基于IDCB-MMC的混合直流输电系统

提出了一种由集成直流断路器的模块化多电平换流器(modular multilevel converter integrated with DC circuit breaker,IDCB-MMC)和晶闸管换流器组成的混合直流输电系统。在发生直流短路故障时,通过换流器与直流断路器在控制上的配合,IDCB-MMC可以将故障电流的能量转移到并联于直流母线间的能量吸收支路中,从而可以避免使用成本高且占地大的电力电子开关支路。晶闸管换流器则可以通过快速转换到逆变状态实现直流故障电流的清除。对1 000 MW/±320 kV的双端混合直流输电系统中的一极进行了仿真研究。仿真结果表明IDCB-MMC可以有效清除直流短路故障电流,实现系统的自动恢复,结果也验证了由IDCB-MMC与晶闸管换流器组成的混合直流输电系统的可行性。     

基于ＩＤＣＢ ＭＭＣ的混合直流输电系统

提出了一种由集成直流断路器的模块化多电平换流器（ｍｏｄｕｌａｒ ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｗｉｔｈ ＤＣ ｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒ,ＩＤＣＢ ＭＭＣ）和晶闸管换流器组成的混合直流输电系统。在发生直流短路故障时,通过换流器与直流断路器在控制上的配合,ＩＤＣＢ ＭＭＣ可以将故障电流的能量转移到并联于直流母线间的能量吸收支路中,从而可以避免使用成本高且占地大的电力电子开关支路。晶闸管换流器则可以通过快速转换到逆变状态实现直流故障电流的清除。对１ ０００ ＭＷ／ ± ３２０ ｋＶ的双端混合直流输电系统中的一极进行了仿真研究。仿真结果表明ＩＤＣＢ ＭＭＣ 可以有效清除直流短路故障电流,实现系统的自动恢复,结果也验证了由ＩＤＣＢ ＭＭＣ与晶闸管换流器组成的混合直流输电系统的可行性。     

提高氧化锌非线性电阻片通流容量的研究

高电位梯度氧化锌非线性电阻片上流过冲击电流时,吸收的冲击能量成比例增加,要求电阻片的通流容量也成比例提高,研制高电位梯度电阻片首先要提高氧化锌电阻片的通流容量。将传统的氧化锌电阻片生产工艺中的搅拌罐混合浆料方式改用搅拌球磨机混合,可提高浆料的流动性和各成分分散的均匀性,电阻片通流容量即得到很大程度的提高,电阻片的单位体积冲击能量吸收能力从100J/cm3提高到250J/cm3。     

雷云下空间电荷对直流输电线路上行先导起始特性的影响

以往在分析直流输电线路上行先导的起始过程时,一般只考虑了雷云、下行先导以及直流运行电压对输电线路附近电场的影响,而未充分考虑输电线路周围早已存在的空间电荷对原来电场所带来的畸变。为此,对上行先导起始前的一系列放电过程进行了研究,包括雷云所导致的地表空间电荷层、直流运行电压所引起的离子流电荷层等,并比较了这些过程对上行先导起始特性的影响。分析发现,上行先导起始前线路周围空间电荷的分布主要决定于运行电压及雷云,2者在输电线路周围所产生的空间电荷密度可超过10 nC/m3;相对来说,因雷云所导致的空间电荷层的电荷密度只有约1 nC/m3,故雷云对上行先导起始的影响可以忽略不计;另外,因下行先导只有在发展至较低高度时,才能产生与运行电压、雷云相当的影响,故下行先导对空间电荷分布的作用甚微。基于上述分析,建立了考虑离子流影响后的上行先导起始模型,并对实际的上行先导起始过程进行了仿真。与传统模型比较发现,考虑离子流影响后,下行先导必须发展至更低的高度才能使导线周围电场强度满足上行先导起始条件,导致上行先导的起始时间延后,这说明了直流输电线路的离子流有碍上行先导的起始。     

基于光电电场传感器的复合绝缘子内部绝缘故障检测

为提高电场分布法检测复合绝缘子内部故障的灵敏度,基于光电集成电场传感器搭建了一套用于复合绝缘子内部故障检测的实验系统。使用该系统模拟进行绝缘子故障检测,得到了绝缘子附近的电场分布曲线,验证了其检测绝缘子短路故障的可行性。然后对老化实验所得绝缘子和现场运行过的绝缘子进行了故障检测实验,结果表明:绝缘子表面附近轴向电场分布的测量点位于距离伞群边缘10 mm(外侧)时,内部绝缘故障检测具有最佳灵敏度,此时传感器可测量出的最小短路故障为长20 mm的短路故障。     

用于宽频带时域电场测量的光电集成电场传感器

电场测量是电气工程领域的基础研究手段。光电集成电场传感器具有无源、小尺寸、宽频带、动态范围大等优点,能够满足电力工程领域不同场合的电场测量需求。首先介绍了光电集成电场传感器的半波电场、静态偏置点可控性、温度稳定性和湿度稳定性四方面的关键技术问题以及相关解决措施,并提出了未来相关方向的具体研究工作思路及其改进方案。另外就所研制的光电集成电场传感器的线性测量范围、时域响应、频率响应等关键电气特性进行了比较分析。最后,结合近年的工作,介绍了利用所研制光电集成电场传感器在直流、工频、μs级暂态、ns级暂态等典型时域电场中的测量应用。     

雷电冲击下棒-板间隙空间电场的测量

长空气间隙放电特性是特高压输电技术的重要研究内容,电场测量作为其重要研究手段,是近年来的研究热点之一。为此,建立了以高场强光电集成电场传感器为核心的空间电场测量系统。利用平板电极对电场测量系统进行校准,获得系统的输入输出特性;通过时域波形对比,证明测量系统具有良好的动态响应特性。利用该系统对1m棒-板间隙在正极性雷电冲...     

不平衡电压下并网逆变器的预测电流控制技术

在推导不平衡电网电压下并网逆变器数学模型和瞬时有功、无功功率数学模型的基础上,提出了实现三相电流平衡、有功功率或无功功率无波动为控制目标的控制策略,讨论了不同控制目标下并网逆变器正序和负序电流指令计算原则。为实现正序和负序电流的准确控制,设计了在两相静止坐标系下的预测电流控制方案,以消除电流采样延时和正负序分解导致系统运行性能下降的影响。最后搭建了3 kVA并网逆变器的试验系统,试验结果验证了理论分析的正确性以及预测电流控制方案的有效性。     

长空气间隙放电研究进展

长间隙放电研究是高压输变电工程的外绝缘设计和雷电屏蔽问题研究的基础。为此,从长间隙放电特性试验、长间隙放电机理和长间隙放电过程仿真模型等3个方面,概述了国内外工作者在长间隙放电研究上取得的成果。在此基础上,归纳分析了目前研究中存在的不足,认为:放电特性试验研究难以穷举实际输变电工程间隙,也无法准确获得实际过电压应力下间隙的绝缘特性;现有长间隙放电机理研究缺乏对流注区域空间电荷分布规律、先导通道特征参数的深刻认识,一些常见假设如流注几何形状和区域电场恒定、先导起始的临界温度及先导通道特性等,或没有测量证实,或带来与实际情况的较大偏差;空间电荷计算模型中不同的流注形状和电场分布假设,选取流注、先导的转换条件,以及将先导通道视为具有一定通道压降的导体,都使模型计算结果与试验测量值存有明显偏差。最后指出,在未来的相关研究中,应重视长间隙放电基础研究,深入开展长间隙放电观测技术和放电参数测量研究,获得流注空间电荷分布、流注-先导转换临界温度和先导通道电场与温度等关键特征参数,指导建立和完善长间隙放电仿真模型,以准确预测长间隙放电特性,最终实现输变电工程外绝缘精细化设计,同时为雷电屏蔽理论和模型的完善提供参考。     

基于IGCT-Plus和中频隔离的大容量直流变压器EI北大核心CSCD

具有万伏级以上电压隔离和兆瓦级以上直流能量变换能力的大容量直流变压器(high-power dc transformer,HDCT),是实现高/中/低压直流系统互联、构建直流电网的核心基础装备。文中提出基于IGCT-Plus器件和中频隔离的HDCT技术方案,给出IGCT-HDCT拓扑结构,分析换流特性,提出实现软开通和准软关断的换流方法,可大幅降低开关损耗。在此基础上,对功率器件和变压器损耗进行系统分析,针对基于中频隔离的高压大容量直流变压器,提出的IGCT方案相比,Si C和IGBT方案具有更低的损耗。文中给出MW级IGCT-HDCT功率模块的设计方法,研制工程样机,并对子模块的大电流关断和大功率运行状态进行系统性的测试,验证IGCT-HDCT方案的正确性和有效性。