特高压换流站调相机系统控制策略分析

首先介绍了特高压换流站调相机工程的主要作用、数学模型及运行特性,分析了调相机SFC系统、启动励磁和主励磁系统的工作原理及控制策略。其次概括了调相机并网启动流程,分析了并网启动过程中SFC、启动励磁和主励磁系统之间配合过程,针对调相机并网运行特性,分析了调相机并网运行时无功控制策略与原理。最后结合调相机并网调试期间波形与录波文件,验证了调相机控制策略的可行性和准确性。通过分析特高压换流站调相机系统控制策略,有利于掌握调相机启动逻辑与运行特性,保证区域电网安全稳定运行。     

同步调相机励磁前馈式强励控制方法研究

新型大容量调相机已逐步应用于特高压直流换流站,在系统故障期间快速提供动态无功补偿。从进一步发挥调相机动态无功能力的角度出发,本文提出了一种调相机励磁前馈式强励控制方法,结合现有调相机励磁控制模型,提出通过改变模型结构实现暂态过程中由直流控制保护系统的换相失败预测值投入励磁前馈强励控制。通过PSCAD/EMTDC仿真对比了交流系统典型故障下投入和不投励磁前馈强励控制方法的应用效果。仿真结果表明,在暂动态过程中引入励磁前馈强励控制后有利于进一步发挥调相机的动态无功补偿能力,抑制母线电压跌落程度并促进电压恢复,提高故障点附近的电压水平和电压稳定性。     

大型调相机励磁与无功电压协调控制策略探讨

特高压直流站装设的大型调相机本质上是一台挂网运行且不带机械负荷的同步电动机,其励磁控制与无功电压综合控制的目的是为换流站交流母线提供快速、大额的动态和暂态无功电压支撑。在此分析了大型调相机与常规发电机励磁主环和辅环控制方面的差异,提出了励磁系统调差和低励限制等的配置方法、参数整定原则。针对调相机定位于快速动态和暂态无功电压支撑而不承担换流站无功基荷的特点,提出了一种基于励磁AVR的调相机综合无功电压控制方法,既可以保证调相机在AVR模式下具有快速响应能力,又能保证其长期稳态运行在设定无功目标。此处提出的励磁控制策略和无功电压综合控制策略可供换流站大型调相机励磁系统设计参考。     

新一代调相机变压器组启机过流保护误动作原因及对策

新一代调相机变压器组启机升压惰转过程中机端会出现幅值较大且波形畸变的电流,导致启机过流保护误动作。文中理论推导了升压主变压器铁芯磁链的实时计算公式,并通过PSCAD仿真进一步验证了公式的准确性。综合理论分析与仿真结果可知,变压器剩磁和机端电压幅值的不断升高可能导致其铁芯饱和,从而产生幅值较大且具有波形畸变特征的励磁涌流,引起保护动作。考虑到实际工程运行中,将调相机转子绕组视为一个大电感,当调相机在并网失败或故障下退出运行等工况灭磁时,调相机励磁电流不能突变,机端电压会缓降至0,变压器出现剩磁的概率较小。对于启机中出现的保护误动问题,应对策略为：一是在升压变压器直流电阻试验后进行消磁处理,可降低变压器发生铁芯饱和的概率,或者减小变压器铁芯饱和程度从而降低励磁涌流幅值;二是考虑到此保护仅在启机过程中投入运行,从保护调相机组安全、宁误动不拒动的角度出发,可采用传统的二次谐波按相闭锁启机过流保护方法,以应对变压器发生铁芯饱和的工况。     

基于交直流混联电网的大型调相机系统起动并网技术探讨

基于交直流混联电网的大型调相机系统能够提高换流站的短路比,增强换流站接入的交流系统,可降低换流站由于直流双极闭锁故障以及直流发生换相失败的概率,避免系统电压严重故障的扩大化。介绍了基于交直流混联电网的大型调相机系统的基本组成形式和控制过程,探讨了调相机起动并网流程,为后期换流站开展调相机调试项目提供一定的参考价值。     

大型同步调相机惰转并网成功率计算方法

为提高大型同步调相机项目的经济性,中国大型同步调相机采用的是惰转并网方式。惰转并网相对于同频并网,其并网成功率与频差、相角差定值的设置关系密切。基于中国首批大型隐极同步调相机工程,首先估算出惰转工况下调相机的功率损耗,进而计算出调相机在额定频率点附近的频率滑差,最后提出了调相机并网成功率的计算方法,以及并网成功率与频差、相角差定值之间的关系。主机厂方和工程现场的同期试验情况验证了所提方法的有效性。     

华东电网调相机AVC控制策略研究

为实现调相机的无功优化控制,提出了一种高压直流换流站调相机的自动电压控制(automaticvoltagecontrol,AVC)策略。首先分析了调相机励磁控制系统和不同励磁控制模式之间的切换逻辑。针对调相机所在的高压直流换流站及近区电网,AVC主站建立二级电压控制区域,并对该区域实行无功协调控制。根据励磁控制模式之间的切换逻辑和AVC主站调相机控制策略,确定了调相机AVC子站的控制模式以及切换逻辑。通过实时数字仿真器(realtimedigital simulator,RTDS)动模试验,验证了所提策略的正确性和可实行性。文中提出的AVC控制策略,在电网故障时确保调相机动态无功支撑能力,稳态运行时发挥调相机无功源作用,从而优化区域无功出力,提高区域无功调节水平。     

一种三级式同步电机起动过程励磁控制方法

为解决三级式同步电机在起动过程中所面临的主发电机转子励磁问题,分析励磁机分别采用单相交流励磁方式和直流励磁方式时,主发电机励磁电流随转速的变化特性,并根据Matlab的仿真结果,结合电机实验数据,提出一种应用于三级式同步电机起动过程的励磁机控制策略;为实现该控制策略中提出的交/直流励磁的过渡切换方法,分析了励磁机控制器逆变回路的开关状态及输出电压矢量的合成方式,提出一种单相交流/直流励磁一体化调制算法,解决了励磁机在起动过程中的励磁方式平稳切换问题.实验结果表明了所提出的励磁控制策略和调制算法的有效性.     

300 MVar级大型调相机冗余设备切换控制策略的设计与应用

特高压换流站中要求大型调相机监控系统实现无人值守的功能,冗余设备传统的切换控制策略过多依赖人为干预,无法满足需要。通过分析调相机系统中冗余设备工艺控制要求,将冗余设备进行分类。根据满足控制要求、设备自动管理及最优运行的原则,设计实现出冗余设备的自动切换控制策略,保证系统的可靠稳定运行。方案已在世界首套300 MVar双水内冷调相机工程韶山换流站成功应用,运行效果满足无人值守要求,验证了方案的有效性和可行性,为后续调相机工程的建设实施提供重要参考。     

基于惰速点整定的新型同步调相机并网成功率提高方法

目前国内的新型同步调相机多采用惰速并网方式,该惰速过程不可控、不可逆,提高在该并网方式下的并网成功率是节约经济成本的关键所在。文中考虑调相机完整的惰速过程,计及该过程中的主要损耗,通过分析调相机侧与电网侧频率差、相角差的变化规律,得到在惰速开始时刻调相机侧与电网侧相角差对并网成功率的影响。通过进一步分析惰速开始时刻调相机转速对并网成功区域起始位置的影响规律,提出一种惰速点转速的整定方法,在严格满足并网条件的前提下,提高了并网成功率。结合算例,验证了惰速点整定方法的可行性,并且通过统计准确预测出完整的迭代次数及整定后的最终惰速点,减少了整定过程中的信息传输量。     

三级式同步电机起动过程交直流励磁一体化控制

针对三级式同步电机起动过程中存在的主励磁机励磁问题,提出一种具有三相定子绕组开放式结构的主励磁机结构,结合双逆变器拓扑,构成一种新型交直流一体化励磁系统,详细分析了双逆变器的三相交流励磁、直流励磁控制方法,并由主励磁机工作特性推导出交流励磁频率的选择依据,研究交、直流励磁切换点选取原则及控制方法。仿真和实验结果表明,交、直流励磁一体化控制策略能够使主励磁机输出稳定的励磁功率,并可实现交、直流励磁平滑切换。     

新一代励磁调节器平台的研制及应用

针对当前励磁调节器在工程应用中面临的新问题和新挑战,提炼出共性需求,在低频振荡抑制、主辅环协调控制、调相机控制策略、多场景支撑等方面进行了研究。提出了适应新需求的励磁调节器平台技术方案;实现了励磁调节器同步采样、双机冗余控制、闭环控制、脉冲触发、智能诊断等核心功能模块,并针对关键环节的可靠性设计进行了详细探讨。基于该技术方案研制的新一代励磁调节器已在大型电站、磁控电抗器、大型调相机上获得了成功应用。     

考虑调相机饱和参数的分阶段励磁控制优化策略

针对常规励磁控制在故障期间未能充分发挥调相机暂态无功输出能力和难以准确有效地支撑电网电压的问题,提出考虑调相机饱和状态下电机参数的分阶段励磁控制优化策略。首先,推导调相机暂态无功输出表达式,分析不同运行工况下饱和参数对调相机暂态无功特性的影响。其次,基于调相机参数与输出无功的数学关系引入考虑饱和参数的无功增量,分阶段优化励磁环节中内环电压参考值与外环PI控制。最后,建立锡盟-泰州特高压直流输电系统的无功控制模型,通过仿真验证励磁控制策略优化效果。研究成果为调相机的优化设计提供技术支撑,也对提高调相机的电网电压故障支撑能力和提升我国高压直流电网的电压稳定水平具有重要作用。     

一起励磁阻容回路放电缺陷分析及改进措施

针对一起国内首次出现的某±800 kV换流站调相机励磁系统交流进线柜内阻容回路放电故障进行分析,阐述了故障产生的根本原因,判断故障原因为焊接工艺不良,并做出一种临时处理措施,避免了调相机非计划停运。同时,对今后调相机励磁系统在结构设计、制造工艺提升上提出了相关建议,提升了励磁系统的运行可靠性,提高了特高压设备的质量管控水平。     

大型调相机静止变频起动系统的顺控逻辑策略

随着清洁能源/能源基地的建设、特高压直流的快速发展,投入同步调相机以改善电网功率因数,提升电网电压水平。而调相机静止变频起动系统投入,需要与机组、励磁、DCS(distributed control system, DCS)等系统实现无缝配合,这就需要验证调相机静止变频起动系统与其他二次关键控制设备、同期装置的功能及一二次设备间配合的效果。本文通过世界首台300Mvar调相机在国家电网扎鲁特±800kV换流站的现场调试情况,介绍了调相机静止变频起动系统和机组、DCS、励磁等系统的顺控设计思路和控制策略,并通过现场投运后的结果,验证了顺控逻辑策略的可行性。     

换流站加装调相机后DCS与直流控保系统对相关断路器及隔离开关的联合控制方案

在运换流站加装调相机后,因直流控保系统与DCS监控的差异性与独立性,存在相关断路器、隔离开关控制问题。为实现换流站监控一体化,结合调相机不同的入网接线方式,从并网断路器是否独立及DCS是否主导控制两点进行分析研究,提出了换流站加装调相机后新DCS和原直流控保系统对新增断路器及隔离开关的联合控制方案。保证并提高了直流控保系统及DCS的自动化程度,提升运维效率。该方案使得同站不同系统控制界面清晰,并经过现场验证,为调相机无缝加装进入换流站提供了有力的支撑。     

大容量调相机同期并网技术研究

根据调相机惰转特性,从分析同期并网窗口入手,结合自动准同期并网原理,给定了同期装置相关并网参数的仿真分析和计算方法。同时列出了实际工程应用中其他影响并网成功率的因素,并给出了解决方案。     

一种三级式航空无刷同步电机起动控制策略

针对三级式航空无刷同步电机在采用单相交流励磁方式实现起动功能的过程中,主发电机励磁电流脉动,与励磁机电磁和机械耦合严重,采用单一电动机模型的传统起动控制方法会导致电机转矩脉动大、带载起动困难的问题,通过分析励磁机在起动过程中的输出特性,研究集励磁机和主发电机的一体化数学模型,提出了一种在非恒定电流励磁情况下的三级式航空无刷同步电机起动控制策略。实验结果表明,该控制策略对励磁脉动干扰不敏感,可明显提高电机在电动状态时的运行稳定性以及带载能力。     

励磁变压器励磁涌流引起的调相机跳闸分析

同步调相机对特高压直流电网的安全稳定运行起着不可或缺的作用.结合调相机调试过程中励磁变压器保护误动情况,详细分析了调相机在启动过程中励磁系统产生谐波机理、励磁变压器产生励磁涌流的过程和原因,同时还分析了某厂家针对调相机启机过程研发的励磁变压器启动差动保护和常见差动保护的区别,从而得出励磁变压器差动保护能够保证调相机正常...     

双凸极起动/发电机系统一体化设计与实现

起动/发电技术是当今航空电气技术发展的重要方向,基于DSP控制的电励磁双凸极起动/发电机系统具有良好的应用前景。分析了电机结构与起动/发电一体化工作原理。为了使系统的体积、重量减少,使控制电路简化,该文对主功率变换器、励磁功率电路和硬软件控制电路进行了一体化设计,并以DSP芯片为基础,实现了起动、起动/发电切换与发电工作的全数字控制。实验验证了起动/发电一体化设计方案的可行性,表明电励磁双凸极起动/发电机系统能可靠起动,起动/发电切换控制简单,发电电压稳定且可实现故障发电。