特高压±1600kV直流发生器空间电场分布仿真分析

特高压直流输电是国家电网公司跨区域远距离输电的重要手段,±1 600kV特高压直流电压发生器是提供直流高压试验电压的重要设备,主要用于直流电气设备的检测试验。为保障直流输电设备的安全运行,采用空间电场分析软件对直流发生器开展周围空间的电场分布进行数值模拟研究,分析其曲率半径的变化,电场强度的变化规律及影响因素,为直流电压发生器的试验室布局及编制现场试验安全规程提供了有利的数值依据,并针对性提出电场分布优化的措施。     

基于SIMADYN D平台的直流降压运行无功控制策略研究及优化

针对应用西门子SIMADYN D平台的贵州—广东第二回±500kV高压直流输电工程在直流电压发生变化时无法按照电压模式配置滤波器,从而可能导致交流系统电压过高,甚至出现因交流电压限制而连续切除滤波器的缺陷,根据换流阀无功消耗随直流电压变化的特点,提出一种采用电压恢复过程中功率校正的无功控制策略。经过动态性能试验和系统试验可知,该控制策略合理控制滤波器的投切,解决了电压恢复过程中交流电网过压的问题,同时简化了现行无功控制策略。     

特高压直流电压测量装置二次分压及数字采集技术研究与应用

随着特高压柔性直流输电等应用的发展,电网对柔性直流系统控制与保护提出更快速更准确的响应需求,因而要求直流电压测量装置具备高可靠性、高速、高精度等特性。 针对特高压直流电压测量装置的二次分压及数字采集部分进行深入研究,一方面提出具备冗余设计及精度补偿功能的二次分压板结构拓扑,另一方面提出了高速高精度低延时的就地数字化信号采集方案。应用该技术的±800 kV直流电压测量装置实际测试结果表明：测量精度优于0.2级;50 Hz频率响应比差优于1%,相差小于500 μs;截止频率高于3 kHz。     

直流交联聚乙烯电缆绝缘状态检测方法研究

随着新能源发电并网的发展,直流交联聚乙烯(XLPE)电缆的应用越来越广泛,但如何有效检测运行中直流电缆的运行状态以及对其状态的评价等仍是难题。通过搭建直流XLPE电缆局部放电和泄漏电流检测试验平台,在XLPE电缆半导电层残留缺陷模型基础上,研究了不同电压幅值与电压极性下局部放电和泄漏电流的特征。试验结果表明:局部放电和泄漏电流均可检测到电缆缺陷,其中局部放电在负极性电压作用下并且电压较高时更容易检测到电缆缺陷,泄漏电流在正极性电压作用下的特征变化明显,当外施电压低于额定电压时也可测得明显的变化量,有利于运行电缆的状态检测与评估。最后提出了运行条件下直流电缆状态利用泄漏电流进行带电检测的可行性,对提升直流XLPE电缆状态检测能力具有重要价值。     

直流交联聚乙烯电缆绝缘状态检测方法研究

随着新能源发电并网的发展,直流交联聚乙烯(XLPE)电缆的应用越来越广泛,但如何有效检测运行中直流电缆的运行状态以及对其状态的评价等仍是难题。通过搭建直流XLPE电缆局部放电和泄漏电流检测试验平台,在XLPE电缆半导电层残留缺陷模型基础上,研究了不同电压幅值与电压极性下局部放电和泄漏电流的特征。试验结果表明:局部放电和泄漏电流均可检测到电缆缺陷,其中局部放电在负极性电压作用下并且电压较高时更容易检测到电缆缺陷,泄漏电流在正极性电压作用下的特征变化明显,当外施电压低于额定电压时也可测得明显的变化量,有利于运行电缆的状态检测与评估。最后提出了运行条件下直流电缆状态利用泄漏电流进行带电检测的可行性,对提升直流XLPE电缆状态检测能力具有重要价值。     

中压交、直流配网供电能力比较

在原有中压交流配网电缆线路保持继续使用的前提下,对中压交、直流配网的供电能力进行了比较。考虑电缆线路绝缘要求,对直流配网运行电压的选择进行了讨论。在电缆线路的导线截面、电流密度与绝缘水平相当的前提下,从线路损耗、沿线电压损失和最大供电容量等方面对交、直流配电方式进行了理论推导和分析比较,并结合实际电缆参数对10kV电压等级的交流配网与±7.5kV电压等级的直流配网进行了计算比较,得出了在电缆线路绝缘水平相同的情况下中压直流配网在线路损耗、供电半径、最大供电容量等方面优于中压交流配网的结论。     

大功率、高变比光伏高压直流并网变换器

提出一种基于Boost全桥升压隔离变换拓扑输入并联输出串联结构(boost full bridge isolated converterinput parallel output series,BFBIC-IPOS)的大功率、高变比光伏高压直流并网变换器。采用Boost全桥隔离模块作为变换器基本模块,实现光伏阵列MPPT跟踪和直流升压控制。通过多个基本模块的输入侧并联、输出侧串联,实现更大容量、更高输出电压,并且采取集中控制、较高绝缘耐压及分散散热设计,确保变换器实现稳定、可靠运行。针对BFBIC-IPOS系统,进一步分析系统稳定性、均压均流性能、软启动控制性能等关键问题。针对所提出基于BFBIC-IPOS结构的光伏高压直流并网变换器,研制出±10 k V/200 k W光伏高压直流并网变换器,光伏阵列侧直流电压450~1000 V,网侧直流电压±10 k V,直流升压比达到20~44.4倍,可实现大功率、高电压、高变比的光伏直流升压变换功能。     

800 kV直流电压测量装置原理及绝缘结构分析

针对直流电压测量装置的长期运行极易出现的绝缘闪络及关键阻容网络的选型等问题,对高压直流电压测量装置的设计原理及绝缘结构进行了深入分析,为解决长期运行极易出现的径向的闪络问题,提出了内外部分保持合理的绝缘距离, 对于关键阻容网络的选型问题,给出了相应的参考值;以800 kV直流电压测量装置的为例,用ANSYS有限元仿真,分别论证了装置在直流场、交流场、单级损坏、绝缘子长期运行后表面积污秽等各种极端情况下绝缘的可靠性。为特高压直流电压测量测量装置的设计提供了参照依据。     

基于逆变器直流电压模式波能装置并网接入方法

针对采用蓄电池提供直流母线电压难于满足波能装置装机容量不断增长需求的问题,提出基于逆变器直流电压模式的多液压发电机组并网接入方法。逆变器为液压发电机组直接提供直流母线电压,组建成波能装置无蓄电池组支撑的直流纳电网。建立了逆变器直流电压模式电路拓扑和直流电压外环控制回路。通过多液压发电机组波能装置基于逆变器直流电压模式仿真试验,验证了无蓄电池组波能装置并网接入方法的可行性。该研究成果已应用到500 kW“长山号”波能装置中,为大功率波能装置并网系统研究奠定了基础。     

锡盟—泰州±800 kV/10000 MW特高压直流工程主回路参数计算

依据特高压直流输电的相关理论知识,对锡盟-泰州±800 kV/10000 MW特高压直流工程的主回路参数进行了设计研究,根据计算结果,确定了主要设计参数:锡盟整流站和泰州逆变站设计的额定相对感性压降分别为10.5%和10%,而额定相对阻性压降为0.3%。在完整双极额定运行方式下,整流侧和逆变侧消耗的无功功率分别为5756 MVar和5639 MVar,可为后续的交直流滤波器设计提供参考依据。换流变均采用单相双绕组换流变压器的方案,锡盟站换流变设计容量为509.3 MVA、额定线电压为172.8 kV、分接头档位数为+23/-5,泰州站高端换流变设计容量为488.7 MVA、额定线电压为165.8 kV、分接头档位数为+24/-4,泰州站低端换流变设计容量为488.7 MVA、额定线电压为165.8 kV、分接头档位数为+19/-9。锡盟整流站及泰州逆变站高低端设备选型需要的绝对空载最大直流电压分别为242 kV和234 kV。     

电气化铁路27.5 kV电缆护层保护器参数研究

27.5 kV电缆是高速铁路牵引供电系统的重要基础设施,其运行状况直接关系到高速铁路运输安全和运营品质。首先分析了护层保护器的工作原理,研究了三相电力电缆和电气化铁路用单相27.5 kV电缆的差异,总结了目前电气化铁路27.5 kV电缆用护层保护器现状及存在的问题;其次总结了27.5 kV电缆的接地方式,然后分别针对不同导线截面、不同外护套绝缘材料、不同屏蔽铜丝数量的27.5 kV电缆,对护层保护器接地线、额定电压、起始动作电压、持续运行电压、标称放电电流、标称放电电流下的残压、工频耐受电压、耐受大电流冲击电压、通流容量、电缆护层最低冲击电压、残压、动作次数寿命等参数进行了详细的研究,并提出了护层保护器参数的建议,对于电气化铁路护层保护器标准指定以及选型具有一定参考意义。     

电压测量偏差对直流输电系统影响仿真研究

在RTDS实时仿真系统上模拟再现了实际直流系统曾发生的电压测量偏差引起的直流闭锁故障,证实了直流现场电压异常波动问题为电压测量偏差所致。同时在进行大量仿真的基础上,分析总结了直流系统在不同负荷水平下发生直流电压不同类型测量偏差时的运行规律。     

±1 100 kV特高压直流换流站直流场设计选型

±1 100 kV特高压直流输电工程是迄今为止世界上电压等级最高的直流输电工程。合理的直流场设计型式选择对于降低设备制造难度和成本、提升换流站运行可靠性具有重要的意义。基于准东-皖南±1 100 kV特高压直流输电工程,文章从设备外绝缘要求、制造水平以及不同型式的技术经济比较进行分析,得出了推荐1 100 kV特高压直流换流站直流场采用户内直流场设计的结论。     

10kV交流配电电缆直流化改造供电能力研究

为满足大城市日益增长的用电需求,对10kV双回、直埋敷设电缆进行直流化改造,分析了交流电缆线路改为直流运行后的供电能力。首先确定改造后的直流接线方式为单极对称接线和双极接线;然后用ANSYS仿真软件对两种接线方式下的电缆进行热电耦合仿真,以确定电缆直流载流量和运行电压,并分析了电缆水平间距对载流量和运行电压的影响;最后以仿真结果为基础,考虑电压损失约束和线路损耗,分析了交、直流线路供电能力。结果表明,直流化改造后两种接线方式下的最大传输功率与供电距离均有一定的提升,且单极对称接线方式提升效果更加明显。     

基于MMC的三端柔性直流输电系统建模与仿真

研究了MMC的电路拓扑结构、运行特性以及充电原理,在PSCAD仿真平台上搭建了MMC在三端柔性直流输电系统中的模型。该三端系统由两个送端一个受端组成。两个送端均采用定有功功率和定交流电压的控制方式,受端采用定直流电压和定交流电压的控制方式。系统级控制器采用直流电压偏差控制。每个换流站都采用最近电平逼近调制方法控制模块投入与切除,采用排序的平衡控制原理均衡各子模块电容电压。对直流侧单极母线进行了接地故障仿真,并分析了对系统运行的影响。仿真结果同时验证了该模型的正确性,MMC能在三端柔性直流输电系统中稳定运行,各子模块电压波动较小,有功、无功控制量均能跟随控制目标,该模型所采用的控制策略的性能良好。     

工频干扰下空心电抗器直流电阻的测试方法

从空心电抗器结构特点出发,详细分析了空心电抗器直流电阻的两种测量方法。以某500kV变电站空心电抗器的直流电阻测量试验为例,讨论了现场试验情况、造成试验数据超差的原因,再利用外部并联法测量其直流电阻,使其满足检修规程技术要求,符合设备安全投产条件。     

一种具有STATCOM功能的MMC型移动直流融冰装置控制策略研究

基于全桥型MMC的融冰装置具有模块化、可扩展性与冗余性高、生成直流电压范围广等优点,十分适用于直流融冰场合。首先分析了应用于移动融冰装置中的MMC工作原理,然后提出了融冰装置的控制策略;为简化实验条件,提出了一种新型的额定电流零功率试验方案;最后,研制了一台工业用移动MMC融冰装置,并实验验证了控制策略、额定电流零功率试验方案的有效性,可成功实现静止无功补偿的功能。     

不平衡电压下交、直流混合微电网直流纹波抑制策略北大核心CSCD

交、直流混合微电网中,由于交流子网不平衡,使直流子网存在2倍频的直流纹波,文章提出一种直流电压纹波抑制策略。首先,在换流器控制层面,使用负序分量补偿控制,抑制交流子网不平衡对直流侧造成的2倍频脉动;其次,在交、直流混合微电网直流侧,使用基于准比例谐振控制器(Quasi Proportional Resonant Controller,QPR)改进的直流有源滤波器(Active Power Filter,DC-APF)来精准地跟踪直流侧2倍频脉动,以直流电压稳定为控制目标,交、直流协同控制;最后,Matlab/Simulink仿真结果表明,所提控制策略的直流电压纹波含量比传统控制方法低4倍左右,可以有效地抑制交、直流混合微电网直流侧母线电压二次纹波和有功功率波动。     

±1 100 kV特高压直流换流站直流场导体的电磁计算与设计选型

±1 100 kV特高压直流输电工程尚属首次提出,尤其是对于±1 100 kV的直流场设计,无成熟经验可借鉴,开展±1 100 kV导体计算和选型研究,有利于直流场的设计及工程的安全、可靠和经济运行。从电晕和合成场强两个方面对导体分别建立了数学计算模型,并利用matlab进行了仿真建模,计算了导体表面最大场强与起始电晕,计算了导体的空间合成场强,以及不同高度下的地面合成场强。根据计算的结果,结合工程实际,分户内布置和户外布置两种情况,分别给出了±1 100 kV的导体设计选型建议。     

±1100 kV特高压直流输电线路工程架线施工技术研究

昌吉-古泉±1 100 kV特高压直流输电线路工程,首次将电压提升到±1 100 kV电压等级,导线金具重量都与±800 kV线路有着质的差别,施工工艺、施工工器具等都需根据要求作出适应性改变。针对±1 100 kV级特高压工程塔型结构不同于±800 kV级特点,故对绝缘子悬挂、滑车布置、"一牵2"走板及展放牵引连接方式、840 kN耐张串吊装、导线开断施工、直线转角塔附件、孤立档及耐直耐弧垂控制等关键施工技术开展了研究。