪声进行测试和分析,证实了变压器直流偏磁的严重程度受偏磁电流大小的影响。依据实测结果,比较了两种中性点直流电流测量方法,认为电阻法适合测量中性点单点接地的变压器,而传感器法适合测量中性点有多个接地点的变压器。     

GIC作用下换流变压器饱和特性的仿真研究

地磁感应电流(GIC)通过中性点侵入换流变压器时,会使处于额定工作状态的变压器铁心偏磁饱和,使得变压器励磁电流畸变,从而产生大量谐波及较大的无功损耗,导致变压器损坏或降低使用寿命,严重时甚至引起系统电压降低、系统继电保护误动作。文章基于UMEC磁路模型建立了用于GIC问题分析的换流变压器模型;并利用该模型在PSCAD/EMTDC中进行仿真计算,详细地分析了在GIC作用下换流变压器励磁电流的谐波特性、换流变压器网侧和阀侧谐波特性及无功损耗特性;最后提出了GIC影响下换流变压器抑制直流偏磁的方法并进行了分析比较。     

地磁感应电流作用下的变压器励磁电流谐波分析

分析了地磁感应电流作用下的变压器直流偏磁情况及励磁电流各次谐波幅值、变压器无功损耗情况,并通过分析得出了变化规律。     

基于直流偏磁影响下变压器本体振动与噪声的在线监测

地磁感应电流或换流变压器中的直流电流分量易造成直流偏磁现象。而直流偏磁又是使变压器振动、噪声增大的主要原因,所以振动噪声水平是反应直流偏磁状态下变压器运行情况的重要指标。因此,针对直流偏磁对变压器带来的影响,本文开发了适用于交流变压器的振动与噪声实时监测系统,并专门编制了相应的采集和分析软件,可实现对振动时域频域波形的实时监测。系统分析了交流变压器直流偏磁电流对变压器振动与噪声的影响规律,从测点选择方法、监测思路及监测结果评价等多方面系统研究了交流变压器振动与噪声监测方法,为系统开展交流变压器振动和噪声的研究,分析变压器可能存在的故障提供了依据。     

STATCOM对直流融冰整流变压器直流偏磁的影响及抑制方法

利用12脉动直流融冰装置的整流变压器将静止无功发生器(STATCOM)接入交流电网,可以使整流变压器得到充分利用,为系统提供动态无功支撑,并有效改善融冰方式运行时的电能质量。针对STATCOM系统中整流变压器的直流偏磁问题,对1台链式STATCOM样机中的变压器直流偏磁现象进行了试验研究和分析,并提出了链式逆变器的直流分量控制方法和针对整流变压器的最大直流电流分量控制方法,该方法可以有效抑制整流变压器的直流偏磁。所提出直流偏磁抑制方案的有效性通过在30 k VA链式STATCOM样机上得到试验验证,一旦检测到有直流电流分量,直流偏磁抑制分量就会很快起作用,使变压器铁芯停止偏磁过程,并回到正常状态。     

大地直流偏磁影响下电力变压器损耗及温升计算研究

地磁感应电流引起的直流偏磁对电网稳定运行会产生不利影响,其中单相变压器、三相五柱电力变压器受到的影响最为严重。本文根据IEEE Std C57.91标准,以一台OSFSZ-420000/354三相电力变压器为研究对象,研究地磁感应电流直流偏磁下对电力变压器磁化电流和磁场温升的计算方法及相应解决方案。传统解析方法难以模拟地磁感应电流直流偏磁引起的变压器饱和特性变化。本文通过有限元与PSCAD迭代联合计算,研究地磁感应电流影响的电力变压器运行特性的变化,首先基于有限元研究变压器铁心饱和运行条件下励磁特性计算方法,基于变压器铁心饱和特性曲线搭建PSCAD的地磁感应电流影响下磁化电流仿真模型,最终基于PSCAD与三维涡流场耦合分析,提出地磁感应电流影响下的变压器损耗及温升计算方法。     

电力变压器的GIC-Q损耗算法的研究综述

地磁感应电流(GIC)引起的电力变压器直流偏磁在全球的电网中几乎同时发生,GIC直流偏磁次生的全网变压器无功损耗同时增大可能导致电网电压不稳定,研究电网中各种变压器GIC无功(GIC-Q)损耗的算法是认识GIC-Q危害以及防治地磁暴电网灾害的基本手段之一。根据我国特高压大电网地磁暴灾害防御研究的需要,从变压器GIC-Q损耗工程算法和理论算法2方面,综述了国内外高压及超高压变压器GIC-Q损耗的算法及其研究进展,分析了我国单相四柱式和五柱式特高压变压器GIC-Q损耗工程算法和理论算法的研究需求,提出了特高压变压器GIC-Q损耗计算以及大规模电网GIC-Q计算上需要研究解决的问题。     

特高压变压器直流偏磁计算及无功功率特性分析

针对变压器的直流偏磁问题,分析了特高压变压器直流偏磁时无功损耗的响应机理,给出无功损耗计算方法,进行无功损耗特性分析。采用增加串联电阻的方法,提高计算电流中直流分量的计算精度。结合电压补偿,消除增加串联电阻后导致的电压下降问题。根据特高压变压器的实际参数,建立变压器的场路耦合模型,进行特高压变压器不同直流偏磁电流下的仿真计算。研究表明,变压器直流偏磁时,励磁电流波形严重畸变。随着直流偏磁电流的增加,特高压变压器的空载无功功率逐渐增加,直流偏磁电流超过一定范围后,无功功率随着直流偏磁电流的增加近似呈线性增加。相同直流偏磁电流时,负载下的无功功率明显大于空载下的无功功率。相比于无直流偏磁时的无功功率,相同直流偏磁电流时,空载与负载下的无功增额大体相同。     

变压器直流偏磁的振动特性研究

阐述了围绕中性点直流电流导致变压器振动开展的研究工作.运用实验室模拟试验和现场实测,研究了直流偏磁导致的变压器振动频谱的频率分布,分析了偏磁电流、运行电压对振动强度、振动频率的影响,研究结果表明,直流偏磁会导致振动强度、振动奇次谐波和高次谐波的增加,特别是会引起非100 Hz整数倍的高频振动.     

GIC频率变化对变压器偏磁程度的影响

近年来随着我国电网电压等级的升高,电网规模的扩大,地磁活动引起的电网异常现象引起了人们的关注。对于频率一般为0.1~0.001Hz的地磁感应电流,电网计算模型采用直流等效原则,即地面感应电势等效为直流电源,系统元件等效为电阻,忽略电感。但地磁感应电流频率的变化影响变压器的偏磁程度,从而影响地磁感应电流计算的精确度。采用时域场路耦合法,建立变压器模型,利用磁场模型计算动态电感,电路模型求解电流,分析不同频率下变压器动态电感和励磁电流的数值波形,确定其偏磁程度。结果表明,当中性点之间的地面感应电势(ESP)一定时,频率为0.1~0.002Hz时变压器并未饱和,GIC若按照直流计算存在不同程度的误差,频率越低误差越小;频率低于0.002Hz时变压器饱和,可按直流进行计算。     

两起变压器电容隔直装置缺陷问题分析

直流电流通过变压器中性点进入绕组时,将会引发变压器直流偏磁现象,从而造成变压器无功损耗及噪声增大等问题。近年来,宁夏电网在直流偏磁较严重区域的变压器安装电容隔直装置来避免上述问题的发生,但该装置在运行中出现“带病运行”的现象,为避免此类现象的再次发生,针对两起变压器电容隔直装置缺陷原因调查分析,通过现场设备检查、理论计算及实验室验证,结合装置自身的结构,查找出缺陷原因,并提出该类缺陷杜绝的措施。分析结果对提升变压器电容隔直装置安全可靠运行具有重大意义。     

直流偏磁对输电线路距离保护的影响分析

高压直流输电运行于单极大地回路方式时,太阳耀斑活动产生的地磁感应电流会使变压器或保护用电流互感器产生直流偏磁现象。当直流偏磁电流进入交流系统后,阻抗继电器的测量阻抗中会产生一个附加阻抗,使阻抗继电器的测量阻抗变大,从而导致距离保护出现欠范围拒动作。文章建立了相应的输电线路距离保护系统模型,推导出了直流偏磁条件下阻抗继电器测量阻抗表达式,同时为了直观的衡量直流偏磁电流对测量阻抗的影响,定义出了直流偏移系数,通过分析不同直流偏移系数条件下的距离保护动作特性,并利用PSCAD/EMTDC仿真软件在不同直流偏移系数条件下进行仿真分析,验证了理论分析的正确性。     

电能质量扰动发生器控制策略及其实现

为了测试电力变压器、CVT、电力电容器、无功与谐波补偿装置等试验设备在电能质量扰动下的工况,设计了一种电能质量扰动发生器,能模拟实际电网输出各种形式电压与电流扰动。采用电压外环与电流内环的PWM整流控制实现了直流电压的稳定;利用电压前馈与重复学习相结合的控制策略实现了发生器较高精度输出;利用DSP+FPGA构建控制系统具有较好的实时性与可靠性。通过10 kV、2 MVA工业样机实验,证明了设计的正确性。     

基于粒子群优化算法的电网GIC-Q多目标优化策略

地磁感应电流(GIC)流经变压器绕组会产生直流偏磁现象,造成变压器无功损耗增加,破坏电网无功平衡,影响电网安全稳定运行。为了有效地抑制GIC对电网的不良影响,以无功补偿设备成本和电压偏移量最小为目标,提出一种基于粒子群优化算法的多目标无功优化策略,保证地磁场扰动下电网无功平衡。所提策略利用小生境共享机制不断更新粒子位置,并依据拥挤距离排序对Pareto最优解进行存档,保持解的多样性和均匀性;引入混沌变异避免陷入局部最优解,同时提高全局搜索能力。GIC标准算例的仿真结果验证了所提策略的准确性和有效性。     

基于主动电压抬升的光伏全直流汇集与送出系统网侧故障穿越策略

光伏(PV)全直流汇集与送出系统中,高压直流(HVDC)侧发生短路故障导致功率消纳能力下降,光伏无法及时感知故障而功率不变,导致系统过压停运。为解决此问题,提出了一种基于主动电压抬升的故障穿越策略,当高压直流变压器高压侧子模块电压上升到某一水平时,增加中压侧投入的子模块总数以提升中压直流电压,配合具有故障态P-V下垂特性的最大功率点跟踪(MPPT)装置,实现子模块未过压情况下最大功率点跟踪进入限功率模式,实现高压直流变压器端口功率平衡,达到降低子模块过压、完成故障穿越的效果。对所提策略下HVDC变压器子模块过压进行了分析,并仿真验证了策略的有效性和必要性。     

采用新型换流变压器及其滤波系统对换相失败的影响

分析了直流输电的换相失败机理及影响换相失败的因素。考虑到新型换流变压器及其滤波系统的阀侧滤波支路会对直流输电系统中各运行变量产生一定的影响,以实验室建立的直流输电系统模拟平台为研究对象,给出了新系统下阀侧无功补偿度的定义,当逆变侧采用新型换流变压器及其滤波系统后,详细分析了多种因素对逆变侧换相失败的影响并得出如下结论:阀侧无功补偿度对换相过程的改善能力不大;直流电流和换相电抗的增加会增大逆变器发生换相失败的几率;越前触发角的增大可有效降低逆变器发生换相失败的几率;不对称故障时,换相电压过零点的偏移会使得与发生单相接地短路相相连的逆变器上、下2个换流阀最易发生换相失败。最后,提出了新系统条件下避免发生换相失败的措施:增大越前触发角或关断角的整定值;适当降低换流变压器的换相电抗;保持换相电压的稳定。     

UPFC的模型与控制器研究

考虑了两侧逆变器的脉宽和相角的控制输入,以五阶非线性微分方程组来描述UPFC的动态过 程,提出利用串联侧输出电压的横分量和纵分量以及并联侧输出电流的横分量和纵分量来分 别控制线路有功、线路无功、节点电压和直流侧电容电压,设计了UPFC的反馈控制系统。较 全面地仿真了UPFC在系统故障过程中的暂态特性以及UPFC 的功率控制和电压调节的性能, 分析了UPFC直流侧电容量、变压器电抗值以及UPFC 的控制参数对电力系统稳定性的影响。     

直流偏磁对500 kV变压器振动特性的影响分析

特高压直流工程单极-大地回路运行时,直流电流侵入大型变压器绕组,致使变压器振动加剧。为了深入了解直流偏磁对大型变压器振动特性的影响,分析了变压器的振动机理及直流偏磁的影响机制。在白鹤滩—江苏 ± 800 kV特高压直流输电工程调试期间,对500 kV三相变压器的中性点电流、振动信号进行了实测,量化了直流偏磁程度,分析了不同直流偏磁程度下变压器振动信号时域及频谱特征。提取了波形畸变比、奇偶次谐波能量比、累计能量占比、功率谱熵等特征量来分析直流偏磁对大型变压器振动特性的影响。结果表明：直流偏磁导致波形畸变,1个工频周期内2个半周期对应的振动波形不再对称分布;随着直流偏磁程度增加,振动信号主频分量改变,50 Hz倍频谐波分量增多,其中50 Hz奇次谐波增幅要大于偶次谐波,且影响主要集中在600 Hz以内;由于铁心饱和作用,直流偏磁增大到一定程度时,磁不平衡性降低,振动信号复杂度不再增加。     

一种高性能车载直流电源设计

针对某特种车辆高功率密度、高可靠性、低输出纹波及高动态特性的要求,提出一种采用主从均流控制的并-并型推挽组合变换器.该组合变换器由两路推挽变换器交错并联组成,基于电流峰值控制的主从均流不仅解决了输出均流问题,而且有效抑制了推挽电路中变压器偏磁问题,极大地减小了滤波电容体积.实验表明,该电源具有低输出电压纹波和较快的动态...