相间功率控制器中短路冲击电流的计算方法

电网的密集发展导致近年来短路电流超标问题日益突出,相间功率控制器（IPC）由于其良好限制短路电流特性渐受关注。采用运算电路法对含IPC的系统短路故障电路进行分析,得到IPC支路短路电流的详细表达式,分析影响IPC的短路冲击电流的因素,提出计算含IPC系统的短路冲击电流方法。以一个含IPC的500 kV等值系统为例,采用电磁暂态仿真程序对其进行短路故障仿真,结果证明所提方法的可行性。研究成果可为IPC设备选型提供参考。     

基于VSC的DCIPC阻尼系统功率振荡及限制短路电流研究

根据相间功率控制器(IPC)和电压源型变换器(VSC)的基本原理、工作特性,将二者结合构成移相环节连续可调的动态可控相间功率控制器(DCIPC)。通过参考电压值对VSC进行调节,进而改变电感和电容支路的注入电压,达到快速连续地改变IPC各支路移相角的目的。分析移相角控制对带DCIPC联络线传输功率的调节作用,以发电机角速度变化作为反馈控制信号设定VSC产生的移相电压,从而实现抑制功率振荡的功能。该控制器电感支路由晶闸管控制电抗器(TCR)代替,电容支路由晶闸管控制串联电容器(TCSC)容性微调模式构成,分析TCR支路感抗和TCSC支路容抗对短路电流的限制作用,以晶闸管触发角作为控制信号设定DCIPC的等值参数,从而实现限制短路电流的功能。以经带DCIPC联络线相连的两机系统为例,验证了所提方法的有效性。     

相间功率控制器改善暂态稳定性的研究

相间功率控制器（Interphase Power Controller,IPC）接入互联系统中对稳定性有一定的影响。基于IPC元件参数与功率之间的关系,通过简单系统的功角曲线分析了调节IPC元件参数改善系统暂态稳定性的机理。基于IPC的端口电压与电流的关系,说明IPC是电压控制的电流源,据此设计了功率和电流双回路可控相间功率控制器（Thyristor Controlled Interphase Power Controller,TCIPC）的控制系统。以电流作为TCIPC晶闸管的同步信号,将线路电流和有功功率的期望值作为IPC控制器的参考信号,设计了不完全微分PID控制模型。仿真结果表明：在系统发生扰动的情况下,通过设计的控制器能较好地调节TCIPC电感参数,从而有效地控制联络线的传输功率,改善带TCIPC互联系统的暂态稳定性。     

相间功率控制器改善暂态稳定性的研究

相间功率控制器(Interphase Power Controller,IPC)接入互联系统中对稳定性有一定的影响.基于IPC元件参数与功率之间的关系,通过简单系统的功角曲线分析了调节IPC元件参数改善系统暂态稳定性的机理.基于IPC的端口电压与电流的关系,说明IPC是电压控制的电流源,据此设计了功率和电流双回路可控相间功率控制器(Thyristor Controlled Interphase Power Controller,TCIPC)的控制系统.以电流作为TCIPC晶闸管的同步信号,将线路电流和有功功率的期望值作为IPC控制器的参考信号,设计了不完全微分PID控制模型.仿真结果表明:在系统发生扰动的情况下,通过设计的控制器能较好地调节TCIPC电感参数,从而有效地控制联络线的传输功率,改善带TCIPC互联系统的暂态稳定性.     

SVC和IPC联合改善异步机风电场的电压稳定性

为了改善异步机风电场的电压稳定性,在分析风电场电压失稳原因的基础上,提出将静止无功补偿器SVC和相间功率控制器IPC联合引入风电场并网系统中。将SVC并联于风电场母线,提供无功功率;将IPC串联于风电场联网线路上,在分析IPC基本结构的基础上,推导出相间功率控制器限制短路电流的条件。在系统侧发生短路时,IPC可以起到限制短路电流、降低风电出口电压跌落的作用,提高电压稳定性。通过Matlab/Simulink软件平台搭建了风电场并网的仿真模型,结果表明:异步机风电场在风速随机波动的情况下,SVC能动态补偿无功功率,保持系统电压稳定性;当系统中出现三相短路接地故障时,IPC良好的短路电流限制能力使得母线电压不至于降得太低,能保持电压稳定,提高了风电机组的低电压穿越能力。     

统一潮流控制器近端母线的短路电流计算方法

针对目前实际投运的统一潮流控制器(UPFC)及其采用的故障控制策略,基于电网络理论推导了UPFC近端母线短路电流的计算方法。使用UPFC串联线路对故障母线的转移导纳描述了UPFC的近端母线,由于UPFC串联侧在近端母线故障时立即被旁路保护,导致故障母线的戴维南等值电势发生突变,进而对短路电流的计算结果产生影响,计算结果的相对变化与UPFC故障前运行电压和电流分布系数有关。在IEEE 9节点系统中,研究了运行条件变化以及UPFC参数变化对短路电流的影响,并使用PSCAD对计算结果进行了仿真验证;在IEEE 118节点系统中,分析了UPFC对大规模电网短路电流的影响。结果表明,UPFC对其两侧母线短路电流的影响相反,且对近端母线短路电流的影响随着电气距离增大而减小。     

双端柔性直流输电系统运行特性仿真研究

通过分析柔性直流输电系统的功率、电压和电流关系,获知幅相控制和直接电流解耦控制是一致的,均通过改变电压源换流器(VSC)交流侧电压的大小和相位,进而改变交流侧电流的大小和相位,实现VSC的四象限运行。运用PSCAD建立了双端柔性直流输电系统模型,对其稳态运行和短路故障进行了仿真计算,分析了交直流参数间的数量关系,结果证明该模型准确反映了系统正常运行和短路故障,可用于进一步分析系统的保护和控制。     

电流扰动双轨迹最大功率跟踪技术研究

提出了一种基于电流扰动的双轨迹最大功率跟踪控制方法。该方法采用 P‐V 、I‐V 相结合进行光伏最大功率点跟踪,跟踪分为3个区域,电流源和电压源区采用短路电流法将光伏阵列工作点电流调整到最大功率点附近,电流扰动工作区采用电流扰动观察法进一步精确跟踪光伏最大功率点。采用短路电流法确定不同光照强度下的上、下边界阈值函数,建立带有线性化光伏电池等效电路模型,对其进行了幅频、相频特性分析,得到了稳定的闭环参数。将该方法用于某115 V／400 Hz独立光伏发电系统,并进行了一系列的仿真和实验研究,结果表明,系统运行稳定、状态良好,验证了方法的可行性和正确性。     

新型模块化多电平换流器串联电抗器的功能与取值分析

从模块化多电平换流器正常工作状态的功率输出限制、相单元间2倍频环流限制、直流两极短路电流限制、输出交流三相短路电流限制4个方面分析了子模块串联电抗器的功能及相应的数学关系.根据分析结果,给出了模块化多电平串联电抗器的选取原则和计算方法.基于工程实际需要,通常相单元间高频环流可通过控制回路附加抑制环流控制器来有效抑制,而串联电抗器值应根据直流两极短路和输出交流三相短路电流限制要求来计算,最后可根据输出功率的要求进行校验.对一个设计实例进行了分析,给出了串联电抗器值选取的方法,验证它是合理可行的.     

电性参数对串联太阳电池失配损失的影响

在某一确定的日照强度和温度下,针对短路电流ISC、开路电压UOC、最大功率点电流Im、最大功率点电压Um 4个太阳电池参数,根据太阳电池I-V方程和基本电路理论,推出选择具有相同最大功率点电流Im的单体太阳电池串联可以获得最大输出功率.分别计算二极管理想因子A、短路电流ISC、反向饱和电流IO、电池串联内阻RS对Im的影响,确定出对最大功率点电流Im影响最大的参数是短路电流ISC.用仿真实验进行了模拟、比较,说明了结论的正确性.     

基于BPA和PSASP程序的短路电流计算比对

BPA和PSASP程序是目前国内使用较为普遍的2种短路电流计算程序（使用率在80%以上）,使用这2种程序的计算结果存在较大差异,已影响到电网的决策。结合国内现行的短路电流计算标准,分析研究了基于潮流和基于网络条件下短路电流计算结果存在差异的原因。研究发现,造成计算结果差异的主要原因是缺乏统一的标准,另一个重要原因是计算...     

分布式电源短路计算模型及电网故障计算方法研究

分布式电源的发电模式及并网方式多样,其馈入电网的故障电流特性与传统交流同步发电机相比存在较大差异,使以传统交流同步电机供电电源为基础的短路电流分析理论和方法难以满足分布式电源接入后电网故障分析的要求,给继电保护原理研究和整定计算提出了新的课题并备受关注。根据不同类型分布式电源的低压穿越运行技术要求,建立逆变型电源的短路计算模型。并考虑异步型电源撬棒保护的动作行为特征,建立了异步型电源在电网严重和非严重故障条件下的等值计算模型。进而,提出了含分布式电源接入的电网故障计算方法。仿真对比分析表明,电网故障计算方法精度较高,能更好地满足工程应用要求。     

基于小波变换和神经网络的同步电机参数辨识新方法

准确地辨识同步电机参数,是研究分析电力系统运行和控制系统设计的前提。神经网络具有信号分离能力，但传统的人工神经元模型不适合分离同步电机的三相突然短路电流。为精确辨识同步电机的瞬态参数，文中提出了一种改进的人工神经元模型，并将小波变换和改进的线性人工神经元结合起来，对采集到的同步电机三相突然短路电流进行分析处理。利用小波变换对短路电流进行预处理，并辨识得到各个时间常数；根据辨识得到的时间常数来设定神经元激发函数中时间常数的迭代初始值，用改进的人工神经元模型对短路电流进行分离，得到其中的直流、基波和二次谐波电流分量，通过简单代数运算便得到电机的瞬态参数。仿真分析和实机试验表明，该方法能够有效地分离出短路电流中的信号成分，并且提高了电机参数的辨识精度。     

基于BPA的短路电流计算模式研究

BPA程序应用于计算短路电流时采取不同的计算方法、计算模式,将导致结果存在较大差异,影响电网规划决策。结合国内现行的短路电流计算标准,分析了在不同计算方法中对节点运行电压的不同假定,以及不同计算模式下线路充电功率和负荷模型构建的区别,讨论了由此引起的短路阻抗、短路电流计算差异。以新英格兰10机39节点改进测试系统和四川电网2020年规划网架进行三相短路电流仿真研究,分析比较基于BPA的不同计算方法、计算模式下短路电流值,提出了理论分析结果,建议了适合四川电网规划的短路电流计算模式。     

适用于交流保护整定的MMC-HVDC接入母线故障等效模型

模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电系统接入电网后将对交流系统短路电流产生影响,但目前交流保护整定计算通常忽略MMC-HVDC接入母线故障时模块化多电平换流器对短路电流的贡献。文中以交流保护整定计算为出发点,提出了MMC-HVDC系统简化分析原则。在分析MMC-HVDC系统控制特性的基础上,建立了适用于交流保护整定计算的MMC-HVDC等效模型,提出MMC-HVDC接入母线故障时可以将直流侧等效为一个正序电流源。研究了MMC-HVDC接入母线故障时不同故障点残压下MMC-HVDC直流侧响应特性,确定了等效电流源的幅值和相位,并进行了仿真验证。最后,提出了MMC-HVDC对交流保护整定计算影响的定量评估指标及其计算方法。     

基于桥臂电压控制的MMC直流短路主动限流方法

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统直流短路后电流上升迅速且伴随大量的能量释放,为限制其故障电流,提出一种基于桥臂电压控制的MMC主动限流方法。根据故障电流影响因素分析,针对不同交流出口特性需求,设计了故障期间桥臂电压控制方法,通过减小桥臂电压直流分量降低直流出口电压,从而抑制故障电流上升率;考虑主动限流策略对交流电压及桥臂电流的影响,以MMC不闭锁为约束条件,设计了控制参数的选取原则,最后在四端直流电网中对该主动限流方法的限流效果及其对故障切除后功率恢复的影响进行了仿真分析。结果表明,所提主动限流方法能够有效限制短路电流,降低直流断路器的电流开断难度,且对故障切除后的功率恢复影响较小。     

串联补偿型故障电流限制器应用研究

随着电网规模和电力需求的不断增大,控制电网的短路电流水平已成为急需解决的问题。文章提出了一种具有串补功能的故障电流限制器,由电容器、电力电子器件控制的旁路电感、串联电感等组成。该装置在系统正常运行时可调节输电线路等效电抗值,提高系统传输能力;系统故障后,可以快速投入旁路电感限制短路电流。以2017年安徽省电网规划运行数据为基础,研究了故障电流限制器在短路电流超标的变电站中的应用点,搭建了仿真模型,仿真结果表明该装置可有效地抑制短路电流,缓解故障引起的电压暂降问题。     

可控移相器对系统不对称短路电流的影响研究

以可控移相器在电力系统中得到广泛应用为研究背景,以研究可控移相器接入系统后对不对称短路电流的影响为目标,提出了基于可控移相器的不对称短路电流实用计算方法。首先根据可控移相器的结构与原理建立其正序、负序以及零序模型。然后基于对称分量法建立含可控移相器系统的各序分量网络方程,进而提出含可控移相器系统的各类型不对称短路电流实用计算方法,并分析影响短路电流的因素。最后基于三机九节点系统,运用上述实用计算方法进行不对称短路电流计算,算例仿真结果表明该方法具备有效性。通过对比分析可知移相器的移相角和短路点位置是影响短路电流的因素,而影响情况需通过具体计算得出。     

基于动态短路电流计算的继电保护定值在线校核系统

基于暂态仿真得到动态短路电流计算方法,比较了动态短路电流计算方法与静态阻抗等值方法对电网模型处理的差异,指出了动态短路电流计算方法的优越性。基于动态短路电流计算方法设计,建立了继电保护定值在线校核系统。通过能量管理系统获得当前电网真实的运行状态,自动进行各类故障情况下的暂态仿真计算,获得系统各处的短路电流,实现了对继电保护定值的实时在线校核计算;与继电保护装置的当前定值进行比对,对存在安全隐患的情况进行预警。阐述了继电保护定值在线校核系统的实现方案和具体功能。介绍了继电保护定值在线校核系统在华北电网的应用情况。