水电站主变的直流偏磁的评估与抑制

对水电站变压器直流偏磁的问题建立了评估模型并开发出软件计算,通过实测与仿真的对比说明模型有效性,并以锦屏二级水电站为例对水电站的建设和运行提出了建议.另外,结合水电站的实际情况分析了不同抑制措施的特点,重点分析了电流注入法的原理和仿真模型,通过监测数据验证了电流注入法模型的有效性,并定量分析了土壤电阻率和补偿距离对中性点注入电流时补偿度的影响.仿真计算和实际应用情况表明:电流注入实质上起补偿变电站间母线电位差的作用,土壤电阻率增大或者补偿距离减少会导致注入电流大小增加,补偿度会降低,在一般情况下补偿度小于0.6.电流注入法不改变中性点状态,节约电站空间,可以安全有效地抑制大型水电站内所有变压器的直流偏磁.     

直流输电系统变压器中性点电流分布的影响因素

直流输电系统单极大地回路运行时,直流电流流过变压器中性点,影响了变压器的运行。该电流的分布受到入地电流、土壤电阻率、变电站接地电阻、变压器等效直流电阻、AC系统网络拓扑和直流电阻参数等因素的影响。为研究这些因素的影响,将土壤模型和交流电网模型结合起来,建立了一个求解变压器中性点直流电流的模型来仿真比较500 kV电网实际数据。计算表明考虑海洋影响后,由于海水的低电阻率,造成处于距离接地极较远而靠近海边的厂站变压器中性点会流过较大的直流电流,而交流电网的拓扑结构造成处于相同地理位置的两变电站主变中性点流过的直流电流不相同。仿真结果解释了部分厂站变压器中性点流过较大直流电流的现象。     

雁门关直流接地极附近地表电位分布研究

超高压直流输电系统采用单极大地回线方式运行时,直流入地电流会造成接地极附近地表电位发生变化。不同地区由于土壤结构的差异,地表电位分布并不相同。为了研究雁门关换流站单极运行时地表电位变化规律,采用Wenner四电极法实测雁门关直流接地极附近土壤视在电阻率,建立了3层大地土壤水平分层模型,用CDEGS计算了接地极在额定电流下附近100Km范围内变电站、风电场、输气管道的电位分布,并定量给出了地表电位随距离变化的函数关系式。最后研究了注入电流、土壤电阻率、埋地金属管道对地表电位分布的影响。     

特高压直流对500kV变压器直流偏磁的影响分析

直流系统单极运行时会在周边变压器中引起直流偏磁,以江苏苏北电网±800 k V晋北—南京、±800 k V锡盟—泰州、±800 k V陇彬—徐州特高压直流工程为例,研究其对500 k V变电站直流偏磁的综合影响。兼顾各接地极附近土壤情况,采用综合水平多层土壤模型,建立了苏北电网直流系统模型,对单条或多条直流线路同时单极运行时附近变电站的偏磁电流进行仿真分析。结果表明:土壤电阻率越大,距离接地极同一位置处地电位越高;多条直流线路同时单极运行时主变偏磁电流数值等于各单条直流线路单极运行时的代数和;相邻变电站的抑制措施应综合考虑。     

考虑海洋影响的直流输电单极大地运行时变压器中性点直流电流研究

考虑海洋影响的直流输电单极大地运行时变压器中性点流过的直流电流与陆地土壤模型计算的结果有很大不同。海洋介质的面积大于陆地而电阻率远小于陆地土壤,它对附近大地电位的分布有影响,离海洋越近,陆地电位降得越快,进入海洋层后电位迅速降到零电位附近。根据500 kV电网实际模型,考虑土壤模型和海洋影响后对直流电流的分布进行仿真比较表明,处于距离接地极较远的海边厂站变压器中性点会流过较大的直流电流。这是由于海洋造成电站电位降低,而导致进入交流电网中的直流电流较多地从低电位的厂站流出交流系统。仿真结果很好地解释了岭澳、大亚湾核电站变压器中性点流过较大直流电流的现象。     

特高压直流输电工程受端电网直流偏磁电流分布研究

基于场路直接耦合方法,建立了±800 kV溪浙特高压直流输电工程受端电网的直流偏磁仿真计算模型,通过仿真计算结果与现场测量数据的对比、分析,验证了计算模型的准确性。在此基础上,进一步研究了表层与深层土壤电阻率、站点与直流接地极之间的距离、多台变压器并列运行对直流偏磁电流分布的影响,可为工程交流电网直流电流分布计算及直流偏磁治理提供参考。     

特高压直流输电接地极附近的土壤结构对变压器直流偏磁的影响

“十二五”期间,我国将全面推广特高压直流输电线的建设,许多新的科学、技术问题出现.我国幅员广阔,土地结构复杂,因此针对不同的土壤结构对特高压直流接地极地表电位、中性点接地的变压器偏磁进行了研究.首先建立了水平双层土壤模型及其地表电位计算公式,以6种不同的土壤为例,分别流入3000、4500和5000 A直流电流,计算了距离其接地极不同距离的地表电位,根据地表电位计算了偏磁电流的大小,分析了偏磁电流对变压器励磁电流畸变率的影响.结果表明:土壤电阻率越大,流入变压器的直流电流越大,引起的直流偏磁现象越严重,以双层土壤为例,当第2层土壤电阻率从1000?·m增加到3000?·m 时,偏磁电流畸变率从24.2%增加到36.5%.随着接地点距离变压器中性点距离的增大,地电位减小,当距离大于60km 时,地表电位趋近于零.在选择变电站的站址时,需要根据土壤结构计算偏磁电流及其畸变率,确定合理站址     

直流接地极电流干扰下埋地金属管道防护距离影响因素研究

随着直流输电工程建设的快速发展及直流输电工程与埋地金属管道相邻不断增多,接地极极址的选择变得越来越困难。接地极对管道直流腐蚀影响的程度不仅与接地极电流和接近距离有关,还与土壤电阻率、土壤pH值和管道防腐层类型有关。文中在管道电路模型的基础上,建立了考虑管道极化效应的电路模型。通过文中计算方法的计算结果与CDEGS计算结果的对比,验证了文中算法的正确性。获得了典型设计参数下接地极与埋地金属管道的可供工程参考的防护距离,分析了土壤电阻率、土壤pH值、管道防腐层类型对接地极电流干扰下管道防护距离的影响。土壤电阻率和管道防腐层类型对管道防护距离影响较大,土壤pH值几乎不改变管道的防护距离。     

城轨杂散电流在电网系统中的分布特性仿真分析

城市轨道交通产生的杂散电流会导致位于地铁密集区域的变压器发生直流偏磁问题,威胁变压器及交流电网系统的安全稳定运行。为解决该问题,建立了地铁杂散电流静态分布模型、深圳地区多层分块土壤模型以及深圳交流电网仿真模型,计算分析了杂散电流引起的交流电网变电站地电位变化及变压器中性点直流电流的分布特性。结果表明,地电位变化及变压器中性点直流电流变化均与地铁运行工况相关,变电站与地铁密集区域间的距离及土壤电阻率是主要影响因素。针对自耦变压器,结合试验测试结果,指出仅在直流超标站点安装电容隔直装置无法消除这类直流偏磁问题,需要从整个区域电网的角度合理配置隔直装置。     

±800kV泰州换流站接地极入地电流对交流电网的直流偏磁影响

针对换流站直流接地极入地电流对交流电网的直流偏磁影响问题,以±800 kV泰州换流站接地极为例,分析了接地极直流电流对交流电网影响机理,对泰州换流站接地极土壤电阻率进行了实测,对电阻率实测结果进行了分层反演,并在此基础上建模仿真研究了锡盟—泰州±800 kV特高压直流输电工程受端换流站接地极对受端电网的直流偏磁影响。通过分析比较换流站试运行期间变电站偏磁情况,验证了建模分析的准确性和有效性,并得到部分站点变压器将存在严重的直流偏磁风险的结论,最后对偏磁电流超标站点进行了隔直治理,从而提升了电网整体安全稳定运行水平。     

动态电压恢复器控制策略的研究

针对动态电压恢复器(DVR)的电压补偿策略, 首先简述了跌落前电压补偿法、同相电压补偿法、最小能量补偿法等几种方法, 然后用相量图的形式详细地分析了上述几种补偿方法的原理, 并在此基础上提出了1 种确定动态电压恢复器最佳补偿点的方法。采用该控制方法的DVR 节约了DVR 直流侧存储的能量, 延长了电压补偿的时间, 同时避免了系统侧电压上升时引起能量倒灌导致直流侧过电压的威胁。最后用仿真试验的方式验证了该方法的有效性。     

独立电源系统有源滤波器逆变侧直流电压控制技术

分析了有源滤波器的补偿原理,并给出了补偿系统的数学模型,从模型和系统能量方面给出了逆变侧直流电压的解析关系式,分析了直流电压波动的原因,及其对补偿性能的影响。在此基础上,提出了一种保持直流电压稳定和直流过压保护的方法,通过仿真和实际工程应用,证明了该方法的有效性。     

动态电压恢复器控制策略研究

电压补偿策略是关系动态电压恢复器(DVR)有效工作的最重要策略。首先,简述了跌落前电压补偿法、同相电压补偿法、最小能量补偿法等几种补偿方法,然后用相量图的形式详细地分析了上述几种补偿方法的原理。分析表明跌落前电压补偿法能保证跌落前后负载电压的连续性,但输出电压的幅值和功率不受控制;同相电压补偿法输出电压幅值最小、计算简单,但输出电压相角有偏移、功率不受控制;最小能量补偿法能优化输出的功率,但输出电压幅值比较大、相角有偏移。在此基础上提出了一种确定DVR最佳补偿点的方法,结合上述3种方法的优点,在电压跌落的不同的具体情况下寻找最佳补偿点。采用该控制方法的DVR节约了DVR直流侧存储的能量,延长了电压补偿的时间,同时避免了系统侧电压上升时引起能量倒灌导致直流侧过电压的威胁。仿真试验验证了该方法的有效性。     

动态无功补偿装置提高多馈入直流恢复的布点方法

交直流混联系统中交流系统短路故障发生后,由于交流系统电压不能恢复或持续降低而引起多回直流输电系统连续发生多次换相失败甚至闭锁,采用动态无功补偿装置提高多馈入直流换相失败过程中电压恢复。分析了不同地点及程度交流故障下不同补偿装置直流恢复速度,从多馈入直流间相互影响的交互作用因子出发,计及不同直流传输功率故障后对系统稳定性的影响,定义了多馈入直流交互影响权重系数,确定动态无功补偿装置补偿区域边界,考虑动态无功—电压灵敏度以确定动态无功最佳补偿地点,制定了工程实用的多馈入直流系统动态无功补偿装置布点方案。大电网仿真结果表明,在同等容量的动态无功补偿装置下,推荐方案能有效减少交流故障引起的多馈入直流同时换相失败。     

国内已投运直流换流站的无功配置及运行现状

直流换流站无功补偿装置的占地和投资在整个换流站占有相当比重,站内无功配置方案的合理设计对换流站的总体优化设计、直流输电工程的技术经济性等具有重要意义。在总结国内已投运直流输电工程无功配置总体概况的基础上,调研和分析了现有直流换流站交流母线运行电压、无功补偿设备投切和故障等情况的,评估和总结了直流工程无功补偿配置在工程设计阶段与运行阶段的衔接性,提出了直流换流站无功配置设计原则的进一步优化建议。     

并联型有源电力滤波器电源电流控制方法研究

有源电力滤波器(active power filter,APF)是一种动态抑制谐波和无功的电力电子装置,以并联型有源电力滤波器为研究对象,从APF补偿电流的控制和直流侧电容电压角度出发,分析了电源电流控制方式,实现补偿电流的检测及双闭环反馈控制,提高系统的补偿精确度和动态响应性能。另外,直流侧电压的指令值都是根据电网电压的工作范围、APF的直流侧电容、额定输出电流、PWM逆变器输出侧电感、电流电压调节器以及调制策略等参数设计的,在考虑直流侧电压与APF功率损耗和补偿性能关系的基础上,提出了采用下垂调节器设计逆变器直流侧电压的控制参考值,使其兼顾APF的功率损耗及补偿性能综合平衡的优点。仿真结果验证了该APF控制系统的正确性和有效性。     

光伏发电系统前级宽输入DC/DC Boost变换器

峰值电流模式DC/DC Boost变换器输入电压范围较宽,适用于两级式光伏发电系统的前级。DC/DC Boost变换器的输入电压较低时,一般采用固定斜坡补偿来保证其稳定运行,低输入电压范围宽时,往往需要过补偿,无法达到设计功率。提出一种动态斜坡补偿的方法,使变换器在较宽输入电压下都能稳定工作且具有较高效率。40 W样机测试结果显示:输入电压在16~24 V的范围内,变换器均能稳定工作。     

温度对电动汽车直流充电机计量性能影响的研究

自电动汽车直流充电机被国家市场监督管理总局列入强制管理的计量器具目录后,其电能计量性能越来越得到社会的关注。直流充电机实际使用环境温度变化范围比较大,温度变化对直流充电机的计量性能有一定的影响。文中结合直流充电机电能计量的工作原理,选取温度作为影响量,利用搭建的温度影响仿真测试平台,测量直流充电机计量单元在不同温度下的计量准确度。分析了直流充电机温度影响规律,提出了基于分段线性插值法的直流充电机计量单元温度补偿模型。实验结果表明,经过温度补偿的直流充电机电能计量准确度得到明显的提高,验证了分段线性插值补偿方法的准确性和适用性。     

基于线电压差值对称的无刷直流电机换相信号相位补偿

无刷直流电机控制系统实现最佳换相可以使无刷直流电机发挥出最佳的性能.文章以无刷直流电机工作在三相星型六个状态模式为基础,详细分析了最佳换相、超前换相和滞后换相情况下线电压差值与霍尔换相信号相位之间的关系,据此提出一种补偿换相信号偏差的新型闭环控制方法.该补偿方法以两相线电压差作为信号量,前后两次换相时刻采集的非对称信号量偏差值作为反馈量,通过PI调节器达到补偿霍尔换相信号相位偏差的目的.仿真和实验证明该方法能够实时、有效地补偿换相信号的相位偏差.     

多端柔性直流配电系统主从控制模式下的稳定性与优化控制

多端柔性直流配电系统是配电系统的一个重要发展趋势,其可有效提升城市配电系统的电能质量、可靠性与运行效率。主要研究了主从控制模式下多端柔性直流配电系统运行时的稳定性问题。建立了基于动态导纳的小扰动稳定分析模型,研究了直流负荷、直流线路参数和多端互联等影响因素变化时系统出现的不稳定现象,提出了基于带通滤波的前馈补偿定直流电压控制方法,并对补偿前、后的系统稳定性进行了分析比较,通过改进的IEEE 33节点配电系统进行时域仿真测试,仿真结果表明了所提方法能够有效地提高系统阻尼与稳定性。