同步调相机用于高压直流输电系统电压支撑的研究

基于实际参数分析STATCOM(静止同步补偿器)和新型同步调相机系统,利用PSCAD软件进行仿真验证,结合湖南电网的特点,分析比较各种方式优势。讨论特高压交直流系统动态无功支撑用大型调相机运行需求分析,阐明了新型同步调相机作为该系统的无功补偿设备更具有优势,并结合实际案例,论述调相机瞬态无功支撑的实现。     

新型同步调相机的关键技术及研究进展

随着直流特高压输电系统的发展,大容量新型同步调相机成为满足系统无功动态需求的最优选择,逐渐成为研究热点之一。基于此,对新型同步调相机的研究现状进行了系统的总结和归纳。首先,从新型同步调相机的数学模型、运行状态以及控制策略3个方面对其运行原理进行介绍。其次,将其与电力电子无功补偿设备作对比,阐述了新型同步调相机优越的动态无功输出特性,并研究了其无功输出特性的影响因素。最后从新型同步调相机的现有故障诊断技术和参数辨识技术2个方面对其状态监测技术的研究现状进行总结。文中综述了新型同步调相机的数学模型、控制策略和运行状态监控等方面的研究情况,能够为新型调相机的进一步研究提供参考。     

含同步调相机的交直流混联系统稳定研究

针对交直流混联系统发生故障时出现无功不足和电压跌落的问题,需要在交直流混联系统交流侧加装同步调相机,对其提供强无功支撑,保证系统稳定运行.对含同步调相机的交直流混联系统稳定性进行了研究,将在不同故障下的交直流混联系统逆变侧接入同步调相机前后逆变侧母线电压情况进行对比,研究同步调相机接入对母线电压的补偿效果.建立了含同步调相机的交直流混联系统数值仿真模型,仿真结果表明加装同步调相机可提高交直流混联系统的稳定性,提升系统故障恢复能力.     

调相机故障诊断及研究进展

同步调相机因其优秀的无功响应能力逐渐成为直流特高压（UHVDC）输电系统无功补偿设备的最优选择。新型同步调相机在使用过程中,不可避免地会出现各种故障,如绕组匝间短路故障、转子偏心故障和轴承故障等。但目前对同步调相机的故障诊断研究仍然较少。因此,本文对同步调相机的定子绕组匝间短路故障、转子绕组匝间短路故障、转子偏心故障、水路堵塞故障和轴承故障等的产生原因、故障特征和诊断方法进行了总结,并分析了各种故障诊断方法的特点,指出了同步调相机故障诊断领域存在的挑战和发展趋势。     

大型同步调相机控制策略研究

随着特高压直流输电的发展,“强直弱交”电网的无功补偿问题越来越突出。大型同步调相机无功响应快、故障穿越能力强,是理想的无功补偿设备。介绍了国家电网公司大型调相机项目的应用背景,阐述了大型同步调相机的静止变频器（SFC）启动方式和励磁控制策略;重点分析调相机的SFC启动控制策略、励磁系统无功-电压协调控制、基于电力系统电压调节器（PSVR）的无功控制策略,并通过仿真试验对控制策略进行验证。试验结果表明,所提出的调相机控制策略可很好满足大型同步调相机启动和运行控制需求。     

天山换流站调相机电力系统稳定器配置研究

同步调相机对于直流工程及电力系统的电压稳定具有重要意义,研究其电力系统稳定器配置的方法,对其在进相运行时有重要意义.首先对同步调相机中的主要控制环节设备建立数学模型;然后以发电机稳定为目标,研究在各种无功出力下阻尼变化趋势,建立同步调相机运行模型;最后论证了同步调相机配置电力系统稳定器的必要性和可行性.算例表明,与不配...     

同步调相机饱和计算模型的对比研究

随着特高压直流输电系统容量和电压等级的提高,换流站对无功补偿的容量需求也越来越大。大容量新型同步调相机旨在满足特高压直流换流站的动态无功需求,由于同步调相机经常运行在过励,甚至3.5倍强励状态,铁心中的磁场饱和比汽轮发电机更为严重。为了准确计算同步调相机在不同系统电压及励磁条件下的无功特性并应用于电力系统仿真分析,本文采用时步有限元模型计算同步调相机在不同励磁条件下的饱和特性曲线族,基于该曲线族提出了一种用于系统仿真分析的同步调相机实用模型的饱和修正模型,采用该模型计算了同步调相机在不同系统电压及励磁条件下的无功功率,并与时步有限元模型计算结果进行了对比;从结果可以看出,与传统的饱和修正模型的计算结果相比,采用新提出的饱和修正模型计算出的无功功率与时步有限元模型更接近。研究结果可为同步调相机无功特性的准确计算及运行方式的合理选择提供理论基础和技术支撑。     

经同步调相机补偿的HVDC电压稳定控制策略研究

要实现高压直流输电线路的安全稳定运行需要为其提供充足的无功功率。提出将同步调相机配置在高压直流输电线路换流站中,对其进行无功补偿以提升扰动或者故障时高压直流输电线路的逆变侧交流电压。基于PSCAD/EMTDC软件搭建了同步调相机与高压直流输电线路模型,对同步调相机的无功补偿能力进行仿真分析,并针对同步调相机补偿过程中出现的电压波动不能立即平稳的问题,提出一种针对同步调相机的励磁机的优化控制策略,实现了电压的快速稳定。     

同步调相机特性及应用

同步调相机是一种特殊运行状态下的同步电机,当应用于电力系统时,能根据系统的需要,自动地在电网电压下降时增加无功输出、在电网电压上升时吸收无功功率,以维持电压,提高电力系统的稳定性,改善系统供电质量。本文从分析同步调相机在电力系统无功补偿中的优势入手,介绍同步调相机的相关问题。     

电网谐波电压对同步调相机转子损耗的影响

高压直流输电系统单极大地回线运行会使得附近变压器产生直流偏磁现象,增加变压器副边电压的谐波含量。当变压器与为换流站提供无功支撑的同步调相机连接时,谐波电压会影响同步调相机的转子损耗。本文针对不同谐波电压下,同步调相机转子损耗的变化展开研究。采用时步有限元法计算了同步调相机空载、进相以及迟相运行条件下,谐波电压对转子铁心和槽楔损耗的影响,对比分析了转子各部分损耗大小随电压谐波次数的变化规律。研究结果为同步调相机的安全可靠运行提供了理论基础。     

含同步调相机的HVDC输电系统电压稳定控制策略

传统高压直流(HVDC)输电系统的半控特性导致系统运行过程中需要大量无功补偿装置,系统运行过程中若出现电压波动,将引起电能质量下降和系统稳定性降低等问题,采用同步调相机提供系统运行中所需的无功得到广泛认可。本文针对含有同步调相机并网的HVDC输电系统电压稳定控制进行研究,对HVDC系统逆变侧接入同步调相机前后发生小扰动、中扰动和大扰动情况下逆变侧母线的电压波动情况进行对比,得到同步调相机接入对母线电压的补偿效果,并于PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了同步调相机并网高压直流输电模型,仿真结果验证了理论分析的有效性。     

不同工况下同步调相机定位筋磁场及感应电动势分析

随着高压直流输电系统对无功补偿设备快速响应能力和设备容量需求的不断加大,大容量新型同步调相机逐渐得到广泛应用。随着容量的增加,同步调相机端部漏磁大大增加。定位筋中的漏磁场中主要为轴向磁密分量,该磁场随着定子电流的交变呈现旋转效应,因此易在定子铁芯定位筋中产生较大的感应电动势,导致放电风险增大,从而降低同步调相机的使用寿命。本文建立了同步调相机端部的三维有限元模型,计算了同步调相机在空载、额定负载和失磁情况下定位筋中的磁密分布,并对比分析了其中的感应电动势大小,为进一步评估定位筋放电风险提供了理论基础。     

同步调相机的状态监测及故障预警系统

同步调相机在直流输电系统中有着重要作用,为更加及时、直观地了解同步调相机运行状态,利用Java Web技术以及Python编程,实现对同步调相机的实时状态监测与故障的准确预警。前端可视化页面将同步调相机运行数据以散点图、折线图及报表的方式展现。后端故障预警程序对故障的判断以弹出框的形式展现于前端界面中,供工作人员及时了解同步调相机故障信息,保证同步调相机运行的安全稳定性。     

基于不变矩理论的同步调相机轴系轴心的轨迹分析

同步调相机的状态监测和分析是保障同步调相机可靠运行的关键手段。轴系振动故障是最常见的故障之一,会直接影响机组的安全稳定运行。文章根据已有的同步调相机的运行数据,绘制同步调相机的轴心轨迹,采用不变矩理论提取轴心轨迹的特征向量,既适用于对同步调相机正常运行下的状态监测和分析,也能用于同步调相机发生振动故障时的诊断和修理。     

同步调相机对电力系统静态稳定的影响

同步调相机是否有利于电力系统的静(动)态稳定,是一个有争议的问题。本文分析证明,同步调相机的存在,决不会降低系统静态稳定极限,除非采用了与本文不同的数学模型。文中还论证了用静止无功补偿器(负荷)代替同步调相机的可能性。     

同步调相机对分层接入特高压直流输电系统的暂态过电压抑制作用研究

目前已有特高压直流工程采用分层接入方式,同时随着新能源发电占比的提高,送端电网面临着暂态过电压的问题,同步调相机可以抑制过电压,有必要深入研究同步调相机对分层接入特高压直流输电系统暂态过电压的抑制效果。建立了含同步调相机的分层接入特高压直流输电系统模型,理论分析了同步调相机对暂态过电压的抑制机理,针对降功率运行、双极运行双极闭锁、双极运行单极闭锁和高低端换流器同时换相失败4种不同工况,研究了不同台数同步调相机对暂态过电压的作用效果,最后提出了基于暂态过电压的短路比增量指标,定量评估了同步调相机对暂态过电压的作用效果。结果表明所提指标可有效定量评估同步调相机抑制暂态过电压的作用效果,当分层接入特高压直流输电系统整流侧交流系统短路比在3~8变化,投入1台同步调相机后整流侧交流系统基于暂态过电压的短路比增量为0.106~0.396,投入2台同步调相机后基于暂态过电压的短路比增量为0.251~0.788,因此,投入同步调相机可等效提高交流系统短路比,有效抑制送端暂态过电压。     

孤岛双馈风电场接入LCC-HVDC的黑启动与协同控制策略

提出一种基于新型同步调相机的孤岛双馈风电场接入LCC-HVDC的黑启动与协同控制策略。在LCC-HVDC送端交流母线配置新型同步调相机,利用其强大的无功调节能力稳定送端交流母线电压,以便为风电场中双馈发电机（DFIG）的启动与正常运行提供电压参考并保证LCC-HVDC整流器正常换相;新型同步调相机具备惯量响应能力,可以配合LCC-HVDC整流器来协同控制送端系统有功功率平衡,从而使LCC-HVDC跟踪孤岛风电场实时发出的有功功率进行有功外送。基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所提黑启动与协同控制策略的有效性。     

同步调相机故障对上海庙——临沂特高压直流输电系统影响的研究

800 kV上海庙—临沂特高压直流输电工程受端（沂南换流站）配置有3台同步调相机,为换流站提供紧急动态无功支撑。近年来,山东省外同步调相机多次故障跳机,限制了同步调相机功能的发挥,须评估同步调相机故障对特高压直流输电的影响。基于PSACD仿真平台及现场设备实际参数,建立上海庙—临沂分层接入特高压直流输电工程的计算模型,评估了同步调相机甩负荷、失磁、出口短路故障及故障时同步调相机投运台数对特高压直流输电的影响,研究发现：甩负荷及失磁故障影响较小;升压变压器高压侧短路一般会导致直流换相失败,低压侧短路会导致直流功率大幅跌落但一般不会导致换相失败;同时投运2台及以上调相机可减少故障严重程度,加快故障恢复。研究结果可为现场有针对性地开展运维检修提供指导。     

典型直流落点无功补偿方式对近区交流系统静态电压稳定影响研究

研究了直流落点不同无功补偿方式对交流电力系统静态电压稳定的影响。当直流落点采用固定电容器补偿时,可将该节点看作PQ节点;而采用大容量同步调相机补偿时,该节点可看作PV节点。基于计及负荷静态电压特性的交直流电力系统连续潮流方法,分析了直流落点分别为PQ节点和PV节点下,直流落点近区交流系统的静态电压稳定性,得出直流落点采用大容量同步调相机进行无功补偿有助于提高近区交流系统的静态电压稳定性。     

同步调相机对直流逆变站运行特性的影响分析

特高压直流换流站配置的无功补偿装置主要用于提供有功功率传输时消耗的无功功率,因此其动态特性对交直流混联电网的电压稳定性、直流运行特性产生显著影响。基于直流逆变站的控制特性,对交流电压大幅波动过程中同步调相机对直流逆变站的运行特性的影响进行深入分析,揭示了同步调相机的无功出力特性以及逆变站电气量的响应特性,并通过仿真算例进行了验证。该工作为多直流馈入电网中大容量同步调相机的接入奠定了理论基础。