采用有限差分求解高压直流输电线路空间离子流场的新方法

针对高压/特高压直流输电线路空间离子流场及合成电场进行计算,基于P.Sarma Maruvada等人提出的沿电力线弧长坐标求解空间离子浓度的模型,建立变系数微分方程组及其边界条件。对于微分方程组的求解,提出采用有限差分方法,将原微分方程组转化为非线性代数方程组进行求解。该方法降低了方程求解难度,提高了计算速度,并适用于单极性和双极性空间离子流场的求解。     

基于半控整流器的直流侧串联海上风电并网系统

根据对单相不控整流电路直流侧接电阻负载时特性的研究,该文提出了一种单相半控整流电路,其交流侧电流波形为正弦波,直流侧输出电压含直流分量和倍频分量,当构成三相半控整流电路时,输出电压中二倍频分量便相互抵消了,只剩下稳定且可调的直流分量。基于半控整流电路,文中提出一种海上风电汇集与并网系统,该系统采用变流器直流侧串联升压的方式获得直流高电压,用于风电汇集和传输,省去了笨重而昂贵的海上换流站,大大节约了建造和维护成本。仿真及分析结果显示,文中所提方法能够满足海上风电并网的需求,且稳态和故障时的性能优异。     

考虑大规模海上风电接入的多电压等级直流电网运行控制策略研究

海上风电场功率送出需求使得新型直流输电技术成为研究热点之一。我国海上风电多分布在风电资源较为丰富的深海区域,海上风电场和陆上受端站分布较为分散,为实现大规模远距离多区域海上风电功率的有效传输,提出多电压等级直流电网传输方法。文中设计并重点研究一个三电压等级五端直流电网的拓扑结构,并对所研究的3种运行工况,即海上风电功率波动,陆上电网功率需求波动及陆上换流站退出运行,提出相应的直流电网运行控制策略。通过PSCAD/EMTDC仿真软件建立该直流电网的仿真模型,并对所研究的运行工况进行仿真分析。仿真结果证明所提出的控制策略是有效的,该直流电网电压及功率可灵活控制,直流电网运行稳定可靠。该研究也为未来直流电网的互联提出了一种可行的解决方案。     

SVPWM策略下VSC-HVDC换流器损耗计算

在分析两电平电压源换流器型高压直流输电(VCS-HVDC)结构的基础上,采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)作为其调制策略,探讨了换流器损耗计算模型。由于SVPWM原理基于电压而非电流,故直接计算SVPWM扇区中的电流比较困难。为计算换流器损耗,提出根据逆变器输出电流、电压的正、负组合状态,将工频周期划分为4个区域来计算通态损耗,并结合厂商提供的数据资料,采用曲线拟合理论计算开关损耗的方法。最后通过负载实验,对比计算、实验结果,验证了该方法的正确性。这为换流器设计及器件选型提供了较大参考价值。     

UHVDC系统故障树分析误差及灵敏度分析

采用故障树(fault tree analysis,FTA)法分析UHVDC系统可靠性及灵敏度。考虑多状态元件同站双极互为备用逻辑关系,建立所有故障方式的故障树。基于串、并联结构,分别建立FTA和状态空间(state space,SS)可靠性分析模型。发现FTA误差,源于对串联系统不当引入多个元件同时故障状态。分别采用FTA和SS法计算UHVDC系统状态概率和灵敏度,量化前者误差。结果证实FTA得到的不可用率确实较SS法偏高,误差与元件个数及元件可用度有关。发现系统故障概率对同一元件修复率和安装率的绝对灵敏度之比,为其安装率和修复率之比的平方,同一元件所有参数相对灵敏度之和为0,据此可大幅降低灵敏度分析计算量。     

高岭背靠背直流工程安全稳定控制策略

高岭背靠背直流工程输送容量达3 000 MW,而华北侧交流网架薄弱,是典型的强直弱交系统,系统运行在正常方式及各元件检修方式下存在一定的安全稳定问题,而且其稳定控制策略的制定具有以电压稳定为主导的特殊性。通过对比、综合PSD-BPA准稳态模型和PSCAD电磁暂态模型的仿真结果,计算得到了高岭直流及其近区华北电网的系统稳定运行极限和严重故障后的安全控制措施量,并以此制定了高岭交直流互联系统华北侧稳定控制策略。同时,为适应强直弱交系统电压稳定问题的特殊性,在稳定控制策略实施过程中提出了利用直流功率调制配合交流滤波器快速投切抑制过电压的综合措施来提高系统暂态稳定性的方案。所制定的安全稳定控制策略已在高岭背靠背工程中得到实际应用并取得了良好的效果。     

基于键图法的直流电网系统模型

为适应直流电网智能、高效、经济运行的要求,实现各换流站间的协调控制,基于六端直流电网物理仿真平台,将多端直流输电系统视为一个多输入、多输出、多控制目标的系统整体进行了数学建模。提出了适用于多节点、系统级仿真的换流器简化模型,分别讨论了各端电源、负载模型的简化方法,利用键图方法对六端树状直流电网进行了等效建模,并提取出其状态空间方程。最后根据电力系统的常规运行要求对直流电网的具体控制目标进行了数学提炼,写出控制问题的约束条件和指标函数,为进一步设计、优化协调控制器提供了基础。     

双馈风电机组PWM整流器控制方法的研究

基于双馈风力发电机组在运行的过程中,随工况的变化,功率变换器应具有能量双向流动、交-直-交变换效率高、直流环节电压稳定等要求出发,以三相PWM电压型(VSR)整流器为基础,分析了PWM整流器的基本原理,并建立了在三相静止坐标系下的变换器数学模型,应用电压矢量定向控制技术,并采用电压电流双闭环控制模式以及SVPWM调制方法构建了功率变换器系统,通过Sim Power Systems和Simulink仿真实验,确认了所采用的控制方法可行,对直流环节电压有较好的稳定作用,可实现机网侧能量双向变换控制以及具有单位功率因数等特点。     

具有预应力的某型直流滤波电容器载荷分析

直流滤波电容器是直流输变电中的重要设备,以往对其抗震分析未考虑预应力的影响。文中探讨了预应力对直流滤波电容器模态的影响,通过计算说明预应力的存在提高了直流滤波电容器的固有频率,并对直流滤波电容器进行了3种载荷组合分析,得到了放置框架和棒形悬式复合绝缘子应力储备系数。     

基于状态评估的直流主设备智能分析系统的研制

基于数字电网统一框架,为解决目前对于直流主设备数据分析平台数据诊断和评估的不足,设计了一套直流主设备状态评估系统。通过对在线监测、巡检、试验等多源数据融合与规范化,划分评估对象部件、确定评估方式、划分状态等级、确定报警依据、判定评估与预警状态,对直流主设备多因素设备可靠性的状态评估进行了分析,为设备的继续运行、实施监控或停运检修等决策提供了准确可信地估计设备的状况,对提高直流主设备健康水平、保证设备安全可靠性运行具有重要意义,并且已成功应用于南方电网超高压输电公司检修试验中心。