海上风电场经交流海缆送出高频谐振高效实用化分析方法及其工程实践

2022年,国内某经交流电缆送出的海上风电场发生了高频谐振引起风机脱网事件,谐振频率超过现有标准规定的评估范围。针对海上风电场经长距离交流海缆并网产生的高频谐振现象,提出一种高效实用化的阻抗分析方法,并针对此次事件开展详细的频域仿真分析。采用硬件在环仿真与离线仿真相结合的手段开展风电机组阻抗特性建模,对风电机组变流器进行硬件在环阻抗测试,并在离线仿真平台中实现阻抗数据拟合。考虑了海底电缆的结构尺寸,在离线仿真平台中采用依频模型对其进行详细建模,模型精度满足海上风电场的谐振分析需求。搭建海上风电场场站模型,通过与现场多种工况的高频谐振复现测试结果进行对比,验证了所用分析方法的有效性,并开展阻抗特性整改措施仿真研究,为工程实践提供重要参考和指导。     

交直流合成大电流发生装置研究

研制了一种交直流合成大电流发生装置,其由交流电流源、直流电流源、交直流合成系统和监控与分析系统4个部分组成,分别介绍了各部分的工作原理和功能。该装置在交流大电流线路中串联大容量电容组用于阻隔直流,使得交流电流源回路和直流电流源回路形成交直流叠加的共同支路,且交流电流源和直流电流源互不影响。性能测试结果表明,装置的交、直流回路互不影响,且通过被测电流互感器的电流为交流大电流和直流电流的叠加。     

混合MMC电磁暂态高效建模和阀段故障特性分析

由半桥子模块(half bridge submodule,HBSM)和全桥子模块(full bridge Submodule,FBSM)组成的混合型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)具有经济性高,能快速清除直流短路故障,故障恢复能力强等特点,非常适用于大容量输电系统。然而,如果仅利用详细模型进行仿真,计算效率难以满足科研需求。因此,针对混合型MMC,对半桥和全桥子模块分别进行了提速等效建模,在提速的同时不丢失子模块的任何信息,是一种精确的等效模型。等效建模后半桥子模块和全桥子模块具有同样的电路形式,可以根据需要灵活调整混合MMC中半全子模块比例。使用一种复杂度较低的混合型MMC排序算法,能大大减少快速排序对计算器的要求,提高仿真速度。在PSCAD/EMTDC中搭建了基于半桥子模块、全桥子模块和半桥与全桥子模块混合连接的三种MMC模型,对模型的精度进行了验证。利用验证正确的模型,进行了阀段故障仿真。     

一种基于嵌套式全桥的新型混合MMC拓扑

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)采用子模块级联方式,开关频率低、波形质量高、故障处理能力强,已成为当前柔性高压直流输电研究和应用的热点。基于半-全混合MMC的柔直系统可以有效清除直流侧故障,但全桥子模块在投资成本和稳态损耗上均需做出较大牺牲。为提高MMC的经济性,提出了一种包含嵌套式全桥阀段(Embedded Full-Bridge,EFB)的新型混合MMC拓扑,该阀段利用半桥整体翻转以对外输出负电平,可作为级联式全桥阀段的替代性方案。以一个简单仿真算例说明其工作原理,并在直流故障无闭锁穿越控制策略下的双端柔直系统中仿真验证了其故障清除能力。最后通过计算说明其相比传统半全混合MMC具备经济性优势。     

基于柔性直流输电的异步互联系统频率支援控制方法综述

利用基于电压源换流器的柔性直流输电(VSC-HVDC)的快速功率控制能力实现异步互联的交流电网间的频率支援,可以充分发挥全系统备用容量的调节能力,提高互联系统的安全性和稳定性。综述了国内外该领域的研究现状,详细介绍了基于通信的主从控制、利用电压传递频率波动的主从控制、附加频率调节的下垂控制以及基于虚拟同步机特性的控制等不同方法的基本原理。通过统一的仿真模型对比分析了各种方法的控制特点和性能,从工程应用角度总结了这些方法的优缺点以及进一步研究的方向。     

蒙特卡洛法在风电场架空输电线路绕击跳闸率计算中的应用

雷电绕击导致的风电场线路跳闸事故严重影响风电场的安全运行,为此,采用蒙特卡洛法编制输电线路绕击跳闸率的仿真计算程序.运用蒙特卡洛法进行仿真时,通过计算获取雷电流幅值、先导入射角、雷电通道坐标、线路电压瞬时值等关键参数,各参数满足对应的概率密度分布;根据改进电气几何模型和输电线路绕击等值电路,来判断雷击部位以及是否发生闪...     

160 kV 1 kA电阻型超导直流限流器设计与应用

电阻型超导直流限流器作为故障短路电流的新型抑制设备已被较多学者研究,但尚未有其在多端柔性直流输电系统实际场景中的设计、应用效果和相关影响性分析与研究。论文针对160 k V 1 kA电阻型超导直流限流器在南澳多端柔性直流工程的设计与应用进行了总结,主要包括以下几部分：(1)电阻型超导直流限流器在柔性直流输电系统应用的可行性研究与其对短路电流发展特性的影响分析;(2)超导直流限流器失超态电阻快速计算研究,基于R-Q曲线的在线迭代计算方法;(3)160kV1kA电阻型超导直流限流器参数与设备设计方案研究;(4)含电阻型超直流限流器的南澳柔性直流工程控制保护系统架构分析。最后,对加装所研发电阻型超导限流器的南澳柔性直流工程开展了人工短路试验,并通过仿真结果和实测数据验证了以上研究内容的正确性与有效性。     

一种高压电子式电流互感器在线校验系统

电子式互感器由于具有数字量输出、测量频带宽等优点而应用的愈加广泛,但由于是新兴技术,与传统互感器相比故障率高,因此需要缩短校验周期。传统校验方式需要线路停电,操作复杂且会造成停电损失。针对这些问题,本文提出一种高压电子式电流互感器的在线校验方法。在线校验时,高精度标准电流互感器和在线操作方式是研究的关键。设计了一种包含钳形铁心和钳形空心线圈的钳形双线圈作为标准互感器,校验时,通过分析比对两种线圈的输出特性,实现钳形双线圈准确度的自动校准,保证了校验系统的精度。在线操作时采用地电位作业法,利用绝缘操作杆将钳形双线圈接入高压母线,操作简单安全。国家高电压计量站检定及现场运行结果证明:该在线校验系统精度可达0.05级。     

电阻型超导限流器失超电阻测量方法

针对安装于高压柔性直流电网中的电阻型超导限流器的失超电阻难以测量的问题,提出一种适用于高电压等级下超导限流器的失超电阻间接计算方法。该方法利用超导限流器样机失超电阻易于测量、对试验环境要求相对较低的特点,通过超导限流器失超电阻和其常温电阻之间存在的比例关系,基于热等效原理对超导限流器样机进行交流冲击试验,进而获得样机的失超电阻值;最后通过推算得到了超导限流器的失超电阻值。通过与仿真模型仿真值的对比证明了计算结果的准确性。