新型可变频变压器(VFT)的设计与研制

2004年初,世界上第一台可变频变压器(Variable frequency transformer,(VFT))在加拿大魁北克成功地正式投入运行,为实现加拿大魁北克—美国纽约大电网之间的柔性异步联网,核心装备是100MW新型可变频变压器(VFT)。VFT是国际上第四代FACTS新技术,是新型旋转型控制器,是"面—面"式异步联网关键设备,是集成创新成果,是智能电网的新型技术设备。基于对VFT的理论分析、本文提出VFT的设计理念,并对研制VFT的技术进行探索,同时探讨在我国研制新型VFT装置的创新思路和方向。     

MMC电磁暂态快速仿真模型

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)中大量的开关器件给电磁暂态仿真程序(如PSCAD/EMTDC)带来巨大的计算量,使得仿真速度极其缓慢,给仿真研究以及工程设计带来极大的不便。通过进一步推导电容、电感Dommel电磁暂态数值计算方法,得到了电容、电感等值计算中的历史电流源递推公式,使得历史电流源的计算过程中不必再进行支路电流的中间计算,加快了计算速度。基于此历史电流源递推公式建立了MMC电磁暂态快速仿真模型,并在PSCAD/EMTDC中搭建不同端数、不同电平数MMC-HVDC系统,验证了该快速模型的仿真精度和提速效果。     

变压器绕组的特快速暂态建模

为了研究陡波前过电压对变压器的影响,从短路导纳参数出发,提出了一种建立变压器绕组高频集中电路模型的方法.该方法首先由短路导纳参数计算绕组各匝的电压传递函数,并利用矢量匹配法对得到的电压传递函数进行有理函数逼近;其次,对得到的有理函数形式的传递函数利用多点Pade逼近进行阶数缩减,得到变压器绕组电压传递函数的降阶模型;最后,运用网络综合技术建立变压器绕组的高频电路模型.该电路模型仅由R、L、C和理想变压器构成,其模型参数可以根据电压传递函数的极点和留数非常方便地得出.通过对电路模型的仿真结果与实际测量结果进行比较,验证了本文方法的正确性.     

特高压GIS特快速暂态过电压试验重复击穿过程研究

为深入研究重复击穿过程的发生规律,研究隔离开关特性对重复击穿过程的影响,改进隔离开关设计,完善特快速暂态过电压(VFTO)评估方法,采用1100 kV气体绝缘组合电器(GIS)试验回路,对GIS隔离开关分闸和合闸空载短母线所产生的触头间隙重复击穿和VFTO进行了试验研究.鉴于重复击穿过程的随机性,进行了约500次分合闸...     

大规模电网电磁暂态快速仿真方法

随着与直流输电、柔性交流输电等相关的电力电子装置广泛应用于电力系统,电磁暂态仿真逐步成为电力系统分析的重要工具。然而,由于电磁暂态仿真选取的步长小,占据的内存大,计算速度慢,仿真规模受到了限制。基于坐标系旋转变换的思想,通过旋转变换降低信号的频率,提出了一种快速的大步长仿真方法。与机电暂态仿真相比,本方法可以体现系统的电磁暂态行为,提高了仿真精度,与传统的电磁暂态仿真相比,提高了仿真速度。     

特快速暂态过电压及研究实例

ＧＩＳ的特快速暂态过电压已在超高压电网中造成一些事故，本文第一部分简要地说明ＶＦＴＯ现象，第二部分结合国内的一次事故介绍工程研究的内容和结论，最后对开展特快速暂态研究提出了建议。     

柔性直流电网的快速电磁暂态仿真

柔性直流电网含多个模块化多电平换流器与直流断路器,需要快速准确的换流器与直流断路器仿真模型。为提高模块化多电平换流器的仿真速度,利用电容能量均分的思想简化子模块均压策略,并准确保留桥臂闭锁与不闭锁时的外特性,提出了一种能量均分模型。针对级联全桥型直流断路器,给出一种断路器支路子模块串等值电路简化方法,提出了一种快速仿真模型。在PSCAD/EMTDC中搭建模型并进行了电磁暂态仿真,验证了所提出模型的准确性与快速性。     

磁环抑制GIS中特快速暂态过电压的模拟试验和仿真

封闭式组合电器（GIS）中隔离开关操作空载短母线时产生的特快速暂态过电压（VFTO）有可能在GIS及其相连设备引起故障，已有的VFTO抑制方法存在种种不足，文中提出采用磁环抑制GIS中的VFTO。模拟试验证明磁环可以有效抑制VFTO。考虑磁环的饱和、滞回、损耗特性，应用Jiles—Atherton模型对磁环仿真，模拟试验电路的仿真结果和试验结果基本符合，验证了模型的正确性。对磁环磁化过程的分析表明，磁环在动态磁化过程中储存和消耗了行波能量，从而降低了VFTO的幅值、加速了VFTO的哀减、降低了VFTO的陡度。应用这一模型计算了大亚湾电站GIS系统中加入磁环前后的VFTO，结果表明磁环对VFTO有明显抑制作用。     

磁环抑制特高压GIS设备中特快速暂态过电压的模拟试验

为抑制特高压气体绝缘组合电器(GIS)设备中特快速暂态过电压(VFTO)提出了采用磁环抑制的方法,并进行了模拟试验.利用252 kV GIS设备构建试验系统,利用SF6气体间隙在50、75和100 kV的电压等级下击穿产生高陡度的行波,测试了不同长度的R2KB铁氧体磁环串和FJ37非晶磁环串对电压行波幅值和陡度的抑制效果.试验表明,只要磁环串的长度＞O.5 m,其对于电压行波幅值的抑制效果将不再随磁环串长度的增加而发生显著变化,但行波上升时间将随磁环串长度的增加而增加;在磁环串长度≥1 m的情况下,铁氧体磁环对于电压行波的综合抑制效果优于非晶磁环.试验表明,采用磁环抑制特高压GIS中VFTO的方法在原理上是可行的.     

江苏抽水蓄能电站特快速暂态过电压分析

采用PSCAD/EMTDC软件计算分析了江苏抽水蓄能电站500 kV GIS变电站在主变、出线操作时的特快速暂态过电压(VFTO),并以1台典型的500 kV主变为例,分析多种操作情况下特快速暂态过电压对主变的影响.结果表明,由于连接各台主变与GIS之间的电缆比较长(至少200 m),传递到各台主变上的VFTO幅值和陡度并不高,对其主绝缘影响不大,也不会直接造成变压器匝间绝缘的击穿.     

锥形绕组特快速暂态过电压分布研究

为了研究在陡波前、高重复频率的电压冲击下,脉冲变压器(PT)锥形绕组中的特快速暂态过电压(VFTO)分布特性,建立了基于多导体传输线(MTL)理论的PT二次绕组分布参数模型;利用锥形绕组结构上的特性,提出一种有限元法(FEM)和插值公式相结合的方法以快速计算锥形绕组的感应系数矩阵K;通过求解频域下的电报方程可得到绕组的对地电压分布以及匝间电压分布;进行了绕组暂态电压的测量,从实验结果可以看出电压分布的一定规律,并分析了造成计算与实验结果间误差的原因;结合实验提出一种改善电压分布的措施,对大功率PT二次绕组的绝缘设计有一定的参考意义。     

脉冲变压器特快速暂态电压分布计算

为了研究在陡波前、高冲击电压作用下，脉冲变压器(PT)锥形绕组中的特快速暂态电压分布特性，文中建立了基于多导体传输线(MTL)理论的绕组分布参数模型。模型的电气参数通过有限元法(FEM)计算，用频域法计算了在多种情况下绕组的对地电压分布以及匝间电压分布，计算结果表明此模型可对锥形绕组的电压分布进行有效计算，对匝间绝缘设计有一定的参考意义。     

特快速暂态过电压的危害及防治研究

六氟化硫全封闭式组合电器（GIS）操作过程中产生的特快速暂态过电压问题，正随着系统的发展而受到重视。本文通过对特快速哲态过电压起因等的分析，探讨其对电力设备的危害和防治措施。     

特快速暂态过电压光学测量系统的设计

提出一种应用Pockles效应的特快速暂态过电压(VFTO)光学测量方法。通过光学敏感头感应一次VFTO信号,并将电压的变化信息通过光缆传输至电气单元进行解析,最终得到实际电压。该传感器采用光学测量方式,具有可靠性高、抗干扰能力强、测量精度高、测量频带宽的优点。设计制作的新型光学传感器的低频截止频率低于10 Hz,高频截止频率高于1 GHz。对隔离开关操作所引发的VFTO进行了测量试验,通过同步触发装置同时采集两侧安装的光学传感头和电容式传感头信号,对比验证了VFTO光学测量方法的可行性。试验结果表明:光学测量方式与电容式测量方式均反映了刀闸分合闸的过程,2种方式的分合闸持续时间测量结果吻合较好;电容式测量方式测得的VFTO振荡幅度明显小于光学方式的测量结果,光学测量方式在高频段性能要优于电容式测量方式。     

变压器线圈中特快速暂态仿真的建模

电力系统特快速暂态过电压（ＶＦＴＯ）对变压器等电力设备的危害极大。本文提出的由互有耦合的分布参数电路与集总参数电路组成的混合电路模型可以有效地应用于分析变压器等电力设备内特快速暂态的响应以及线圈内的局部电磁振荡。这个模型还可以用于精确计算变压器的入端阻抗，与ＥＭＴＰ连接，可以更精确地分析电力系统、变电站和变压器内的电磁暂态。     

气体绝缘开关设备介质窗口式特快速暂态过电压测量用传感器研制

为克服现有窗口式特快速暂态过电压(VFTO)测量传感器安装时间较长、维护时需要气体绝缘开关设备(GIS)间隔停电等缺点,研制了1种介质窗口式VFTO测量系统,通过介质窗口实现了测量传感器与GIS内气体的隔离。探索了不同密封介质窗口材料对测量系统频带的影响,为了实现对VFTO工频分量的准确测量,优选聚四氟乙烯作为介质窗口绝缘介质板的材料。测量系统频率响应试验结果表明:介质窗口式VFTO测量系统高频截止频率175 MHz,低频截止频率10 Hz。此外,利用该种传感器在252 kV GIS回路对隔离开关操作产生的暂态过电压进行了数百次的分合闸测试,传感器的分压比保持恒定,验证了传感器长期测量的可靠性。     

电力科学研究院电磁暂态计算程序(EMTP)的最新动态

电力科学研究院系统研究所在过去几年移植、应用和推广EMTP的基础上,最近又在VAX-11/750和VAX-11/780上成功地安装和调试了EMTP BPA版本的最新文本M-39,并已投入使用,进行了葛洲坝至上海直流输电工程的暂态计算、过电压计算及发电机暂态计算。M-39文本在控制系统暂态模拟、发电机处理及潮流计算等方面比老文本有较大的改进,实际计算结果也证实了这一点。在安装调试过程中,对该程序还作了一些修改,提高了运行的可靠性,并能用LXY打印机绘图。     

电力系统电磁暂态数字仿真的EMTP法(一)

EMTP (Electro-Magnetic Tran-sient Program)是电磁暂态程序的简称,是目前世界上最广泛应用于研究电力系统暂态过程的程序。本文将着重介绍有关电力系统电磁暂态数值计算和EMTP的概况,以后三期还将陆续介绍EMTP的基本原理、使用方法及其在电力系统电磁暂态数字仿真中的     

电力系统电磁暂态数字仿真的EMTP法(二)

了解 EMTP 的基本原理,对于用户能正确使用 EMTP 是非常重要的。本文通过由最基本的 L、C、R 集中参数元件和单根无损分布参数线路组成的任意复杂网络为例,来说明 EMTP 的基本原理及其计算流程。当然,目前的 EMTP 在元件模型和求解方法等方面都有了许多发展,限于篇幅,作者只可能对其中最重要的发展作扼要的提示。     

电力系统电磁暂态数字仿真的EMTP法(三)

目前,我国推广使用的电磁暂态程序EMTP,有美国帮纳维尔电力管理机构(BPA)和加拿大哥伦比亚大学(UBC)编制的两种版本。本文将扼要介绍 BPA-EMTP用于求解一般电路暂态问题的使用方法,更详细的规定可查阅它的使用手册[1]、[2]。