磁暴扰动下电力系统故障风险评估方法与模型

磁暴灾害影响电力系统运行,破坏电力设备,甚至引发大面积停电事故。针对目前电力系统规划、调度决策和安全防御体系需要把握和量化电力系统磁暴灾害风险的需求,提出电力系统磁暴灾害风险评估方法与模型。首先分析电力系统磁暴灾害特点及其影响因素,在此基础上设计磁暴灾害下电力系统运行模拟程序,并借助软件平台搭建磁暴扰动与电力系统运行混合模型;之后在极值理论基础上建立磁暴扰动模型与概率测度,以此作为扰动量输入混合模型进行仿真模拟;最后从设备过载、节点电压越限和线路过载的角度定义基于熵理论的电力系统运行风险指标,建立电力系统磁暴灾害风险综合评估模型。利用GIC Benchmark算例系统进行仿真计算,结果验证了所提方法与指标的正确性和有效性。     

基于有限元方法的直流输电接地极多层土壤地电位分布计算

高压直流输电单极-大地回路方式运行时入地电流会在接地极周围的土壤中产生强电场,会对接地极附近电网的电力设备和地下金属管线等产生影响。针对接地极周围实际土壤的分布情况,建立了典型土壤模型和多层土壤模型,采用有限元法对典型接地极的地电位分布进行计算。比较了采用典型土壤模型和采用多层土壤模型下的直流输电接地极的接地特性以及对地面电位分布的影响。计算结果表明,在极址附近,接地极所在层土壤电阻率对接地电阻和跨步电压的影响较大,在离接地极数十公里范围内,深层土壤电阻率对地表电位的影响较大。     

基于超定线性方程组模型的电网GIC计算方法研究

为提高电网地磁感应电流(Geomagnetically Induced Current) GIC的计算精度,提出了基于超定线性方程组模型的电网GIC计算方法.该方法充分利用已测量到的GIC数据,将实测数据建立的附加方程与理论计算模型结合起来对GIC进行计算和评估.推导了回路电流法和节点电压法的超定线性方程组模型,并使用...     

晶闸管电压调节器控制器设计

为解决长线路和带有分散发电设备配电网的电压调节问题,开发、研制了一种用于中低压配电网、能双向调节电网电压的晶闸管电压调节器TVR(Thyristor Voltage Regulator)。重点介绍TVR控制器的设计思想和方法,包括控制器的总体设计、软硬件设计和抗干扰措施等;同时给出了控制器在380V电压调节器样机上的试验结果。试验结果表明：设计的TVR控制器能很好地实现调压操作、故障保护、定值设置、显示等功能。     

磁暴影响电力系统安全风险评估思路与理论框架

鉴于近年来磁暴侵袭中国电网的几次事件和强磁暴引起的损失达上千万美元的魁北克大停电事故,分析与评估电力系统磁暴灾害扰动下的电力系统运行风险十分必要。在讨论磁暴引发电力系统相继故障机理的基础上,分析评估电网磁暴运行风险的技术需求,并指出其中的关键问题和解决途径;设计计及磁暴灾害的电力系统风险评估框架,建立简化的地电场–GIC–电力系统混合集成模型;并借助Matlab和PowerWorld Simulator平台,以GIC标准系统为例,验证了模型可以反映给定电网参数条件下的磁暴事件对电力系统的影响与故障传播过程。研究结果可为进一步量化与防范磁暴电网风险提供参考。     

克服磁暴的变压器集群无功损耗优化控制方法

磁暴扰动下变压器集群无功损耗增加,带来了电力系统的电压稳定问题。为减小系统所有接地变压器因地磁感应电流(GIC)而产生的无功损耗,提出了中性点串接绕组的多变压器无功损耗控制优化方法。分析了磁暴扰动产生GIC和变压器无功损耗的机理及GIC与接地电阻的关系,构建了变压器无功损耗和接地电阻值最小的目标函数。根据国家标准中接地电阻值和系统稳定运行范围的规定,制定了接地电阻限值和系统正常运行约束条件,最后利用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解。以GIC标准模型为例,利用所提模型与方法对变压器GIC无功损耗进行优化控制,结果表明所提方法能够有效减小磁暴扰动产生的变压器无功损耗。     

地磁感应电流作用下的CT饱和特性及其引起的变压器差动保护误动

电流互感器(current transformer,CT)的饱和特性对继电保护的动作性能会产生重要影响。地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)在区域电网中具有高幅值、低频率、时变性等特点,它对CT饱和特性的影响与外部故障的穿越性电流、涌流中的非周期分量、高压直流输电引起的直流偏磁都不完全相同,值得引起人们的重视。根据GIC的典型波形特征构建GIC等效源模型,在PSCAD/EMTDC中对GIC作用下的CT饱和特性进行了仿真分析,并研究了与其相关的变压器差动保护受到的影响。研究结果表明,GIC可能导致CT的严重饱和,使CT二次侧电流的波形畸变特征消失,导致变压器差动保护计算出的不平衡电流增大,且差流中二次谐波含量很低,造成差动保护误动。针对该误动情况,可采用基于差流及其二次谐波含量趋势的措施来进行防范。     

直流偏磁抑制装置接入对线路距离保护的影响分析

讨论了常见的电阻型与电容型直流偏磁抑制装置接入电网对线路距离保护产生的影响.通过分析不同类型、不同数量的直流偏磁抑制装置接入电网时,距离保护特别是附加测量阻抗的变化情况,得出结论:电阻型直流偏磁抑制装置接入对线路距离保护的影响较为复杂,影响程度与装置的数量、接入位置以及故障点的位置均有关系,在某些特定情况下,单一偏磁抑制装置与多个偏磁抑制装置产生的影响具有一定相似性;相比较而言,无论是从接入数量还是接入位置看,电容型直流偏磁抑制装置对线路距离保护的影响均较小.     

TCT-CSR功率调节对控制绕组零序过流保护的影响

晶闸管控制变压器式可控并联电抗器(TCT-CSR)具有功率大范围平滑可调、响应速度快等优势,在超/特高压电网中具有良好的应用前景。以TCT-CSR低压物理模型为研究对象,针对TCT-CSR功率快速大幅度调节对本体保护的影响开展研究。根据TCT-CSR结构及原理建立了其稳态运行及功率调节过程的简化数学模型,研究了TCT-CSR功率调节的暂态特性及其对TCTCSR控制绕组零序过流保护的影响,仿真计算确定了与TCT-CSR功率调节范围对应的控制绕组基波零序电流峰值和暂态持续时间两项指标。在此基础上,提出通过适当增大控制绕组电阻的方法防止本体保护误动,经过大量仿真试验的对比分析,研究确定了电阻阻值的取值范围及其防误动的效果,为TCT-CSR本体参数的设计改进提供了重要参考。     

网格式中压直流配电网潮流计算与稳态 功率分布特性研究

中压直流配电网作为连接各种类型分布式能源、负荷与主网的平台,能高效地发挥分布式电源的价值与效益。针对大量分布式能源接入的特点,提出网格式中压直流配电网拓扑方案,构建了网状结构直流配电网等值网络和节点功率、节点电压和线路网络损耗模型,提出了直流配电网潮流计算的约束条件、控制策略和功率分布算法。以网损和电压不平衡度为衡量指标,计算了不同分布式电源渗透率下的网损、电压分布,评价了网格式直流配电网接纳分布式电源的能力。仿真结果表明,电压分布不均衡度与网络损耗具有较大的相关性,且网格式结构网络接纳分布式能源的能力优于辐射型和环网结构的配网。