1 000 kV同塔双回输电线路电气不平衡度及换位问题研究

电气不平衡度是衡量输电线路性能和电能质量优劣的重要指标。文章以淮南-上海1 000 kV特高压同塔双回输电工程为例,借助EMTP和Matlab软件仿真计算不同情况下线路的电气不平衡度,根据计算结果研究特高压双回线路的电气不平衡度和换位问题。得出如下结论：双回路导线逆相序排列可明显降低线路的不平衡度,推荐逆相序排列下1 000 kV同塔双回输电工程换位距离取200 km;双回路同向换位后的电气不平衡度明显低于双回路反向换位;对于1 000 kV淮南-上海同塔双回输电工程,推荐全线导线采取逆相序排列方式,淮南-皖南段进行一次同向全换位即可满足线路不平衡度限值要求。     

同塔双回不换位线路电压不平衡度研究

在线路走廊特别紧张的地区,部分线路可能没有条件采用完全换位,而同塔多回输电线路中采用不换位架设将导致电力系统三相参数不对称。针对这个问题,以某地区一条750 kV同塔双回线路为例,对该线路不平衡度计算进行了理论推导,并应用PSCAD/EMTDC软件从杆塔类型、相序排列方式、回间距离、线路长度几个方面对线路不平衡度进行了仿真分析。仿真结果表明,输电线路较短时采用同塔同窗逆相序方式架设并适当调整回间距离,能将电压不平衡度控制在一定范围内。输电线路过长时则需采取换位措施,避免对系统造成不良影响。     

1 000 kV单回和同塔双回混合线路电气不平衡度分析

对1 000 kV锡盟-南京特高压输电线路的锡盟-北京东段,利用电磁暂态分析程序(ATP-EMTP)计算了单回和同塔双回混合线路的电气不平衡度以及最佳换位点位置。计算结果表明,对于锡盟-北京东段单双回路混合线路,最佳换位点不在沿线路长度的1/3和2/3处。从电气不平衡度的角度推荐在单回路段进行1次全换位,双回段逆向序排列不换位,2基换位塔分别位于63.14和103.13 km处。     

110kV同塔六回输电线路不平衡性分析

针对同塔六回输电线路难以实现完全换位而产生三相不平衡问题,影响输电线路甚至整个电力系统的安全运行。利用MATLAB软件计算了110kV同塔六回输电线路的序参数和不平衡系数,在线路自身属性确定的条件下,分析了不同相序布置对多回输电线路不平衡度的影响。经过综合比较分析发现,采用逆序配置方式时,同塔六回输电线路的各种不平衡系数总体相对较低,特别是直通型电磁不平衡系数很低,建议优先使用。     

750 kV同塔双回不换位线路电流不平衡度研究

在线路走廊特别紧张的地区,部分线路可能没有条件采用完全换位的方式架设,而同塔多回线路采用不换位架设将导致电气三相参数不对称。针对这个问题,对同塔双回不换位线路不平衡度计算进行了推导,并应用PSCAD/EMTDC软件从杆塔类型、相序排列方式、回间距离、线路长度几个方面对750 kV同塔双回不换位线路进行了仿真分析。仿真结果表明,输电线路较短时采用同塔同窗逆相序方式架设并适当调整回间距离,电流不平衡度能控制在一定的范围之内。输电线路较长时则需进行换位,避免对系统造成不良影响。     

500 kV同塔四回线路电气不平衡度的研究

为有效提高单位走廊的输送容量,同塔多回路输电技术得到越来越广泛的应用,但是由于换位困难,一旦相序布置不当将造成线路电气不平衡情况更为严重。采用ATP-EMTP和MATLAB程序对500 kV同塔四回路3层横担和6层横担2种塔型的电气不平衡度展开了较为全面的研究。综合考虑负序电压电流不平衡度、杆塔的雷击跳闸率、电磁环境等指标,建议3层横担塔型采用推荐的相序布置方式、6层横担塔型上下两个双回路均采用逆相序布置。计算还表明,对500 kV同塔四回路,单回路停电检修时的感应电压和电流较高,选择接地开关时应予以特别关注。     

500 kV同塔四回线路电气不平衡度的研究

为有效提高单位走廊的输送容量,同塔多回路输电技术得到越来越广泛的应用,但是由于换位困难,一旦相序布置不当将造成线路电气不平衡情况更为严重.采用ATP-EMTP和MATLAB程序对500 kV同塔四回路3层横担和6层横担2种塔型的电气不平衡度展开了较为全面的研究.综合考虑负序电压电流不平衡度、杆塔的雷击跳闸率、电磁环境等指标,建议3层横担塔型采用推荐的相序布置方式、6层横担塔型上下两个双回路均采用逆相序布置.计算还表明,对500 kV同塔四回路,单回路停电检修时的感应电压和电流较高,选择接地开关时应予以特别关注.     

风电汇集地区电压不平衡特性分析及抑制策略

中国风电多采用"大规模集中开发,远距离传输"的模式,风电汇集地区常无本地负荷,在大规模风电汇集地区常出现三相电压不平衡现象,严重时会造成风机脱网,威胁到电力系统的安全稳定运行.针对这一问题,提出了风电汇集地区电压不平衡机理及抑制策略.首先,基于实测数据提取风电汇集地区电压不平衡现象的关键技术特征;其次,构建风电汇集地区等效电路模型,考虑风电汇集地区静态电压稳定极限及不换位输电线路三相阻抗参数不平衡等因素,提出电压不平衡度的估算方法;最后,以汇集站负序电压最小为目标,提出风电汇集地区三相无功优化模型,通过动态无功补偿装置分相调节实现风电汇集地区负序电压抑制.以实际风电汇集系统为例,通过仿真分析验证了机理分析和抑制策略的有效性.     

500 kV/220 kV混压同塔四回路最优相序研究

同塔多回线路相序的选择需对多项电气与电磁指标进行综合考虑和协同优化。以电网安全稳定运行为出发点,首先梳理了电气不平衡度控制指标,建立了一套以输电网络电能传输效率最高为优化目标,以各项电压和电流不平衡指标必须满足安全限值为约束条件的数学模型,并采用数值方法对混压四回路1 296种相序进行遍历求解,得到电气不平衡最优及次优的若干个相序方案;然后对电气不平衡优化相序的电磁环境指标、感应电压和感应电流指标进行了协同分析和评估;最终确定优化相序方案综合可行性和合理性。通过典型500 kV/220 kV混压四回路案例验证了模型和算法的有效性。     

基于零序谐波电流注入的三相功率因数校正技术研究

提出一种基于零序电流注入的三相高功率因数校正拓扑电路,采用四芯柱三相变压器实现零序电流注入,控制输入电流,使其瞬时跟踪整流输出电压的正半周和负半周波形,在三相无中线的电源系统中实现了装置输入的高功率因数,抑制了电力电子装置的网侧电流谐波。同时,该文分析了电网电压不对称不影响零序电流注入电路,实验结果也表征了这点。最后,通过对实验装置的测试,给出了实验结果,验证了本文提出的高功率因数校正拓扑电路是正确性的。     

基于单周控制的三电平三相四线制有源电力滤波器

针对电力工业三相四线制系统的零线电流、谐波、无功功率和三相不平衡问题,以及高电压、大容量有源电力滤波器APF(Active Power Filter)控制方案复杂的问题,提出一种单周控制的三电平三相四线制APF,其产生的补偿电流与负载的有害电流分量大小相等、方向相反,从而使得经该APF补偿后,电源电流只含有负载电流的基波有功分量。主电路采用三相三桥臂结构的三电平二极管箝位变换器,既无需升、降压变压器,也无需动态均压电路;控制策略采用单周控制,其兼有调制和控制的双重性,控制器结构简单,具有控制精度高、补偿效果好,滤波器工作于恒定开关频率的特点,适合推广到工业应用。在建立数学模型的基础上进行了仿真研究,仿真结果证明其能有效地补偿系统谐波、零序和无功电流,从而提高输电线功率因数和传输效率。     

单/三相混合微电网中虚拟组合式三相变流器功率协调控制

针对单/三相混合微电网系统孤岛运行时单相电源和负载引起的三相电压不平衡问题,提出了虚拟组合式三相变流器及其功率协调控制。详细阐述了基于虚拟三相瞬时功率的下垂控制和虚拟阻抗控制,实现同相并联单元的功率分配。针对组合式三相变流器相间同步控制难点,提出了新型120°鉴相器和基于锁相环原理的相间同步控制,提高三相电压平衡度。在此基础上,给出了电压补偿控制,进一步改善供电质量。同相及相间功率协调控制无需附加任何同步芯片或通信线,原理简单,控制灵活,可靠性高。最后,仿真和实验结果表明所提控制策略可以实现动稳态工况下同相并联单元间功率按照设定比例分配以及不同相间相位和幅值的同步控制,100%不平衡负载下电压不平衡度为0.1%,供电质量较高。     

1000kV交流同塔双回线路电气不平衡度的研究

利用ATP-EMTP和MATLAB对1 000 kV特高压交流同塔双回线路的电气不平衡度和换位方式进行了研究。综合线路防雷保护和电磁环境的研究成果,所有相序布置方案下不平衡度的比较表明,不换位线路逆相序布置综合较优,异相序次之,不推荐同相序和其他相序布置。在换位方式上,与l/6—l/3—l/3—l/6换位相比,采用l/3—l/3—l/3换位可以满足要求,且换位塔数量较少。对逆相序布置,建议采用反向换位方式1;对异相序布置,建议采用同向换位方式1,一般线路一个全循环换位即可满足不平衡度要求。当一个回路运行一个回路停运时,运行回路的不平衡度符合限值规定。     

电能质量综合检测系统的算法实现

针对目前国内对提高电能质量综合检测水平的迫切要求 ,参照国际电工委员会(IEC)推荐的方法 ,结合工程实际 ,对国家标准规定的五项电能质量指标 :供电电压允许偏差、电压波动和闪变、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度、电网频率允许偏差等分别提出了算法 ,以提高测量精度 ,同时易于用计算机实现。     

特高压输电线不平衡度分析及换位方式研究

以蒙西—潍坊1000 kV特高压工程为例,借助PSCAD仿真软件研究输电线路的不平衡问题,研究发现,不平衡与输电线路长度、输送功率大小、导线排列方式有关,而解决该问题的有效方法是换位。经过研究,推荐采用逆相序排列、反向换位方式,以实现最优的换位效果。     

双电源交错备用型通用电能质量控制器

传统的通用电能质量控制器(GPQC)直流侧如果没有储能装置,则无法实现不间断供电;即使直流侧装设储能装置,蓄电池储能或超级电容器储能都存在补偿时间、补偿容量及使用寿命均有限等问题。为此提出了一种由两个并联变换器和两个串联变换器构成(每一个并联变换器和串联变换器都通过一个直流电容交错的连接在一起)的新双电源交错备用型通用电能质量控制器(DPS-GPQC)和一种简单有效的控制策略。DPS-GPQC能够同时补偿电网谐波电压、电压跌落和上升、电压中断、三相电压不平衡、谐波电流及无功电流,且能够实现两个不同电源之间能量的交错备用。基于MATLAB/SIMULINK的仿真结果表明了DPS-GPQC良好的性能和所提控制策略的有效性。因此,所提结构既能同时解决两个不同系统的大多数电能质量问题,又可以有效提高电力系统的供电可靠性。     

面向微电网三相电压不平衡补偿的逆变器并网控制

随着微电网规模的日益扩大,单相、三相负载混用日益增多,微电网单相电压不平衡现象日益严重。为了解决这个问题,针对三相四桥臂逆变器三相输出可解耦独立控制的特点,提出并网逆变器三相输出可控互联、各相输出功率根据电压不平衡度进行自适应调节的控制方案。在建立其平均等效模型及不平衡状态转移模型的基础上,对逆变器三相输出电流进行分级控制,实现对微电网不平衡电压的补偿。利用MATLAB/Simulink进行了仿真,并构建实验平台进行了实验。仿真和实验结果表明,所提出的补偿方法具有很好的补偿效果。     

IGBT模块直接串联电压均衡驱动控制技术

高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块直接串联技术是实现柔性直流输电、高压直流断路器等高压大功率控制设备的一个重要基础,其中最难解决的是串联IGBT模块之间的电压均衡问题。文中分析了电压不平衡的机制,得出了实现电压均衡的关键在于解决断态电压不平衡和关断电压不平衡问题,门极侧均衡控制方法是较好的解决手段。对基于有源电压控制技术的驱动设计和基于延时补偿的控制策略进行了探讨,并分别采用在有源区对关断波形进行跟随控制和补偿IGBT器件间关断延时的方法,有效实现了串联器件的电压均衡。最后,通过6只3 300V/1 200AIGBT模块直接串联的阀段脉冲和基于该阀段的三相换流阀运行测试,对这两种方法进行了验证,所述方法获得了较好的电压均衡效果。     

电压不平衡度的加窗FFT快速测量方法

电压不平衡度是电能质量的重要参数之一,其准确测量一方面依赖于三相电压基波相量(幅值和相位)的精确估计,另一方面需要快速求取相序分量。但是,频谱泄漏和栅栏效应会严重影响电压幅值和相位的估计精度,而相序分量计算过程中的开方运算又降低了不平衡度测量的实时性。提出电压不平衡度加窗快速傅里叶变换(FFT)测量方法。首先采用加窗FFT实现三相电压相量的准确计算,然后根据几何原理将方均根计算简化为多项式计算,从而实现相序分量及电压不平衡度的快速测量。仿真结果表明,所提方法可以达到与GB/T 15543—2008推荐方法相同的精度等级。实际测量实验进一步验证了所提算法的有效性及可行性。     

基于UC3879矩阵式AC／DC变换器研究

基于UC3879及矩阵式变换器,提出了一种新的AC／DC变换器。采用三相／一相矩阵式变换器,直接将三相380V／50Hz输入变换为单相高频（15kHz）电压,由高频变压器隔离,经倍流式整流、滤波输出预期的直流电压。控制电路以UC3879及外围逻辑芯片对驱动信号编码,并完成闭环控制。理论分析了系统的工作原理,并进行了4kW28．5V／140A样机实验,验证了理论分析的正确性及方案的可行性。该方案具有矩阵变换器的所有优点,拓宽了矩阵变换器的应用范围。