【摘 要】
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随着以电力电子为接口方式的可再生能源在电力系统中的渗透率不断提高,传统同步发电机被逐步替代,电力系统惯量不断降低,其频率支撑和振荡抑制能力不断下降.为了解决上述问题,提出了一种基于柔性直流输电系统(voltage source converter based high voltage DC,VSC-HVDC)的双边惯量和阻尼模拟控制(bilateral inertia and damping emulation control,BIDE)方案,可实现VSC-HVDC对其两端互联交流电网同时提供惯量响应和阻
【机 构】
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天津大学电气自动化与信息工程学院,天津300072
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随着以电力电子为接口方式的可再生能源在电力系统中的渗透率不断提高,传统同步发电机被逐步替代,电力系统惯量不断降低,其频率支撑和振荡抑制能力不断下降.为了解决上述问题,提出了一种基于柔性直流输电系统(voltage source converter based high voltage DC,VSC-HVDC)的双边惯量和阻尼模拟控制(bilateral inertia and damping emulation control,BIDE)方案,可实现VSC-HVDC对其两端互联交流电网同时提供惯量响应和阻尼响应.首先,简要介绍了VSC-HVSC系统的建模、控制方案及其通信系统延时构成;其次,提出了基于VSC-HVDC系统的BIDE控制方案及其具体理论推导过程;然后,构建了VSC-HVDC系统的小信号模型并进行了稳定性分析;最后,在MATLAB/Simulink平台上搭建了背靠背VSC-HVDC互联的两节点电力系统模型,分别在负载投切和三相接地短路故障等工况下对所提BIDE方案进行验证和分析.结果 表明,在所提BIDE控制方案之下,VSC-HVDC系统能同时向双边互联异步交流系统提供惯量和阻尼功率,可以有效提升系统频率稳定性和振荡抑制能力.
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增设快速频率响应备用容量,为威胁系统频率安全事件设立备用规划方案,是应对电力系统频率稳定新形势的重要手段.首先,考虑一次调频事故拦截的潜在收益,采用风险偏好成本收益分析模型作为小概率极端事件的风险价值评估依据;基于序贯蒙特卡洛方法建立常规机组、高压直流传输线路、风电机组的运行状态模型,并将故障集输入所提的系统频率仿真模型中,对功率扰动实现系统频率追踪及下降最低点捕捉,进而获得满足快速频率响应备用容量;兼顾可靠性收益与备用综合成本,定义快速频率响应备用成本收益模型,并提出相应的备用方案可行性校验方法.算例结
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永磁直驱风力发电系统要求其保护用空气断路器可以开断较宽频率范围内的短路电流,而电弧动态特性直接影响了断路器的开断性能.为此以微型断路器和塑壳断路器为例,首先开展了不同频率下的电弧开断实验,得到了电弧电流、电弧电压,并计算了整个燃弧期间内的电弧能量、归一化时间和允通能量,研究了频率对表征电弧动态特性的关键物理量的影响规律.其次,定义了归一化时间来表征栅片中的涡流对电弧运动过程的阻碍程度.最后对比分析了不同灭弧室结构对电弧动态特性的影响.结果 表明:随着频率的增加,归一化时间增加,限流系数增加,电弧能量减小,
为解决多气隙的特高压并联电抗器振动极易超标的问题,该文基于气隙结构的差异性设计研究,提出了含多气隙的特高压并联电抗器减振优化设计方案.首先分析了特高压并联电抗器铁芯的振动机制,指出麦克斯韦力和磁致伸缩力的矢量和是影响铁芯振动强度的主要原因.然后通过调节铁芯气隙长度的排布方式,搭建了一系列具有不同气隙结构的特高压并联电抗器铁芯真型仿真模型,并采用多物理场有限元仿真计算的方法,系统性地研究了气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动的影响规律.研究结果表明:铁芯气隙结构的变化会影响麦克斯韦力和磁致伸缩力的大小和作用位
接地变压器作为特种变压器,己在大中型变电站中得到广泛应用,其可靠性直接影响电力系统的安全运行水平.针对接地变压器运行工况复杂、状态检测手段匮乏以及影响其负载损耗变化的因素多等问题,通过推导出不同工况下接地变压器负载损耗的表达式,分析了系统单相接地故障对其负载损耗的影响;在PSCAD软件中建立配电网仿真模型,通过系统单相接地故障时母线电压的仿真波形和故障录波进行对比,验证模型正确性;在此基础上,进一步进行仿真分析,并用实际故障录波验证了仿真结论的可靠性.结果 表明:当系统发生单相接地故障时,接地变压器高压绕
Tesla变压器在高功率脉冲电源中占有重要地位,其次级绕组是机械故障损坏的主要部位.为了研究次级绕组充电过程中所受动态电磁力以及绕组机械故障机理,建立了有限元模型与集总电路相结合的绕组受力仿真模型.先使用COMSOL有限元分析软件提取Tesla变压器的分布参数,构建求解集总参数电路得到次级线圈的电位电流分布,然后将电流分布赋给有限元模型中的次级线圈作为磁场场源,计算磁场以及电磁力分布.仿真结果验证了平行于锥形线圈母线上的电磁力分量是引起绕组线圈错位的主要原因,且错位力的分布集中在两端,垂直于线圈母线上的压
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