南方电网大功率电力电子技术的研究和应用

大功率电力电子技术及其应用有利于提高电力系统的安全稳定和电能质量,推动着电网技术的进步.南方电网公司承担了多项涉及对高电压、大功率电力电子技术的国家级科技项目,已将多套先进的电力电子装置投入到所建成的多项高压直流输电工程中.阐述了南方电网在高压直流输电、直流融冰、SVC、串补、静止同步补偿装置、柔性直流输电和新能源等领域,对大功率电力电子技术的研究和应用所取得的成果及相关的示范工程,显示了南方电网积极推动大功率电力电子技术的发展对电网科技进步做出的突出贡献.     

直流配电系统控制与保护协同关键技术及展望

直流配电系统中电力电子装置众多。一方面,电力电子装置的脆弱性提高了对保护的要求;另一方面,依靠灵活可控的电力电子装置,通过直流配电系统控制与保护协同实现故障快速恢复成为直流配电系统控制与保护研究的重要思路。文中首先归纳了直流配电系统保护与控制协同的整体思路;其次总结了换流阀子模块结构和控制策略对直流配电系统故障特性的影响,归纳了基于保护与控制协同思想的直流配电系统保护原理,分析了其协同配合过程;最后,对直流配电系统控制与保护协同研究进行了总结和展望。     

脉冲高功率耗能电阻热阻抗模型与系统动态仿真分析

直流耗能电阻运行过程中受到脉冲高功率冲击,热特性迥异于目前普遍的稳态发热的电力电子装置,需要采用新的温度计算模型和系统设计方法。为此提出了基于热学原理的温变等效热电模型,讨论分析边界条件、材料属性和尺寸对直流耗能装置温度的影响规律,并提出优化措施。建立了自然冷却和水冷2种方式的直流耗能电阻动态系统仿真模型,其中自然冷却系统采用随温度变化的辐射和自然对流热阻模型,有效提升了模型的精度,并通过试验验证;采用瞬态热源与准稳态冷却系统耦合策略,将直流耗能电阻与水冷冷却系统模型有效集成,进行系统动态仿真分析,并提出直流耗能电阻冷却系统最优功率设计方法。该方法提出的仿真模型和冷却系统设计方法性能优异,满足工程应用需求。     

直流断路器的基本原理和实现方法研究

直流断路器是直流电网的核心元件,为此,深入研究了直流断路器的基本原理和实现方法。首先从理论上论述了直流电流开断的2条基本途径;其次介绍了基于故障通路串入无穷大电阻断流法的直流断路器实现方案;接着针对基于故障通路串入电容改变直流故障电流性质法提出了3种原理上可行的技术方案;最后对比分析了几种典型直流断路器的经济性。研究结果表明：（1）开断直流故障电流的基本途径主要有2条,其一是在直流故障电流通路中串入无穷大电阻实现断流,其二是在直流故障电流通路中串入电容改变直流故障电流性质实现断流;（2）目前已运用在实际工程中的直流断路器都是基于故障通路串入无穷大电阻断流法;（3）具有故障自清除能力的模块化多电平换流器是基于故障通路串入电容改变直流故障电流性质法;（4）基于串入电容的途径,提出了3种原理上可行的直流断路器,其一是由增强型半桥子模块串联构成的直流断路器,其二是包含正常通流支路的串入电容型直流断路器,其三是包含正常通流支路和主转移支路的串入电容型直流断路器;（5）在所比较的直流断路器中,包含正常通流支路和主转移支路的串入电容型直流断路器的经济性最好。该研究结果可以为直流断路器的研发与制造提供参考。     

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。     

350MW机组交、直流油泵联锁试验油压过低的分析与处理

基于某350 MW超临界机组工程的整体调试工作,针对交、直流油泵联锁试验过程中出现的油压过低问题,论述了其危害。通过分析直流油泵电机的启动方式,确定了问题出现的原因。由此,调整直流油泵电机的启动方式,分别对软启动方式、串电阻启动方式以及模拟故障硬启动方式进行了试验,比较分析了各试验结果。最终,选择了合理的启动方式并修改了设置参数,有效地解决了该问题。     

多端柔性直流系统启动回路设备选型与启动策略

启动回路设备选型及启动策略设计是多端柔性直流系统设计的关键问题.对于采用模块化多电平技术的多端柔性直流系统,通过对启动充电不控整流过程的理论分析,结合PSCAD/EMTDC仿真计算验证,提出了多端柔直系统启动电阻、联接变压器中性点电阻及启动电阻旁路开关等设备的技术要求.分析了设备参数与不同运行方式、启动策略的关系,提出了各种启动方式下的优化启动策略.研究结论已被南澳多端柔直示范工程采用.     

张北工程阀厅内直流侧启动电阻热仿真研究

张北工程直流电网中首次应用的直流侧启动电阻在启动时冲击能量较大、瞬时温升较高,有可能对阀厅温度场造成影响.为了验证直流侧启动电阻启动时的瞬时冲击能量对阀厅温度场的影响,建立CFD模型对直流启动电阻进行热仿真研究.模拟结果表明,阀厅温度场在直流侧启动电阻启动时的变化不影响阀厅内电气设备的安全运行.     

变电站直流系统接地故障分析及查找

对单回线供电接地、双回线供电接地、环网供电接地、两段直流串电接地、交直流串电接地、正负极均等电阻接地等接地故障进行了分析,结合实例较详细介绍了带电查找直流系统接地故障点的方法。     

2008年国际大电网会议系列报道——高压直流输电和电力电子技术最新进展

介绍了2008年国际大电网会议（CIGRE）中高压直流输电和电力电子技术委员会（SC B4）的主要专题和论文。涉及的技术领域包括:现有高压直流输电（HVDC）工程运行、可行性研究、规划、设计、可靠性标准,以及±800 kV特高压直流和基于电压源换流器的高压直流输电（VSC-HVDC）工程的新进展、灵活交流输电（FACTS）装置的应用和最新发展、新型大功率电力电子装置的发展和应用等。     

HVDC地中直流对交流系统影响的防范措施

针对直流输电系统处于单极大地回路运行方式时对交流电网运行带来的噪声、谐波、振动等不利影响,比较全面地对各种抑制地中直流影响的措施进行了对比分析。基于地中电流的成因与流散规律分析,提出了采用直流接地极与交流变电站选址优化、无接地极运行或多极共址运行方式、合理结构型式变压器的选择等主动防范措施减小地中直流的影响。结合作者的研究成果,就国内外目前抑制变压器中性点直流采取的注入反向电流、中性点串入电容、中性点串入电阻等措施进行了对比分析。通过分析串电阻措施的关键问题,认为该方案结构简洁,长期运行可靠性高,不会产生谐振,成本低廉,建议在现场使用。该研究成果为解决交直流电网并列运行安全稳定运行提供了有益的建议。     

基于线路电流二阶导数的中压直流系统故障识别方法

直流线路故障的快速有效识别是基于电压源型换流器的中压直流配电系统发展的关键技术之一。直流线路故障电流上升十分迅速,系统中电力电子器件过载能力小。因此以串入直流线路限流电感的中压直流配电系统为基础,分析直流系统的故障特性,在此基础上提出基于线路电流二阶导数的中压直流配电系统直流线路故障快速识别方案。该方案能够实现故障侧、故障类型及故障线路极性的快速识别,进而实现对线路的保护。最后基于Matlab验证了所提故障检测方案的有效性,并与基于线路电流一阶导数的故障检测方案进行了对比。仿真结果表明所提方法在故障电阻、故障距离及负载发生变化的情况下仍可实现直流线路故障的快速准确检测,且相比基于线路电流一阶导数的直流线路故障检测方案具有更好的选择性。     

直流输电系统接地极电流对交流电网的影响分析

基于三-广直流输电系统(三峡-广东高压直流输电工程)的调试结果,分析了有多个直流系统落点的交流电网中直流接地极电流对交流电网影响的基本规律.提出为减小直流接地极电流对交流电网的影响应合理安排直流系统的运行方式;建立可靠的电流通道,减小接地极的接地电阻或建立专门线路;合理安排电网中交流变压器的接地点和接地方式.文章介绍了实施上述措施需进行的具体研究工作.     

浅谈温度对导体线芯直流电阻的影响

随着科技水平的发展,人类社会的进步,社会对电力的需求在不断提高,同时对电线电缆的安全使用性也在越发的重视,其中对电线电缆的检测越发的重视,而电线电缆导体直流电阻检测在检测试验中拥有着绝对重要的地位也是体现电线电缆是否合格的一个充分指标.本文主要介绍了导体直流电阻的检测方法,实验结果计算,同时分析了温度对导体直流电阻的影响[1].     

变电站直流系统两段母线串电分析

直流系统正常对于变电站安全稳定运行意义重大.通过实际案例,介绍了两段直流正负极串电的现象,并对建立等效电路模型进行分析.利用电路的基本原理对等效电路模型进行化简,说明了两段直流正负极串电导致两段母线同时接地报警的原因,分析了两段母线串电带来的危害,同时提出了查找串电点的有效方法.     

一种适应农村地区的新型低压直流配电系统

农村经济快速发展,现有的农村配电网电能供需矛盾日益尖锐.借助分布式电源的发展,以某县为例,设计一种适应当地用电负荷水平的新型低压直流配电系统.具体研究内容包括系统的拓扑结构、工作流程和电压等级,提出了一种基于电力电子装置的自适应协调控制技术,并根据实际需求设计合理的蓄电池容量和光伏容量.该低压直流配电系统已在示范区投入运行,运行结果显示,系统设计合理,可满足用户用电需求,同时保证了经济性.     

高压直流试验电源及新发展

介绍了获得直流高电压的各种方法及其优缺点，用电力电子器件交交流市电整流滤波，逆变成高频交流，再用串级直流电路变成高压直流的方法，可大大减小直流电源的体积和重量，这是高压流试验电源今后的发展趋势。     

一种基于饱和铁心型超导限流器的混合直流限流电路的研究

基于电压源型换流器的高压直流输电系统的故障电流幅值大、上升速度快,现有直流断路器的故障电流开断容量和开断速度受到很大挑战.提出一种基于饱和铁心型超导限流器的混合直流限流电路,利用饱和铁心型超导限流器及限流电阻共同作用实现阻感复合限流,并借助吸能电阻达到加速故障电流清除、缓解直流断路器开断压力的目的.根据直流故障暂态特性...     

某500kV主变压器直阻异常故障分析处理

简述了电力变压器绕组直流电阻测量的基本原理,结合实例对某水电厂500k V主变预防性试验过程出现的低压绕组直流电阻测量结果异常的问题进行了分析、判断,并通过分析的结论指导了该变压器低压绕组连接缺陷的检查和处理工作。通过分析有效的解决该变压器直流电阻结果异常的缺陷,同时验证了对该故障的分析判断的准确性。     

云广直流在南方电网黑启动及系统恢复过程的作用

基于对云广直流主要运行方式、黑启动电源和换流站站用电源等的分析,探讨了云广直流在南方电网黑启动及系统恢复过程中的作用,并进一步研究了系统全黑情况下云广直流的启动方案,包括直流启动的基本条件、典型启动路径、启动过程及控制。建议将所提出的云广直流启动方案纳入南方电网黑启动及系统恢复实施方案。