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柔性低频输电系统宽频振荡研究现状与展望

高电压技术 2024年第5期50卷 1967-1977页

作者：向念文王书来邵冰冰丁超韩彬赵国亮合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014 中国电力科学研究院有限公司北京100192 先进输电技术全国重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京102209

柔性低频输电系统中含有交交换流器等电力电子设备,导致控制环节存在宽频带动态耦合,从而引发宽频振荡问题。同时,柔性低频输电系统相比于直流输电系统多出异频交互特性,其动态特性更加复杂,宽频带动态交互问题更为突出,解决系统宽频振... 详细信息

柔性低频输电系统中含有交交换流器等电力电子设备,导致控制环节存在宽频带动态耦合,从而引发宽频振荡问题。同时,柔性低频输电系统相比于直流输电系统多出异频交互特性,其动态特性更加复杂,宽频带动态交互问题更为突出,解决系统宽频振荡问题是保证系统稳定运行的重要前提。首先阐述了柔性低频输电系统可适用于3种不同类型下的输电场景,并在此基础上分析不同应用场景下系统可能存在的宽频带动态交互过程和现有工程中存在的振荡现象。然后,对柔性低频输电系统宽频振荡问题和抑制策略进行概述和总结,指出目前研究在宽频振荡分析和抑制上存在的不足。最后,对柔性低频输电系统宽频振荡场景、机理和抑制方法等方面进行展望,为柔性低频输电系统宽频振荡问题的后续研究提供参考和借鉴。

关键词：柔性低频输电系统适用场景宽频振荡动态交互振荡分析抑制策略

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高压放电等离子体研究现状及发展趋势

高电压技术 2023年第8期49卷 3226-3239页

作者：文韬向念文章程沙致远邵涛合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 中国科学院电工研究所等离子体科学和能源转化北京市国际科技合作基地北京100190 西安交通大学电气工程学院西安710049

文中概述了2022年全国高电压与放电等离子体学术会议。根据会议的学术报告,并结合近年来高压放电等离子体领域的研究热点,从特性机理研究和应用研究两方面总结和分析了高压放电等离子体的研究现状和发展趋势。其中,特性机理研究主要围... 详细信息

文中概述了2022年全国高电压与放电等离子体学术会议。根据会议的学术报告,并结合近年来高压放电等离子体领域的研究热点,从特性机理研究和应用研究两方面总结和分析了高压放电等离子体的研究现状和发展趋势。其中,特性机理研究主要围绕等离子体激励源及其特性研究、等离子体诊断和等离子体数值仿真等3个方面进行展开,应用研究则主要集中在材料改性、能源转化、环境治理、生物医学和航空航天等领域。从会议相关内容来看,国内对于高压放电等离子体的研究业已取得了良好进展,特性机理研究和应用研究间彼此相互渗透、共同发展。在未来的研究中,需重点突破时空多尺度问题、等离子体剂量特性、等离子体参数精细化调控技术和面向不同工质的均匀稳定放电产生技术等共性科学问题;同时针对高压放电等离子体共性关键科学问题和特定领域应用研究开展重点攻关,建立面向实际应用的等离子体工艺技术。伴随着高压放电等离子体技术与其他研究领域间的联系日趋紧密,相信未来将有更高水平的优秀科研成果不断涌现。

关键词：高压放电等离子体特性机理应用学术交流

极低工作系数下SF6间隙开关喷射等离子体诱导击穿作用规律

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高电压技术 2022年第1期48卷 348-357页

作者：董冰冰张泽霖李志兵张竹向念文合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 中国电力科学研究院有限公司北京100192

喷射等离子体触发型SF_(6)间隙开关用于混合直流输电系统消能装置控制开关的优势十分明显,但极低工作系数下的喷射等离子体诱导SF_(6)间隙开关击穿作用规律尚不明晰。为此搭建了喷射等离子体诱导击穿试验平台,研究了SF_(6)间隙中喷射等... 详细信息

喷射等离子体触发型SF_(6)间隙开关用于混合直流输电系统消能装置控制开关的优势十分明显,但极低工作系数下的喷射等离子体诱导SF_(6)间隙开关击穿作用规律尚不明晰。为此搭建了喷射等离子体诱导击穿试验平台,研究了SF_(6)间隙中喷射等离子体特征参数的时空分布特性,以及触发条件参数和主间隙施加电压的作用规律。结果表明,喷射等离子体呈高亮度的类圆锥形状,其初始发展速度可达2.0km/s以上。提高SF_(6)间隙开关触发腔中第2级腔(连接中间电极)的电容值和充电电压,其第2级间隙的沿面放电电流随之增大,触发腔的导通时延及其分散性也会随之降低;同时喷射等离子体的几何特征量(面积、径向和轴向长度以及发展速度等)和电气参量均随之渐进增大。增大间隙开关高压电极的施加电压,即提高其工作系数,SF_(6)间隙开关诱导击穿末期的等离子体喷射速度出现抬升现象;且随着工作系数的增大,喷射等离子体的头部局部电场畸变增强,引起其头部带电粒子的运动速度进一步提高,喷射速度的抬升效应愈加显著。研究成果为高压大容量强绝缘气体间隙开关的等离子体喷射触发性能的提升方法提供理论指导。

关键词： SF_(6)间隙开关等离子体触发诱导击穿低工作系数过电压与接地

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柔性低频输电系统换流站故障后瞬态过电压

高电压技术 2023年第9期49卷 3762-3773页

作者：赵泽昕陈维江赵国亮韩彬向念文倪晓军中国电力科学研究院有限公司北京100192 先进输电技术国家重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京102209 国家电网有限公司北京100031 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310000

柔性低频输电兼具工频交流和直流输电的技术优势,在海上风电送出、新能源汇集以及城市电网柔性互联等场景具有应用潜力。柔性低频系统换流站故障及后续闭锁阶段会产生较严重的瞬态过电压,影响站内参数设计和绝缘配合。为此,针对柔性低... 详细信息

柔性低频输电兼具工频交流和直流输电的技术优势,在海上风电送出、新能源汇集以及城市电网柔性互联等场景具有应用潜力。柔性低频系统换流站故障及后续闭锁阶段会产生较严重的瞬态过电压,影响站内参数设计和绝缘配合。为此,针对柔性低频输电系统换流站典型拓扑和参数,建立了过电压仿真模型,对典型故障后瞬态过电压进行仿真研究;结合故障后过电压产生特点,将故障后的过程分为4个暂态阶段,分别分析了各阶段中不同位置的过电压特征以及产生原因。在考虑不同的故障工况和对应保护动作策略的条件下,仿真计算了换流站关键位置和设备的最大瞬态过电压水平,提出了换流站避雷器配置方案,并验证了其对瞬态过电压的抑制效果。研究结果表明:故障发生、换流器控制响应、换流器闭锁以及断路器断开的4个瞬态过程均会在换流站内不同位置产生过电压,其中换流器闭锁阶段的过电压水平最高;在不考虑抑制措施时,220 kV区域的瞬态过电压标幺值可达3.28,桥臂电抗器端间过电压标幺值可达3.83;所提避雷器配置可以有效抑制过电压,且各避雷器吸收的能量符合要求。研究结果可为柔性低频换流站参数设计及绝缘配合提供依据。

关键词：柔性低频输电模块化多电平矩阵式变换器瞬态过电压换流站短路故障

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风电机组叶片雷击风险分布特征

中国电机工程学报 2023年第9期43卷 3651-3663页

作者：顾建伟陈维江黄胜鑫何天宇边凯时卫东向念文中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国家电网有限公司北京市西城区100031 电力规划设计总院北京市西城区100120 合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009

风机叶片极易遭受雷击损伤,严重威胁风电场安全稳定运行。该文基于自洽先导起始发展模型,提出雷击叶片表面任一位置计算方法,建立叶片下行雷击风险分布计算模型。定义地面雷击截收区域和临界叶尖保护失效雷电流,考虑雷电流幅值、叶片旋... 详细信息

风机叶片极易遭受雷击损伤,严重威胁风电场安全稳定运行。该文基于自洽先导起始发展模型,提出雷击叶片表面任一位置计算方法,建立叶片下行雷击风险分布计算模型。定义地面雷击截收区域和临界叶尖保护失效雷电流,考虑雷电流幅值、叶片旋角和叶片长度,计算不同装机容量叶片雷击风险分布。结果表明,叶尖保护范围随雷电流幅值的降低而降低;临界叶尖保护失效雷电流随叶片旋角的增加而减小。靠近叶尖区域的雷击风险随叶片长度的增加而减小。该文将叶片划分为Z1、Z20和Z21区域,分析不同区域叶片雷击击穿过程,建议对不同区域进行差异化雷电防护。

关键词：风电机组叶片雷击风险叶片旋角自洽先导起始与发展模型

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电力系统广义模式谐振分类及研究现状

中国电机工程学报 2023年

作者：邵冰冰向念文王书来丁超倪晓军赵泽昕合肥工业大学电气与自动化工程学院国网浙江省电力有限公司电力科学研究院中国电力科学研究院有限公司

近年来模式谐振的含义及现象不断外延，由同步机低频模式谐振延伸到新能源机组宽频模式谐振，导致传统模式谐振分类难以适用。为深入研究并解决新型电力系统背景下的模式谐振问题，本文首先对传统模式谐振的含义进行了梳理，并提出广义... 详细信息

近年来模式谐振的含义及现象不断外延，由同步机低频模式谐振延伸到新能源机组宽频模式谐振，导致传统模式谐振分类难以适用。为深入研究并解决新型电力系统背景下的模式谐振问题，本文首先对传统模式谐振的含义进行了梳理，并提出广义模式谐振的分类。然后，归纳了国内外电力系统发生的广义模式谐振事件及理论分析现状。在此基础上，总结电力系统广义模式谐振危害及抑制方法研究现状。最后，对新型电力系统背景下广义模式谐振的研究难点和未来方向予以展望。

关键词：模式谐振低频模式宽频模式新型电力系统

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高速铁路弓网分离电弧高频有源干扰仿真分析

合肥工业大学学报（自然科学版） 2023年第11期46卷 1467-1471页

作者：曹海滨邹军向念文王凌峰中国神华能源股份有限公司北京100011 清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

高速铁路弓网分离电弧是高速铁路产生的高频电磁干扰的重要来源之一,文章采用高斯脉冲和负指数脉冲对弓网电弧的电流波形进行模拟。考虑到弓网电弧电流峰值难以确定,采用归一化时域波形和归一化频谱进行分析,从而确定高速铁路弓网分离... 详细信息

高速铁路弓网分离电弧是高速铁路产生的高频电磁干扰的重要来源之一,文章采用高斯脉冲和负指数脉冲对弓网电弧的电流波形进行模拟。考虑到弓网电弧电流峰值难以确定,采用归一化时域波形和归一化频谱进行分析,从而确定高速铁路弓网分离电弧产生电磁干扰的影响范围。仿真研究表明,不同形式电弧对应的电磁干扰的影响范围和电磁场衰减特性有很大不同。因此当需要确定弓网分离电弧电磁影响范围时,合理的电弧模型至关重要。文中给出2个脉冲类波形的电磁影响范围,对于其他类型的电弧模型,可以利用文中计算结果,采用卷积的方法获得相应的计算结果。

关键词：高速铁路弓网分离电弧模型电磁干扰

风电机组电气设备雷击瞬态接地特性及差异化防护

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船舶工程 2023年第S2期45卷 32-36页

作者：吕彬向念文黄胜鑫杜炜杨翠玲任春晖中船海装风电有限公司重庆401120 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

风电机组电气设备直接或间接与接地系统相连,风机遭受雷击时需要对两者电位差提出差异化防护建议。结合矩量法给出风电机组的模块化雷击瞬态计算模型,针对雷击叶片或机舱避雷针时接地路径上电位分布找到雷击薄弱点,重点对机舱内电气设... 详细信息

风电机组电气设备直接或间接与接地系统相连,风机遭受雷击时需要对两者电位差提出差异化防护建议。结合矩量法给出风电机组的模块化雷击瞬态计算模型,针对雷击叶片或机舱避雷针时接地路径上电位分布找到雷击薄弱点,重点对机舱内电气设备、塔筒内机柜以及控制电缆提出差异性防护措施和建议:建议机舱内所有电气设备外壳和底板添加等电位连接线,显著降低两者电位差约90.7%;建议增加机舱内表面金属网格至8×8个,电磁场强度最大可降低83.71%,有效避免机舱内闭合电路产生耦合电流;建议控制电缆机舱端和塔底端双端接地,电缆的芯皮电位差可控制在2 kV以内;建议塔筒内机柜位于塔筒高度的1/3位置,并尽可能改善土壤接地环境以降低泄流时机柜接地电位。

关键词：接地系统海上风电等电位连接雷击瞬态差异化防护

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高速铁路信号系统的雷电暂态模型研究

铁道学报 2018年第9期40卷 90-96页

作者：乔志超向念文阳晋张璐北京全路通信信号研究设计院集团有限公司基础院北京100070 华北电力大学电气工程学院北京102206

信号系统是高速铁路的控制中枢,也是容易遭受雷击的薄弱环节,为了实现信号系统防雷故障的定量分析,需要建立信号系统的雷击仿真模型。通过测试获得系统中设备的散射参数、进行导纳参数转换,采用矢量匹配法获得导纳函数的极点分布。利用... 详细信息

信号系统是高速铁路的控制中枢,也是容易遭受雷击的薄弱环节,为了实现信号系统防雷故障的定量分析,需要建立信号系统的雷击仿真模型。通过测试获得系统中设备的散射参数、进行导纳参数转换,采用矢量匹配法获得导纳函数的极点分布。利用电路综合理论建立系统的差模和共模雷电暂态仿真模型,并通过实验室暂态响应试验验证模型的有效性,仿真结果与试验结果误差在5%以内。基于该模型建立包括接触网在内的整个信号系统雷电暂态模型,分析雷击接触网时各信号设备的雷击过电压,并结合设备的绝缘耐受水平分析信号系统中雷电防护的薄弱环节,所获结果可以用于指导高铁信号系统的防雷设计和故障分析。

关键词：高速铁路信号系统矢量匹配雷电暂态模型