弱网系统STATCOM直流偏磁问题试验研究

链式静止同步补偿器(STATCOM)在工程应用中存在低次谐波含量严重超标的现象,针对该问题进行理论研究和建模分析,研究发现STATCOM连接于弱电网会引发稳定性问题,引入直流分量的正反馈,直流电流注入并网变压器会造成变压器偏磁,导致并网电流中存在大量低次谐波。为了解决该问题,提出了在控制策略中引入电流隔直控制环,可有效抑制STATCOM并网电流的直流分量。最后,基于上述理论研究分析,在实际工程应用中加入了上述电流隔直控制环,试验结果表明了所提控制策略的正确性。     

链式STATCOM导致变压器偏磁的机理及抑制

针对链式静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)导致变压器直流偏磁的问题,研究了其机理和抑制策略。提出STATCOM调制指令中的动态偏置是导致STATCOM输出电流含直流分量主要因素,级联逆变单元硬件电路引入的静态偏置为次要因素。两种因素导致STATCOM输出含直流分量的电流,进而导致变压器直流偏磁。为此,提出STATCOM调制指令动态偏置自动校正为主、逆变单元静态偏置手动校正为辅的偏磁抑制策略,并通过STATCOM控制器硬件在环的RTDS(realtimedigital simulator)仿真试验,验证了抑制策略的有效性,且普遍应用于多个不同工程现场的STATCOM。现场试验和长期运行数据表明,变压器的偏磁得到有效抑制的同时,STATCOM自身的可靠性也得到了大幅提升。     

链式STATCOM导致变压器偏磁的机理及抑制EI北大核心CSCD

针对链式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)导致变压器直流偏磁的问题,研究了其机理和抑制策略。提出STATCOM调制指令中的动态偏置是导致STATCOM输出电流含直流分量主要因素,级联逆变单元硬件电路引入的静态偏置为次要因素。两种因素导致STATCOM输出含直流分量的电流,进而导致变压器直流偏磁。为此,提出STATCOM调制指令动态偏置自动校正为主、逆变单元静态偏置手动校正为辅的偏磁抑制策略,并通过STATCOM控制器硬件在环的RTDS(real time digital simulator)仿真试验,验证了抑制策略的有效性,且普遍应用于多个不同工程现场的STATCOM。现场试验和长期运行数据表明,变压器的偏磁得到有效抑制的同时,STATCOM自身的可靠性也得到了大幅提升。     

星接链式静止同步补偿器在直流融冰的应用

两台星接链式静止同步补偿器(STATCOM)通过中性点连接融冰线路可实现直流融冰,该方式谐波小,占地少。文中说明了该融冰方式的控制原理,通过功率分析的方法推导了直流电压波动公式和分析了二倍频环流的原因,并通过仿真分析得到了证明。为了进一步实现工程应用,还分析了STATCOM的优化选型设计,并与传统的静止无功补偿器(SVC)兼融冰装置进行了技术参数和特点的比较,提出了STATCOM用于直流融冰时适合的应用范围,并提出了移动式STATCOM融冰设计的理念和设计方法。     

一种提高星接链式STATCOM直流融冰电流的控制方法

分析了采用中性点相连的两台星接链式静止同步无功补偿器(STATCOM)的直流融冰方案中融冰电流较小的问题,最终提出了调制波饱和的控制方法,即增大直流调制波幅值,使得总的调制波饱和,从而提高每相H桥直流电压利用率、产生更大的融冰电流;同时理论论证了使用调制波饱和的控制方法而产生的谐波分量只会在两台STATCOM间形成环流而不会流入污染系统。最后在Matlab/Simulink环境下搭建仿真,证实了该方法的可行性和有效性。     

兼具无功补偿与有源滤波功能的新型融冰装置

为解决直流融冰装置利用率较低的问题,将直流融冰装置与静止无功发生器(STATCOM)结合,研究了一种新型的直流融冰装置—集约型直流融冰装置,将装置融冰容量与动态无功补偿容量分开优化配置。该装置利用12脉动直流融冰装置的整流变压器将STATCOM逆变器接入电网,可以使整流变压器得到充分利用,并提供动态无功支撑、改善融冰运行时的电能质量,有效提高了装置利用率。对集约型直流融冰装置的融冰、无功补偿和稳压等功能开展了仿真研究,验证了该装置的可行性。最后对安装在湖南郴州福冲变的集约型直流融冰装置进行试验研究。结果表明,集约型直流融冰装置的融冰容量为28 MW,动态无功补偿容量为±20 MVA,具有显著融冰效果,可有效提高系统电压稳定性,使得220 k V母线电压正偏差下降了0.92%,220 k V母线负序不平衡下降了0.93%。此外,该装置可有效滤除系统低次谐波,使得220 k V母线电压总畸变率下降了0.4%,各次谐波电流减少了0.1~0.3 A。试验结果验证了集约型直流融冰装置的可行性与正确性。     

变压器发生直流偏磁时的谐波分析和治理

介绍了一种计算变压器直流偏磁时绕组励磁电流的数学模型,对励磁电流进行傅立叶变换后。计算得到各次谐波分量。对单相交流变压器绕组流过不同直流电流时变压器绕组的励磁电流各次谐波分量的含量和变化规律进行仿真研究,并探讨优化选择500kV变压器低压侧无功补偿电容器组参数配置的原则．有效吸收变压器产生的谐波,防止无功补偿设备发生谐波放大而损坏电容器设备。     

南方电网变压器中性点直流电流的研究

理论分析交、直流混合输电系统在交流变压器中性点产生直流电流,造成变压器绕组直流偏磁,影响变压器和整个系统的正常运行问题以及其对不同结构变压器的影响,并介绍对变压器中性点直流电流进行有效检测和抑制的方法。     

链式STATCOM并网电流直流分量抑制

链式变换器适合于实现中高压无变压器直接并网,然而取消变压器通常会导致直流分量超标。特别在中高压应用场合,常采用电流互感器采样并网电流,其隔直效应将进一步导致输出直流分量不受控。建立含电流互感器的链式STATCOM系统模型,分析电流互感器导致直流分量放大的机理,提出一种基于直流侧电压纹波检测的并网电流直流分量抑制方法,并给出该方法的原理和设计原则。在一台25电平的链式STATCOM实验平台上验证该方法的可行性,实验结果表明,该方法即使在采样环节无法直接采集直流电流的条件下,也可有效抑制并网电流直流分量。     

基于直流偏磁影响下变压器本体振动与噪声的在线监测

地磁感应电流或换流变压器中的直流电流分量易造成直流偏磁现象。而直流偏磁又是使变压器振动、噪声增大的主要原因,所以振动噪声水平是反应直流偏磁状态下变压器运行情况的重要指标。因此,针对直流偏磁对变压器带来的影响,本文开发了适用于交流变压器的振动与噪声实时监测系统,并专门编制了相应的采集和分析软件,可实现对振动时域频域波形的实时监测。系统分析了交流变压器直流偏磁电流对变压器振动与噪声的影响规律,从测点选择方法、监测思路及监测结果评价等多方面系统研究了交流变压器振动与噪声监测方法,为系统开展交流变压器振动和噪声的研究,分析变压器可能存在的故障提供了依据。     

地铁杂散电流引起变压器直流偏磁抑制方法

针对城市地铁运行时泄漏的杂散电流会引起沿线变压器直流偏磁问题,提出一种基于碳化硅PiN二极管的偏磁抑制方法。首先,建立杂散电流分布模型并采集现场地电位实测数据,明晰了地铁运行下城区整体大地电位的数值分布特点。然后利用碳化硅PiN二极管在直流电压和故障电流下的电压阻断能力及电流导通特性,提出了基于碳化硅PiN二极管的变压器直流偏磁抑制电路结构与工作流程。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了城市电网110kV变电站主变直流偏磁仿真模型,验证了偏磁抑制方法故障电流导通能力和偏磁直流抑制效果。仿真结果表明：电网故障时,偏磁抑制方法瞬时导通,继电保护迅速动作跳闸;变压器实施偏磁抑制后,中性点直流电流被阻隔,磁滞回线、一次侧绕组电流及励磁电流畸变率降低,直流偏磁得到有效抑制。     

变压器直流偏磁的仿真研究

为研究变压器励磁电流在正负半波严重不对称和畸变引起的直流偏磁效应,利用MATLAB软件提供的Simulink仿真工具搭建了变压器直流偏磁的仿真模型,对施加不同直流电压激励时的励磁电流畸变情况进行了仿真分析,并通过对不同直流偏磁下得到的励磁电流波形进行快速傅里叶变换,得到了变压器在不同直流偏磁下的谐波分布情况,验证了变压器直流偏磁理论.仿真分析结果表明：当变压器有直流入侵时,励磁电流上半周波发生畸变;当变压器正常运行时,励磁电流中只含有奇次谐波,不含偶次谐波分量.     

特高压变压器直流偏磁计算及无功功率特性分析

针对变压器的直流偏磁问题,分析了特高压变压器直流偏磁时无功损耗的响应机理,给出无功损耗计算方法,进行无功损耗特性分析。采用增加串联电阻的方法,提高计算电流中直流分量的计算精度。结合电压补偿,消除增加串联电阻后导致的电压下降问题。根据特高压变压器的实际参数,建立变压器的场路耦合模型,进行特高压变压器不同直流偏磁电流下的仿真计算。研究表明,变压器直流偏磁时,励磁电流波形严重畸变。随着直流偏磁电流的增加,特高压变压器的空载无功功率逐渐增加,直流偏磁电流超过一定范围后,无功功率随着直流偏磁电流的增加近似呈线性增加。相同直流偏磁电流时,负载下的无功功率明显大于空载下的无功功率。相比于无直流偏磁时的无功功率,相同直流偏磁电流时,空载与负载下的无功增额大体相同。     

复杂运行工况下变压器直流偏磁的抑制

为了抑制复杂工况下变压器的直流偏磁,提出了考虑抑制措施的变压器绕组直流电流分布计算模型以及变压器直流偏磁风险的磁动势评估模型.通过实例对各种抑制措施的效果进行了交叉对比.结果表明:绕组的等效直流磁动势是变压器直流偏磁风险的决定性因素.在复杂运行工况下,不合理地使用抑制措施会令变压器直流偏磁危害加剧.电流注入法可以令自耦变串联绕组和公共绕组通过反向的直流电流,实现了等效磁动势的相互抵消,可以有效抑制复杂运行方式下500 kV变压器的直流偏磁危害.     

电厂主变压器直流偏磁影响分析及对策

某厂区位于广东电网末端,当高压直流输电系统单极大地返回运行时,导致该厂区电厂主变压器中性点流过直流电流.为了抑制高压直流输电系统单极大地返回运行引起的电厂主变压器直流偏磁问题,对该厂区近区交流系统直流电流分布模型进行了分析,计算了变压器直流偏磁电流并分析了直流偏磁的影响因素,通过直流偏磁抑制措施比较,推荐该厂区6台主变...     

直流输电系统利用大地回线自动转为金属回线抑制直流偏磁策略研究

直流系统接地极流过较大电流是导致中性点接地变压器中流过直流电流、引发直流偏磁的主要原因。而直流偏磁的引入不仅对交流变压器产生影响,同时还会向系统注入谐波,影响电能质量。分析了直流偏磁产生原因,以及对电力系统的危害,同时提出了一种基于换流站操作的直流偏磁抑制策略。利用该策略,当直流输电系统因保护动作导致单极闭锁时,自动地由大地回线模式装换为金属回线方式。由此可以极大地减小接地极流过大电流的实现,有效抑制直流偏磁。     

变压器饱和对交流电网直流电流分布的影响

针对直流偏磁影响下变压器励磁支路饱和从而导致励磁电流半波饱和出现直流分量的现象,研究该直流分量对变压器中性点直流电流分布的影响。分析了三相变压器在遭受直流偏磁影响时中性点直流电流的形成机理,基于PSCAD/EMTDC平台搭建变压器直流偏磁模型,分别从计及饱和不计及饱和两种工况分析直流偏磁下变压器中性点直流电流的情况,再根据所得结果修正不计及饱和因素的Y地区电网直流偏磁模型所得的变压器中性点直流电流。仿真结果表明变压器励磁支路饱和特性对变压器中性点直流电流有助增作用,计及变压器饱和特性时可以提高交流电网直流电流分布的预测精度。     

直流融冰及无功功率补偿系统研究

为进一步提升融冰装置性能,研究了兼备STATCOM动态无功功率补偿以及线路直流融冰功能的系统。该系统采用双链式STATCOM拓扑结构,采用动态无功电流跟踪技术以及中性点偏移的控制方式,实现动态无功功率支撑与线路直流融冰等双重功能。首先介绍了该直流融冰系统的结构,并详细研究了系统控制策略,根据系统应用的不同功能对其输出功率进行分析,同时搭建了基于EMTDC/PSCAD仿真模型对控制策略进行验证。最后,以12 MW直流融冰兼STATCOM系统为例制作了样机进行实验,论证了系统设计的可行性。     

直流融冰装置零功率试验原理及实际工程试验研究

目前有关直流融冰装置零功率试验(ZPT)电气特性的相关研究成果较少。为此,采用EMTDC软件对直流融冰装置零功率试验进行深入研究,包括:零功率试验原理、直流电流电压及其谐波特性、交流谐波特性、有功与无功分析、阀电流与阀电压分析、通态电流上升率和断态电压上升率分析等。结果表明:直流融冰装置触发角越小,短路直流电流越大,换流器内部的电压降越大,直流端口电压越低;直流电流特征谐波为12k1(k1=1,2,3,…)次谐波,直流电压谐波为6k2(k2=1,3,5,…)次谐波,且其直流分量很小,且随着触发角的增大,直流分量减小,交流分量增大;融冰装置的有功损耗很小、无功损耗很大,且随着电流的增大,无功损耗成比例增大。     

变压器直流偏磁对无功补偿电容器的影响

针对变压器发生直流偏磁时无功补偿电容器电流谐波过大的现象,基于Jiles-Atherton模型,在MAT-LAB平台下,建立了变压器直流偏磁仿真模型,仿真结果与实测数据符合很好。计算了不同直流偏磁电流条件下的电容器谐波电流,结果表明各次谐波随直流电流增加而近似呈线性增加,各电容器组之间发生4次谐波放大现象,容易造成电容器电流总有效值过大。通过增大串联电抗值来增加串联电抗率,可以避免4次谐波放大,增强无功补偿电容器组的直流偏磁承受能力。