MMC子模块电容电压波动及谐波研究

  目的  柔性直流的快速发展为MMC（Modular Multi-Level Converter,模块化多电平变流器）拓扑确定了实践支撑。文章以半桥MMC换流器为例,研究MMC稳态电容电压波动、谐波交互规律及桥臂开关函数的关系,以对MMC系统设计、控制策略给予理论支持。  方法  通过建立子模块电容电压、桥臂开关函数的解析表达式,得到MMC换流器上下桥臂能量波动及电容电压波动的数学近似表达式,进而研究了上下桥臂电流、交流阀侧、直流侧中各次谐波的分布规律及相间环流的正负序关系,基于谐波公式得到二次环流的估算方法;进一步,采用变量对照法研究了桥臂开关函数、子模块电容电压随阀侧功率因数、子模块电容大小的变化关系;最后基于实际工程参数搭建了详细的PSCAD/EMTDC模型,开展了理论解析与离线仿真的一致性对比。  结果  研究表明:MMC相间环流只含偶数次谐波,且其中6k+2次环流呈负序、6k+4次环流呈正序、6k次环流呈零序特性,同时稳态下MMC阀侧出口交流电压电流只含奇数次谐波,MMC直流侧电压电流只含偶数次谐波,且在功率因数角φ<0的某些范围内桥臂开关函数峰值会大于1,在低功率因数下子模块电容电压波动峰值大于高功率因数下的波动。  结论  可由此开展换流器电容容值的选型设计及暂稳态策略研究,并通过理论解析掌握MMC拓扑的运行本征特性。     

基于电容分压器原理的电子式电压互感器结构形式

电力系统的电压测量广泛采用电磁式电压互感器和电容式电压互感器。随着电网电压等级的提高,传统电压互感器因其存在铁磁谐振、绝缘结构复杂、造价高、体积大而笨重等缺点,难以满足系统需要。另外,随着电力系统往数字化和智能化方向发展,传统的电磁式电压互感器及电容式电压互感器不能提供数字接口,故无法满足电站需求。这就促使了电子式电压...     

基于ZigBee的分布式能源谐波电流监测系统

分布式能源发电及并入传统电网的过程中,大量电力电子设备的应用会产生谐波,影响电力系统供能质量,为此设计了一种谐波在线监测系统。采用自行研制的基于罗氏线圈原理的谐波电流传感器,结合A/D及快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法可准确获取各次谐波电流幅值,然后通过ZigBee无线组网实现多节点谐波电流的实时监控与显示。谐波电流采集模块和ZigBee数据传输模块试验结果验证了该监测系统的可行性,与传统监测系统相比,该系统可实现多点谐波电流的无线监控与显示,适于分布式能源发电系统等应用场合。     

特定次谐波注入抑制模块化多电平换流器电容电压波动

模块化多电平换流器（MMC）电容电压波动抑制有助于降低电容器体积/重量,降低换流阀设备投入成本。推导了换流阀子模块电容电压波动分量及影响因素,分析了二倍频环流注入、三次谐波注入对子模块电容电压波动及换流阀的影响,提出的特定次谐波注入方法,可显著降低换流阀子模块电容电压波动,且桥臂电流峰值和有效值控制在允许范围内。以张北柔直工程参数为例,通过PSCAD仿真比较了环流抑制为零、二倍频环流注入、特定次谐波注入情况下的电容电压波动、桥臂电流有效值和桥臂电流峰值,验证了所提方法的正确性和有效性。     

电容补偿与谐波对电容的影响

就用户配电系统采用电容补偿装置以提高功率因数优点以及用户母线谐波电流的产生、谐波对电容器影响等问题进行了分析探讨,并提出了使用电容器补偿装置应注意的问题     

电容式电压互感器介损增长异常分析

在电容式电压互感器预防性试验中,发现介损增长异常。对其设备提高试验电压,随着电压从10 kV升高至81 kV,介损下降到0.045%,电容量增大4.42%,当电压继续升高至100 kV,介损及电容量不再变化。通过计算及解体试验证实有6个电容击穿。分析结果表明:由于电容在制造过程中真空度未达到要求,发生局部放电,电容未完全击穿,电阻增大,导致介损增长异常。     

串联电压与并联电流补偿相协调的统一电能质量调节器控制策略研究

随着大量分布式新能源接入配电网,越来越多电力电子设备接入使得输配电和负载终端的非线性负载增加,则会出现电压、电流波形畸变的电能质量问题。针对此种情况,统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)能综合解决电能质量问题,具备无功补偿、三相不平衡调节及动态有源滤波等功能,但控制策略是提高电能质量的关键。基于此提出一种基于串联电压补偿和并联电流补偿相协调的UPQC控制策略：首先分析UPQC的不同主电路拓扑结构的优缺点及不同结构的工作原理;其次分析谐波检测算法原理;提出一种左侧同相位串联电压补偿与右侧并联电流跟踪控制补偿策略相协调的控制策略,最后通过Simulink搭建UPQC模型。仿真表明通过串联电压补偿与并联电流补偿相协调控制策略模型的可行性,其能输出正弦波形,谐波畸变率较低。     

基于测量链的CVT谐波测量系统不确定度评价方法

针对在线测量设备现场运行的不确定度评估不准确的问题,以电容式电压互感器（CVT）的谐波测量系统为实例,提出测量链的建模和系统不确定度的数值评估方法。首先,基于测量原理建立测量链模型;其次,通过实验的方法对测量链不同环节进行数值建模;最后,利用蒙特卡罗法计算测量链的合成不确定度。算例分析表明,该方法有效评估了关键因素对CVT谐波测量系统的复合影响,定量得到了CVT谐波测量系统在实际运行中的系统不确定度。     

状态监测在电容式电压互感器全寿命周期管理中的应用

电容式电压互感器电磁单元发生故障的概率明显高于电磁式电压互感器,为了进一步提高电容式电压互感器运行的可靠性,结合电容式电压互感器的结构特点,提出了采用油位观察、红外测温、二次电压监测、电磁单元油样分析、电气试验等检测手段,对电容式电压互感器运行状态进行监测,实现设备的全寿命周期管理。采用该方法,可及时发现并处理站内设备异常,提高了设备运行的可靠性。     

小电流接地系统电压互感器铁磁谐振过 电压与抑制措施仿真分析

在小电流接地系统中,电压互感器铁磁谐振是一种很常见的内部过电压,会严重威胁人身和设备安全。对于电压互感器铁磁谐振的产生机理和抑制措施已经有了一些基础研究,但不同抑制措施对于特定小电流接地系统母线电压的影响尚未有统一的认识。针对某220 kV变电站种电磁式电压互感器出现的铁磁谐振过电压进行了研究,分析了不同抑制措施对变电站35 kV母线电压的影响。结果表明,与电压互感器高压侧经零序电压互感器接地相比,系统中性点经消弧线圈接地对铁磁谐振的抑制效果更加明显;电压互感器高压侧中性点经电阻接地以及互感器开口三角绕组接阻尼电阻两种方法对铁磁谐振有一定抑制作用,但抑制效果与所接电阻值密切相关。     

电容分压器在高压系统谐波测量中的应用

针对高压系统中CVT不能应用于谐波测量而成为电能质量监测的技术难题,提出了一种基于电容分压器的高压系统谐波测量的应用方案,并对电容分压器误差进行了分析,以110kV电容分压器为例进行了软件仿真计算和试验测试。结果表明,该方案有效可行。     

基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法研究

介绍了瞬时无功功率理论的原理及其在电力有源滤波器谐波检测中的应用。利用Matlab仿真软件,对基于瞬时无功功率理论谐波检测方法进行了仿真和实验研究,并对结果进行了分析。仿真和实验结果表明:瞬时无功功率理论谐波检测方法可以准确、实时地检测出有源滤波器中的谐波电流,可为抑制谐波提供可靠的谐波电流分量。     

配电网电压暂降检测算法的仿真比较

在分析有效值算法、瞬时dq变换法和αβ变换法3种电压暂降检测算法基本原理的基础上,应用Matlab/Simulink软件仿真平台,建立了配电网电压暂降的检测模型。针对电压暂降时有无相位跳变以及配电网含谐波源等情况,对3种检测算法的检测性能进行了仿真比较。仿真结果表明:3种检测算法都能检测电压暂降后基波有效值的大小。其中,αβ变换法具有检测响应速度快,检测精度高等特点,而瞬时dq变换法则具有更好的配电网谐波抗干扰能力。     

电能质量的谐波测量与分析

通过工厂用电的具体案例分析了电能谐波的产生及其危害,介绍了电能谐波的实用测量方法;并对抑制谐波的有效方法进行了探讨。     

基于GOOSE协议的光纤电流互感器内部状态监测系统

光纤电流互感器中核心组件的运行状态直接影响测量结果的准确性和可靠性,针对其核心组件的状态信息进行监测具有重要意义。在智能变电站通信系统中,面向通用对象的变电站事件(GOOSE)信息流适用于监测数据量不大的设备,具有高实时性和可传递内部信息量的优点,文章基于GOOSE信息流设计和实现了监测光纤电流互感器内部状态的信息化系统。系统利用GOOSE收发机制传送与接收状态量,依据状态量特征解析Windows数据包捕获器获取的信息流,采用虚拟用户环境(Vue)框架的互联网前端开发技术设计交互界面,进行前后端联调,能够实时获取、整合、分析和处理光纤电流互感器内部的状态信息量。此外,该系统还能够将处理后的状态信息进行本地和远程动态展示,以实现信息的相互共享和操作的协同互通。综上,利用GOOSE信息流高效监控光纤电流互感器状态信息,使其运行更加可靠,测量更加准确,为智能电网的发展提供有力支撑。     

变频器对船舶电网电流谐波影响及抑制方案

针对变频调速推进系统对船舶电网电流谐波的影响,通过改变变频器输出功率和输出频率,观察变频器交流侧电网电流谐波的变化规律,详细分析了变频器在交流电网侧产生的间谐波。结果表明,变频器输出功率、输出频率降低,交流电网侧电流谐波畸变率增大;间谐波主要分布于低频段,间谐波频率越低,谐波幅值越大。由此提出了基于无源滤波器、直流侧电容和高通滤波器综合滤波方案,并利用Matlab建立仿真模型进行分析,有效验证了方案的可行性。     

两起补偿电容组谐波事件的原因分析

通过对两起补偿电容组故障原因分析,总结出补偿电容组与电力谐波互相之间的影响。最后,为避免电力谐波对补偿电容组的损害,对补偿电容组的谐波监测方法、电抗率的配置及安全运行提出建议。     

并网风电机组输出电能闪变和谐波指标的比较与分析

对根据IEC 61400-21标准进行测试的四款风电机组,即750 kW定桨失速型机组、2 MW变速恒频全馈机组、2.5 MW变速恒频双馈机组和运达（WD77-1500 A/1500 kW）变速恒频双馈机组的电能质量测试和评估报告进行了分析,通过比较风电机组闪变的测量值、谐波电流值,可对各种风电机组在不同方面的性能有一定的了解。