双馈抽水蓄能机组用三电平变流器器件损耗分析及其改进调制策略

提出一种降低NPC三电平变流器发热严重功率器件损耗的改进调制策略。首先,基于双馈抽水蓄能机组机侧变流器单相桥臂功率模块,研究不同运行工况下功率器件开关动作和电流通路,理论分析器件损耗分布不均现象及发热严重功率器件;其次,在传统调制策略的基础上,对不同合成电压矢量工作区域通过降低发热严重功率器件作用时间,获得改进调制策略;最后,对双馈抽水蓄能机组在发电和电动工况下机侧变流器热性能进行仿真分析。仿真获得发热严重功率器件,且与传统空间矢量调制策略相比,该调制策略能有效降低NPC三电平变流器发热严重功率器件的损耗和结温。     

抽水蓄能-飞轮混合储能系统协调控制方法

建立了一台容量为300 MW的抽水蓄能机组功率模型和容量为25 MW的飞轮储能阵列模型并分析了各自的充放电特性。然后,为了达到抽水蓄能机组综合调频指标提高至2倍,同时减小机组磨损进而降低损耗成本的目标,基于水电机组斜坡输入控制策略和飞轮储能阵列荷电状态(SOC)分段控制策略,提出了一种抽水蓄能-飞轮混合储能系统的协调控制策略。最后,根据某额定功率为300 MW的抽水蓄能机组历史运行数据,通过仿真实验验证了所提出的混合储能系统协调控制策略。结果表明：在电网二次调频过程中,提出的混合储能系统协调控制策略将抽水蓄能机组的综合调频性能指标提高2.29倍以上,能够显著减少抽水蓄能机组平稳运行阶段的频繁输出调整、进而降低损耗成本并提高抽水蓄能机组的稳态运行特性,同时保证飞轮储能阵列的SOC维持在合理水平。     

抽水蓄能机组水泵工况停机策略优化研究

鉴于抽水蓄能机组水泵工况停机断电控制策略的制定受水、机、电等因素影响,以黑麋峰电站为例,分析了机组不同水头下水泵工况停机过程中,不同导叶开度断电条件下过渡过程的特性、停机过程机组振动/摆度和压力脉动等关键测点的稳定性参数变化,并对比了水泵工况停机过程与开机过程抽水调相转抽水工况下稳定性参数的差异,结合机组GCB特性确定水泵工况停机过程断电的最佳负荷和导叶开度,优化水泵工况停机策略,实现过渡过程、稳定性与GCB电气寿命指标最优。优化后的水泵工况停机策略能够保证机组安全运行,且停机断电负荷满足相关行业标准。     

基于李雅普诺夫稳定性理论的抽水蓄能机组安全阈值整定方法

随着抽水蓄能电站数量的不断增加,其安全监控与管理就变得极为重要。抽水蓄能机组经常面临工况的急剧转换如突发事件甩负荷等,可能会给运行管理带来安全隐患。为此,基于李雅普诺夫稳定性理论提出了构建安全系统模型的安全阈值整定方法,并利用河北张河湾抽水蓄能电站的实际运行数据,对其进行了动态系统建模,完成了安全模型的构建及安全阈值的整定。将整定的阈值作为停机标准,对抽水蓄能机组实际运行参数进行动态实时监控,保证了机组安全平稳运行。     

抽水蓄能机组调速器双微分通道的PID控制算法

抽水蓄能机组在低水头下启动运行时,受水泵水轮机“S”形特性的影响,空载工况下机组的单位转速相对较大,很容易进入反水泵工况区,导致不稳定运行。为了提高低水头下抽水蓄能机组的空载运行稳定性,在现有PID调节器的结构上增加了一个微分通道,研究了采用双微分通道的PID调速器控制算法。仿真计算证明,采用双微分通道进行调节,调速器微分环节在较宽的调节范围内都起作用,有效减小了抽水蓄能机组“S”形特性的影响,提高了机组在低水头空载时的稳定性。     

某抽水蓄能机组非电气量保护控制逻辑及功能实现

非电气量保护对于保障水电机组机械设备安全运行意义重大。抽水蓄能机组工况转换频繁、辅助设备多,其非电气量保护具有点多面广、零散多样的特点,目前无完善统一的设计控制技术标准和规范,保护误动和拒动现象较普遍。对此,以某抽水蓄能机组为例,针对其相关运行设备及控制系统进行非电量保护点量梳理和控制逻辑优化,以危险程度为依据将故障源分为3类,对应的动作结果分别为报警、机械事故停机和紧急事故停机。分别在发电态和抽水态模拟机械事故和紧急事故停机,验证了非电气量保护动作时事故停机流程执行的正确性和相关设备动作的可靠性,为该领域完善发展提供了参考。     

抽水蓄能电站机组与主变压器保护闭锁逻辑问题研究

抽水蓄能电站机组一般能运行于多种工况下,不同工况对发电机—变压器组保护的要求不一样。本文以某电站机组与主变压器保护配置为例,分析在不同工况下抽水蓄能机组和主变压器保护配置及闭锁逻辑设定上所采取的方法,介绍当机组处于不同工况下运行时各保护的闭锁逻辑,为其他厂站抽水蓄能机组的运行提供借鉴。     

基于电路等效法的抽水蓄能机组过水系统建模

针对抽水蓄能过水系统精细化建模问题,利用电路等效法推导了包含有压管道、调压室和水泵水轮机的抽水蓄能机组过水系统等效电路模型,然后运用多维基尔霍夫电压和电流定理,建立了整个过水系统电路拓扑结构的常微分矩阵方程,研究了基于电路等效法的抽水蓄能水机电联合仿真模型的仿真算法流程。针对洪屏抽水蓄能电站甩全负荷工况进行仿真,并对比电路等效法与特征线法得到的仿真结果。仿真试验结果表明,电路等效法准确、有效,相较于传统特征线法具有更好的稳定性和适应性。研究成果为抽水蓄能机组过水系统计算提供了新思路。     

某250MW抽水蓄能机组计算机监控系统控制流程及优化

鉴于抽水蓄能机组运行工况多,机组启停及工况转换频繁,控制流程相对复杂,对某250 MW抽水蓄能机组计算机监控系统顺序控制及工况转换流程进行梳理分析,并针对整组启动试运行期间出现的问题,对机组控制流程进行修改优化,结果可为新建抽水蓄能机组控制流程的设计或已投运机组控制流程的优化改造提供参考。     

变速抽水蓄能发电电动机电磁设计与试验研究

根据变速抽水蓄能发电电动机的运行原理、等效电路以及功率传输特性,对10MW变速抽水蓄能发电电动机进行了电磁设计,确定了10MW变速抽水蓄能发电电动机的主要结构尺寸;建立了变速抽水蓄能发电电动机二维电磁场的数学方程和物理模型,对变速抽水蓄能发电电动机电磁场数学方程进行了计算,分析了变速抽水蓄能电机在发电机工况下亚同步速时磁力线和气隙磁密的分布情况,确定了在发电机工况下亚同步速时定子电压波形和定子电流波形,研究了定子铁芯损耗和转子铁芯损耗的分布规律;根据电磁设计参数加工制造了10MW变速抽水蓄能发电电动机样机,搭建试验测试平台,将试验测试结果和计算结果进行对比,验证了电磁设计方案的可行性和计算结果的准确性,为更大容量变速抽水蓄能电机的研究奠定了基础.     

机械跨接器移能灭磁系统在响水涧抽水蓄能电站中的应用

以响水涧抽水蓄能电站灭磁系统为例,论述了励磁系统的主回路结构,介绍了机组正常停机和事故停机时灭磁系统动作过程及机械跨接器在灭磁过程中的动作情况,分析了磁场断路器和灭磁电阻的性能,并结合电站工程实际,从安全性和经济性出发,提出了对灭磁系统的改进建议。分析结果表明,基于机械跨接器的移能灭磁系统在各种情况下均能对发电机进行快速、可靠的灭磁。     

抽水蓄能机组碳刷滑环状态清扫检修技术

抽水蓄能机组运行过程中,碳刷磨损产生的碳粉会引起污闪、转子一点接地、转子两点接地等故障,也会造成定子绝缘老化等问题.因此需要对抽水蓄能机组开展经常性的碳刷滑环清扫工作.过去由于缺少状态清扫技术,机组启停受优先权控制、季节、系统负荷等影响,因而出现机组过清扫带来的问题和清扫不足带来的运行问题.本文提出抽水蓄能机组碳刷滑环...     

抽水蓄能电站非电气量保护故障原因分析及完善对策

与常规机组相比,抽水蓄能机组过渡过程复杂、工况转换频繁,因此抽蓄机组的非电气量保护配置更为繁琐、复杂,且对机组安全稳定运行至关重要。针对抽水蓄能电站非电气量保护引起的事故或故障,结合实例对保护误动或拒动的原因进行分析,并从保护的动作条件、动作逻辑和动作结果等多方面提出减少或避免非电气量保护误动或拒动的完善措施,以提高机组保护的可靠性,保证机组安全稳定运行。     

考虑开断顺序的断路器支路短路电流计算

针对目前断路器开断能力校核实践中只考虑短路点总电流而不考虑断路器实际可能通过的最大短路电流的问题,分析了同一支路中两侧断路器的动作工况对断路器通过的短路电流的影响,提出了计及断路器动作顺序的断路器支路可能出现的最大短路电流的计算方法。以某实际电网为例,定量计算、比较了流经断路器支路的最大短路电流和短路点总电流,指出目前以短路点总电流代替断路器可能流过的最大短路电流来校核断路器开断能力,因对断路器所需具备的断流能力要求过高而失当。     

混合式抽水蓄能电站过渡过程研究

为了适应电网发展的需求,具备一定地形地质条件的常规水电站可考虑通过增装蓄能机组扩建成混合式抽水蓄能电站。针对共用引水系统的常规机组和蓄能机组实际运行特点,基于特征线法和瞬变流理论,建立了水力过渡过程计算模型,并结合工程实例模拟了混合式抽水蓄能电站可能发生的多种过渡过程工况,确定了合理的蓄能机组的关闭规律,复核了已建调压室的稳定性。结果表明,通过对新增蓄能机组导叶启闭规律的独立调控,一定程度上可维持混合式抽水蓄能电站输水发电系统的安全稳定,避免增设调节保证设施;蓄能机组导叶关闭时间延长,在降低自身蜗壳末端最大压力的同时,可抑制常规机组甩负荷后的蜗壳末端压力及最大转速上升;对于既有调保措施威胁最大的相继增负荷工况,引用流量较大的常规机组优先增负荷比引用流量较小的蓄能机组优先增负荷引起的调压室最低涌浪值更高,更有利于调压室的稳定运行。     

风电和抽水蓄能电站参与下的机组组合优化问题研究

为研究风电并网环境下考虑抽水蓄能电站在内的机组组合问题及系统最优调度策略,从系统角度出发,以运行成本最小化建立目标函数,结合各类电源的技术特性和系统的运行实际建立约束条件,并利用混合整数算法对模型进行优化计算。通过10机组系统的算例分析,得出常规火电机组、风电以及抽水蓄能电站的最优调度策略。运行结果表明,抽水蓄能电站参与系统运行有提高风电并网水平、减少火电机组的燃料成本和启停成本、可使电网负荷曲线趋于平稳三方面的效益。     

Key stress extraction and equivalent test method for hybrid DC circuit breaker

Firstly, relevant stress properties of millisecond level breaking process and microsecond level commutation process of hybrid HVDC circuit breaker are studied in detail on the basis of the analysis for the application environment and topological structure and operating principles of hybrid circuit breakers, and key stress parameters in transient state process of two time dimensions are extracted. The established digital simulation circuit for PSCAD/EMTDC device-level operation of the circuit breaker has verified the stress properties of millisecond level breaking process and microsecond level commutation process. Then, equivalent test method, circuits and parameters based on LC power supply are proposed on the basis of stress extraction. Finally, the results of implemented breaking tests for complete 200kV circuit breaker, 100kV and 50kV circuit breaker units, as well as single power electronic module have verified the accuracy of the simulation circuit and mathematical analysis. The result of this paper can be a guide to electrical structure and test system design of hybrid HVDC circuit breaker.     

发电电动机励磁引线硬连接设计的几个问题

梳理了近年来因磁极引线问题导致发电电动机事故停运事件,分析了导致停运产生的原因,并在此基础上对励磁引线设计进行了总结。分析结果表明,抽水蓄能发电电动机励磁引线设计与常规水电机组发电机励磁引线设计不同,应充分考虑抽水蓄能机组工况复杂、启停频繁的运行特点,注重热及动静作用力下的引线应力变化特征研究及其对引线寿命的影响;应强化磁极引线结构设计,采用合理的断面形状,避免因结构导致的失效问题;应研究铜导体在正常及极限温升条件下的机械特性,以便建立合理的数学模型评估引线性能;并应充分考虑铜导体的电接触机理及其电腐蚀机理,从而避免了由此引起的设计、安装及运行等问题。