220 kV限流器对断路器开断近区故障的分析

针对220 kV系统断路器在开断近区故障时出现不能开断的案例,从无限流器、有限流器、故障限流器三种运行方式入手,分别建立了高压断路器和限流器等值模型,通过计算模型中的所有参数,分析了限流器对断路器开断近区故障时电感和电压对固有恢复电压的影响.计算结果表明：当电力系统正常运行时限流器几乎不呈现阻抗;当电力系统发生短路故障时,限流器瞬间呈现高阻抗,快速限制短路电流,避免了短路故障给电力系统带来的巨大危害.在选择故障限流器的限流比时,建议选择比较小的区域,最好小于0.5.     

直流微电网故障限流特性分析

直流微电网系统拓扑复杂、工作模式繁多、电力电子集成度高及各类电力电子装置耐故障冲击电流能力弱,为系统故障的保护隔离带来了巨大挑战。通过分析直流微电网故障时的暂态特性,将故障过程分为4个阶段,并针对每个阶段对直流线路、VSC换流器及其电力电子器件的影响进行分析,为针对直流微电网的故障限流方案的配置原理提供依据。通过比较分析电感型限流器和电阻型超导限流器在直流微电网中的限流特性,得出电阻型超导故障限流器在满足直流微电网因多模式切换所需的高动态性能的同时,实现了对交直流线路及换流器内部电力电子器件的故障电流的快速抑制,从而降低直流微电网对直流断路器故障隔离的快速性和开断能力要求。通过分析限流器参数对限流特性的影响规律,为其参数选择提供依据。利用PSCAD/EMTDC仿真平台对典型直流微电网短路故障及限流方案进行仿真测试,验证了直流微电网的故障特性和电阻型超导限流方法的优越性。     

基于虚拟电感与限流器的柔性直流电网故障隔离方法

基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converters,MMC）的柔性直流电网能够支持大规模可再生能源的高效接入与可靠送出。为解决柔性直流电网发生双极性短路故障后短路电流上升速度快、峰值大的问题,文章提出了一种基于虚拟电感与限流器的柔性直流电网故障隔离方法。首先,在分析双极性短路故障电流特性基础上,基于虚拟电感限流控制实时改变换流器调制系数,控制MMC投入运行子模块数量,进而降低换流器出口电压,限制短路电流上升速率;然后,当故障电流到达限流器的动作阈值时,通过限流器支路换流与直流断路器（Direct Current Circuit Breaker,DCCB）协调配合抑制故障电流并隔离故障;最后,基于PSCAD/EMTDC电磁仿真平台建立三端柔性直流电网仿真模型,对双极性短路故障进行仿真分析。结果表明,文章所提方法可以快速有效地隔离柔性直流电网双极性短路故障,在直流断路器开断之前能够显著降低故障电流峰值,缩短故障隔离时间,并减小换流器闭锁风险,提高柔性直流电网运行的安全稳定性。     

面向直流配电系统的新型固态故障限流器设计

摘要： 与交流配电相比,直流配电具有供电容量大、线路损耗小、电能质量好、有利于分布式电源接入等一系列优点。然而,保护技术的不成熟在很大程度上限制了直流配电系统的发展。针对当前直流配电系统保护技术中存在的问题,提出一种新型固态故障限流器。该限流器采用晶闸管与IGBT相结合的方式,不仅可以快速响应直流电网的故障电流,而且减少了功率损耗。当发生短路故障时,采用峰值电流控制策略可以进行电流控制,将短路电流限制在一定的范围内。     

永磁同步风力发电系统的PWM逆变器开路故障特征分析

文章提出了一种利用电流有效值与瞬时值变化特征定位逆变器IGBT开路故障点的方法。基于逆变器硬件拓扑结构,阐述了逆变器中IGBT开路故障点定位的基本原理;利用MATLAB/Simulink平台中搭建的永磁同步风力发电系统仿真模型,在分析IGBT开关管正常状态与故障状态下逆变器输出电流有效值与瞬时值的变化特征基础上,构建了逆变器IGBT开路故障点诊断规则表;利用永磁同步风力发电系统实验验证平台对该诊断方法的正确性进行校验,结果表明该方法不仅可精确诊断逆变器单桥臂单/双IGBT开关管开路故障,还可适用于逆变器中同时出现的单桥臂单/双IGBT开关管开路故障的定位。     

可控移相器对电网短路电流特性影响及限流控制策略

可控移相器在有效改善电网潮流分布、提升线路关键断面输送能力的同时,也会对电网短路电流特性产生一定的影响。根据可控移相器拓扑结构和工作原理,构建其三序分量等效模型;计及可控移相器接入对电网参数的影响,分析含可控移相器系统的短路电流周期分量和非周期分量衰减时间常数的变化规律;结合三相桥式整流电路和限流电感,提出可控移相器短路控制策略,增强可控移相器在应对系统短路故障时的安全性。通过广东电网典型场景算例,分别验证了可控移相器接入对电网短路电流特性的影响规律,以及短路电流控制策略的有效性。结果表明：装设可控移相器能够抑制系统短路电流周期分量,但会使得短路电流非周期分量衰减时间常数有所提升;所提短路电流控制策略能够增强可控移相器在应对系统短路故障时的安全性。     

考虑电能质量优化的模块化固态变压器及控制策略研究

配电网中的大量电力电子器件会产生谐波污染和电流三相不平衡,导致供电质量下降。文章首先分析了固态变压器输入级等效电路、不平衡故障以及谐波污染的原理,同时考虑序分量分离带来的延迟问题,提出了一种基于改进瞬时对称分量法的电流分序输入级控制策略,将该治理策略同固态变压器的传统方式相比较,实现了隔离电压三相不平衡故障与谐波污染,同时对网侧电流与直流电压中的倍频分量进行治理。最后,基于MATLAB/simulink平台建立系统仿真模型,验证了所提方案对不平衡故障与谐波治理的优越性。     

一种用于三相整流装置故障诊断的方法

针对电力电子整流装置故障诊断方法中的故障特征提取和故障识别两个关键技术,提出一种基于主元分析和支持向量机相结合的三相整流装置故障诊断方法,首先对故障信号进行主元分析并提取相应的故障特征,然后构造支持向量机分类器实现对故障类型的识别。三相桥式可控整流电路晶闸管故障诊断仿真结果表明,该方法能准确对电力电子电路故障进行类型的识别和故障元的定位,对噪声具有鲁棒性,且算法简单,在解决电力电子电路故障问题上有很好的工程实用价值。     

考虑旁路二极管故障的光伏组件数学建模及功率特性分析研究

在光伏组件中引入旁路二极管是目前解决组件中电流失配问题的主要手段,但是当旁路二极管故障时,不仅会导致光伏组件的功率损失,极端情况下还会引发火灾。考虑到目前针对旁路二极管故障尚缺乏有效的检测手段,本文根据光伏组件中旁路二极管的工作原理和热特性,建立了一种考虑旁路二极管的光伏组件数学模型,分析了旁路二极管故障时光伏组件的输出特性;最后,搭建了并网光伏系统模型,分析了旁路二极管损坏对光伏系统最大功率跟踪控制的影响,为光伏系统故障诊断提供了理论依据。     

一种经济型故障限流器及其控制策略

提出了一种应用柔性输电技术改善电网电能质量和提高稳定性的经济型短路故障限流器。在输电线路正常运行时,串联在线路中,几乎无能量损耗;当有故障发生时,快速切换到故障限流模式,有效的限制短路电流。分析了这种经济限流器的参数整定及其控制策略,并利用PSCAD和MATLAB软件对其进行了特性分析和电磁暂态稳定性仿真,结果证明了该模型有良好的限流性能和控制策略的可行性。     

基于反演控制的DC-MMC双闭环解耦控制策略研究

随着大量分布式电源投入电网,分压式模块化多电平直流变换器（DC-MMC）得到广泛应用。针对模块化多电平变换器控制系统多输入多输出、强耦合非线性的特点,推导变换器拓扑数学模型,建立此类拓扑的电流和能量模型,提出一种基于反演控制的双闭环解耦控制方法。通过消除系统之间的耦合,采用模型反演理论对所建解耦模型进行控制,实现桥臂电流保持稳定并交流分量最小化,增强系统的抗扰动能力。在Matlab/Simulink中搭建DC-MMC双闭环模型,分析表明闭环控制模型具有良好的跟踪效果和调控特性,验证了提出的控制策略控制桥臂电流及高低压侧电流的可行性和有效性,为解耦控制的应用提供了参考依据。     

柔性直流换流阀交流侧桥臂环流异常分析

柔性直流输电技术在孤岛供电、城市电网供电、分布式能源并网等方面具有很高的应用价值。介绍了上海柔性直流输电示范工程的概况、系统电气接线和运行方式,分析了柔性直流试运行过程中出现的一起故障案例。由于桥臂环流控制参数和结构不够优化,使得柔性直流换流阀的桥臂环流在长期运行中逐步增大,出现不可控而引发桥臂过流保护动作。通过调试,优化了环流控制程序的参数和结构,提升了系统控制性能,解决了换流阀交流侧桥臂电流异常问题。     

Application analysis of a superconducting fault current limiter-magnetic energy storage system for the wind farm

风力发电所面临的两大重要问题是低电压穿越能力弱和功率输出不稳定。为了同时解决这两个问题,我们提出了超导限流-储能系统,并进行了单机系统的仿真研究,证实了该方案的有效性。然而对于风电场的应用,目前尚无研究。本文将超导限流-储能系统的应用扩展到风电场,分析了其提高低电压穿越能力和稳定有功功率输出的机理,并进行了仿真研究。从仿真结果来看,超导限流-储能系统能够同时提高风电场所有风机的低电压穿越能力,并能有效地平滑整个风电场的有功输出功率。考虑不同风机的互补效应,将该系统应用于风力发电场与直接应用于单台风机相比,其储能量和功率输出的要求可以大大降低,从而可以有效地减少系统总成本,因而具有更好的应用前景。     

南桥换流站阀控系统的隐患排查及治理

介绍了南桥换流站换流阀控制系统的结构、功能和工作原理,从提高直流换流站设备的安全、稳定运行水平和直流输电系统的可靠性着手,排查出光通道开关量信号传输模式、处理板和数据输入输出板、带电更换故障板卡和单套系统单电源供电方式均存在隐患。通过对排查出的隐患进行分析和评估,提出了相应的整改措施。     

基于PSO的故障限流器优化配置

提出了一种故障限流器(Fault Current Limiter,FCL)的全局优化配置算法。FCL在电网正常情况下等效阻抗接近于0,且对电网无不利影响,短路故障时迅速增大等效阻抗限制短路电流,从而确保断路器可靠开断短路电流。FCL的配置是在满足限制短路电流的前提下,使得加装FCL的数量和阻抗值最小,同时保证系统正常运行。通过进行短路计算,首先确定安装FCL能够可靠启动的支路,应用支路追加法形成导纳矩阵。基于PSO算法对候选支路进行优化选择,通过FCL的启动条件缩小搜索范围,实现FCL的安装位置、数量以及阻抗值的优化配置。最后,应用该算法对湖南电网2015规划数据进行了计算分析,得出了相应的FCL的优化配置方案。     

Z源逆变电路及其直通控制策略在光伏并网系统中的应用

针对传统的Z源逆变电路控制方式中需要独立分析升压电路控制因子和并网电路控制因子的问题,先在典型的Z源全桥逆变电路的拓扑结构中实现单桥臂上下管的直通相位控制方式下的开关时序,进而分析了Z源逆变电路的5种模态的工作原理,提出了一种适用于单相光伏逆变系统的Z源逆变电路直通控制方式,就是利用能量传递和傅里叶算法在直通零矢量和输出逆变电压之间建立直接联系。以一台3kW光伏并网逆变样机的测试结果表明,样机PV电压稳定,并网电压电流相位在50%输出功率下基本一致,其谐波含量和功率因数符合要求;同时,还具备一定的过压、欠压动态保护特性,反应时间迅速。结果表明,Z源逆变电路及其直通控制策略在光伏并网系统中的应用效果较好。     

150t电弧炉综合节能改造实践

在150t电弧炉的升级改造中,对炉体结构、氧枪进行设计优化;电极臂更换成铝制导电横臂;电极调节采用Elarc电极调节系统。并通过调整配料结构、供氧曲线、供电曲线以及电极调节系统技术参数等措施,使改造后电弧炉电耗及电极消耗降低,冶炼周期缩短。     

长距离跨桥高压电缆的关键技术设计

在跨海大桥上敷设电力电缆不仅能够起到安全、可靠、经济地输送电能的目的,还能解决许多岛屿采用独立小发电系统,其发电成本高、可靠性低、环保效果差等问题。结合目前现有的桥梁上敷设电缆的设计经验,介绍了在进行桥梁上敷设高压电缆时在电缆热伸缩、桥梁伸缩与振动、电缆空间布置及电缆与其他管线相互影响等方面的关键技术设计,可对今后桥梁电缆的施工、运行提供借鉴。     

具有APF功能的光伏并网发电系统的研究

探讨了一种具有有源滤波器功能的光伏并网发电系统。该系统白天可有效地进行光伏并网发电,还可补偿或抑制本地非线性负载产生的无功和谐波,夜晚系统仍可作为APF继续工作。相对于单独的光伏并网系统,它不但提高了设备利用率,也改善了电网的供电质量。文章分析了系统的结构组成,还采用了具有较好鲁棒性和动态响应速度的、基于瞬时无功理论的闭环无功和谐波电流检测的方法,分析了并网电流的合成及其跟踪控制。最后,利用Matlab/Simulink对系统进行了仿真,验证了系统的可行性。     

Three-dimensional effects and arm effects on modeling a vertical axis tidal current turbine

Three-dimensional effects in studying a vertical axis tidal current turbine are modeled using a newly developed vortex method. The effects on predicting power output and wake trajectory are analyzed in particular. The numerical results suggest that three-dimensional effects are not significant when the height of the turbine is more than seven times the turbine radius. Further discussions are presented focusing on the relationship between the turbine height and the angle of attack and the induced velocity on a blade of the turbine without arms. Besides the three-dimensional effects, arms effects are quantified with an analytical derivation of the polynomial formula of the relationship between arm effects and the tip speed ratio of the turbine. Such a formula provides a correction for existing numerical models to predict the power output of a turbine. Moreover, a series towing tank tests are conducted to study the three-dimensional effects as well as the arm effects. Good agreements are achieved between the results obtained with numerical calculations with the arm effects correction and the towing tank tests. Finally, three-dimensional effects are examined experimentally together with the arm effects by using an end-plate test, which suggests that the combinational effect is rather minimal. For turbine designers at the early design stage, we recommend that a two-dimensional model is acceptable considering the high cost of the three-dimensional model.