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基于串联补偿的配电网无缝合环转供电方法

基于串联补偿的配电网无缝合环转供电方法

作者：谢聪华中科技大学

学位级别：硕士

为了降低成本,大多数配电网一般为辐射状结构,在进行网络改造、计划检修等操作时用户难免会遇到临时停电问题。合环转供电是实现不停电作业、提高配电网供电可靠性的有效措施。但是,由于合环点两侧存在电压差,直接合环转供电会造成很大... 详细信息

为了降低成本,大多数配电网一般为辐射状结构,在进行网络改造、计划检修等操作时用户难免会遇到临时停电问题。合环转供电是实现不停电作业、提高配电网供电可靠性的有效措施。但是,由于合环点两侧存在电压差,直接合环转供电会造成很大冲击电流,将严重影响配电网安全运行。因此,大多数地区仍然采用先停电后转供电的方式,这无法满足人们对供电可靠性日益增长的要求。本文提出了一种基于串联补偿的配电网无缝合环转供电新方法。利用串联补偿提供的电压幅值、相角补偿功能实现无缝合环操作,再利用阻抗补偿功能实现负载转供操作。这种方法不仅可以实现不停电转供电,而且拓展了合环转供电的适用范围,消除了合环冲击电流,提高了合环转供电的安全性与可靠性。随后给出了无缝合环转供电系统的拓扑结构,它由串联补偿模块和并联补偿模块构成。分析了该系统的基本工作原理,包括无缝合环、负载转供和带电退出三个运行阶段。分析了无缝合环转供电系统的合环功率与系统容量。分析结果表明所提方法可以在-30°～30°相角差范围内将联络线功率控制在安全运行区域内。基于串联补偿的无缝合环转供电方法,建立了无缝合环转供电系统的数学模型。分别提出了基于PI控制器的直接转供电策略和基于PR控制器的可控转供电策略,前者控制结构简单易于实现,后者提供合环电流控制功能。仿真案例表明基于PR控制器的可控转供电策略具有更好的不对称补偿能力和更稳定的负载电压控制能力。此外,还研究了基于无缝合环转供电系统的故障快速自愈方法,仿真结果表明故障点负载电压能够在故障清除后快速恢复到正常状态。针对无缝合环转供电系统在电网故障时转供电能力的不足,本文将储能引入无缝合环转供电系统。提出了配备飞轮储能的无缝合环转供电系统的电网故障转供电策略。仿真结果验证了该系统能够在各种不同类型负载情况下实现故障电压恢复,保证了电网故障期间负载的连续供电,从而实现了故障无缝自愈的功能。

关键词：串联补偿合环转供电供电可靠性配电网故障无缝自愈

微电网群三相不平衡串联补偿及谐振稳定性分析

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微电网群三相不平衡串联补偿及谐振稳定性分析

作者：王东明兰州理工大学

学位级别：硕士

微电网群在一定条件下能实现内部多个微电网之间的能量互济,可提高内部各微电网的供电可靠性和供电时长。与其它新型发配电系统类似,当外电网轻度失衡、内部负荷不对称或发电单元出力不平衡时,会引起系统内部母线电压三相不平衡。串联... 详细信息

微电网群在一定条件下能实现内部多个微电网之间的能量互济,可提高内部各微电网的供电可靠性和供电时长。与其它新型发配电系统类似,当外电网轻度失衡、内部负荷不对称或发电单元出力不平衡时,会引起系统内部母线电压三相不平衡。串联补偿可以有效解决由外电网轻度失衡引起的群内多级母线电压失衡问题,但它的引入会改变连接线路阻抗特性,极可能引起系统产生新的谐振问题。因此,本文重点对以下内容做了相关研究。首先,总结归纳了传统电力系统中引起电压三相不平衡的主要因素,并筛选出引发微电网群三相失衡的关键成因。论文通过序分量法推导出了外电网电压、负载电流与群内一级、二级母线电压之间的数量关系,继而对系统多级母线电压发生三相不平衡的机理做了分析。在软件平台里搭建了微电网群系统的仿真模型,分析了外电网电压轻度失衡对群内多级母线电压的影响。仿真分析结果与理论计算结果之间误差很小,验证了外网电压失衡对微电网群多级母线电压的不平衡扰动影响,说明了进行电压三相不平衡串联补偿的必要性。其次,论文对三相不平衡串联补偿的主电路拓扑和控制方法进行了研究。对比分析了前馈控制、反馈控制和复合控制三种补偿方法,并择优选取复合控制作为微电网群系统的串联补偿控制方法。对微电网群中压并网连接线路引入变压器耦合串联补偿,微电网低压互连线路引入电容耦合串联补偿,通过搭建系统仿真模型进行了电压三相不平衡补偿验证,说明了在中压侧、低压侧以及中低压侧同时引入串联补偿的有效性。另外,建立了线路、变压器、负荷基本电力元件以及并网逆变器、串联补偿器阻抗模型,并分析了滤波参数、控制器参数变化对并网逆变器与串联补偿器等效输出阻抗的影响。最后,建立了串联补偿条件下整个微电网群的网络阻抗模型。考虑到引入串联补偿后线路阻抗特性发生了改变,甚至会引起系统发生新的宽频谐振问题,本文采用模态分析法研究了系统的谐振稳定性问题。分别对系统中压侧、低压侧和中低压侧都加入串联补偿三种情况下的谐振稳定性进行研究,并考虑了串联补偿控制器、变压器变比、不同逆变器类型等变化对谐振稳定性的影响。理论分析表明,上述情况会引起新的谐振频率,谐振中心也会发生变化,并通过仿真验证了加入串联补偿后可能引发的谐振稳定性问题。

关键词：微电网群三相不平衡串联补偿模态分析谐振稳定性

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DFIG风电机组串联耦合补偿低压穿越研究

电网技术 2014年第1期38卷 67-73页

作者：张建忠熊良根杭俊程明东南大学电气工程学院江苏省南京市210096

双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)在电网电压故障以及故障恢复作用下的磁链变化将导致转子过电压或过电流,威胁转子侧的变换器。采用串联耦合补偿(series coupled compensation,SCC)的新型电压穿越方案,SCC通过耦合... 详细信息

双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)在电网电压故障以及故障恢复作用下的磁链变化将导致转子过电压或过电流,威胁转子侧的变换器。采用串联耦合补偿(series coupled compensation,SCC)的新型电压穿越方案,SCC通过耦合变压器串接在发电机输入端,它能克服电网多种故障对风电系统的影响。提出的控制策略有如下优势:能削弱故障下机组定子、转子电流暂态成分,克服了定、转子绕组不平衡发热的问题,延长了风电机组使用寿命;在电网故障下发电机组仍能平稳输出有功、无功功率;在整个故障运行过程中,DFIG系统转子侧变换器始终可控,从而为故障电网提供无功功率支持成为可能。在电网对称和非对称故障条件下,采用PSCAD/EMTDC建立了1MW DFIG风力发电系统模型,仿真结果表明该控制方案可以提高DFIG的故障穿越能力。

关键词：风力发电双馈风电机组低电压穿越串联补偿

串联补偿型饱和铁心故障限流器气隙结构的优化设计

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电子科技 2022年第8期35卷 21-26页

作者：王瑞鑫姚磊上海理工大学机械工程学院上海200093

饱和铁心故障限流器应用于串联补偿时会造成较高的谐波污染。为保证电力系统的安全稳定运行,文中依据铁心分段饱和的原理设计了一种改进气隙结构的饱和铁心故障限流器。通过JMAG建立不同气隙结构的饱和铁心故障限流器仿真模型。将限流... 详细信息

饱和铁心故障限流器应用于串联补偿时会造成较高的谐波污染。为保证电力系统的安全稳定运行,文中依据铁心分段饱和的原理设计了一种改进气隙结构的饱和铁心故障限流器。通过JMAG建立不同气隙结构的饱和铁心故障限流器仿真模型。将限流器的电流磁链关系导入MATLAB/Simulink并建立相应的仿真系统模型,从而进一步对比两种限流器模型的控制特性、谐波含量以及故障限流能力。研究结果表明,在不损失限流能力的情况下,相比于全气隙结构,改进气隙结构的饱和铁心故障限流器具有约1.5倍的电抗调节范围和较低的谐波畸变率。

关键词：故障限流器有限元分析串联补偿气隙结构优化饱和铁心谐波分析电抗器电能质量

串联补偿型限流器对10kV配电系统的影响研究

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高压电器 2014年第12期50卷 24-29,35页

作者：赵鸿飞陈伟邵方静宁嘉琦杨飞纽春萍中国电力科学研究院北京100085 西安交通大学电气学院电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 国家电网平高集团有限公司河南平顶山467000

文中围绕10 k V配电网系统,主要研究了一种串联补偿型故障限流器对电力系统的影响,该限流器由主回路串联的电容电感、与电容并联的金属氧化物避雷器、阻尼回路、反并联晶闸管以及旁路开关组成。文中首先介绍了其拓扑图和工作原理,接着... 详细信息

文中围绕10 k V配电网系统,主要研究了一种串联补偿型故障限流器对电力系统的影响,该限流器由主回路串联的电容电感、与电容并联的金属氧化物避雷器、阻尼回路、反并联晶闸管以及旁路开关组成。文中首先介绍了其拓扑图和工作原理,接着理论分析了该限流器对单机无穷大系统的影响,然后在建立的仿真模型的基础上,分别研究了在正常工作状态下以及短路状态下限流器对系统的影响。通过理论分析和MATLAB/Simulink对系统进行仿真,研究表明该限流器在正常工作时可以改善电能质量,提高线路传输能力;在短路故障时能够起到限制短路电流的作用,提高暂态稳定性。

关键词：故障限流器单机无穷大系统串联补偿暂态稳定

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辐射状配电线路串联和并联补偿的兼容性

电网技术 2015年第3期39卷 763-768页

作者：杨尚瑾许海宋晓通李欣中电普瑞科技有限公司北京市昌平区102200 北京石油化工学院信息工程学院北京市大兴区102617

长距离、重负荷的辐射配电线路受电端电压偏低,影响供电电压质量,串联补偿和并联补偿都是解决这一问题的途径。串、并联补偿的同时投入可能会产生相互抵消的效果,因此有必要对二者的兼容性进行研究。以负荷点电压随串联补偿度变化曲线... 详细信息

长距离、重负荷的辐射配电线路受电端电压偏低,影响供电电压质量,串联补偿和并联补偿都是解决这一问题的途径。串、并联补偿的同时投入可能会产生相互抵消的效果,因此有必要对二者的兼容性进行研究。以负荷点电压随串联补偿度变化曲线作为分析工具,首先分析仅末端带有负荷的辐射配电线路,得出了串、并联补偿的兼容性规律;进而通过对某66 k V配电网的仿真计算,证明该兼容性规律对带有多个负荷点的线路也具有适用性;同时,引出串联电容过补偿+并联电抗及串联电抗+并联电容过补偿的串、并联补偿配合方式,可大幅提高受电端电压。

关键词：辐射配电线路串联补偿并联补偿兼容性

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带串联补偿的输电线路纵联阻抗性能分析

西安交通大学学报 2011年第6期45卷 97-103页

作者：夏经德索南加乐罗玲梁振锋张健康何世恩西安交通大学电气工程学院西安710049

在系统分析基于串联补偿电容器下输电线路纵联阻抗性能特点和阻值特征的基础上,特别在详细分析串联补偿电容器及其附属的金属氧化物变阻器(MOV)、放电间隙等不同的运行方式在纵联阻抗产生影响的前提下,确立了纵联保护的甄别方法.由于在... 详细信息

在系统分析基于串联补偿电容器下输电线路纵联阻抗性能特点和阻值特征的基础上,特别在详细分析串联补偿电容器及其附属的金属氧化物变阻器(MOV)、放电间隙等不同的运行方式在纵联阻抗产生影响的前提下,确立了纵联保护的甄别方法.由于在串联补偿下输电线路分布电容和系统运行方式共同影响纵联阻抗的阻值,因此通过分析和计算才能确定是否需要补偿.一旦纵联阻抗幅值小于设定数值时,就可确定发生区内故障,保护将正确动作;否则,就断定在保护区内没有发生故障,保护将稳定不动.在EMTP软件的仿真中,建立了一条1 000 kV、500 km含工频串联补偿度为45%串联补偿电容器的特高压输电线路模型,进行了在各种故障下的仿真模拟,仿真结果验证了上述纵联阻抗及其算法在串联补偿环境下具有足够的稳定性和可靠性.

关键词：输电线路纵联阻抗纵联保护串联补偿

基于新型铁心控制的配电系统串联补偿故障限流装置的仿真分析

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电网技术 2013年第9期37卷 2507-2514页

作者：姚磊梅军王佳成郑建勇徐友东南大学电气工程学院江苏省南京市210096

为动态调整配电网电压,并在故障时降低短路电流水平,分析了基于铁心控制的串联补偿限流装置。该装置由固定电容、旁路断路器、氧化锌限压电阻、直流励磁铁心磁控电抗器构成。正常运行时,装置工作于串联补偿状态;故障时,迅速切换到限流... 详细信息

为动态调整配电网电压,并在故障时降低短路电流水平,分析了基于铁心控制的串联补偿限流装置。该装置由固定电容、旁路断路器、氧化锌限压电阻、直流励磁铁心磁控电抗器构成。正常运行时,装置工作于串联补偿状态;故障时,迅速切换到限流模式运行,有效限制短路电流。该装置由传统晶闸管控制的串补设备改进而来,具有输出谐波小、控制简单的特性。通过Jmag和Matlab/Simulink软件对系统进行了仿真分析,仿真结果验证了该装置设计方案的可行性。

关键词：串联补偿故障限流磁控电抗器动态调压配电网

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用于串联补偿线路的纵联距离保护改进方案

电力系统自动化 2012年第24期36卷 84-88页

作者：赵安国刘巍彭和平郑玉平国电南瑞科技股份有限公司江苏省南京市210061 State Grid Brazil Holding S.A. Rio de Janeiro-RJ 20020-080巴西

纵联距离保护在串联补偿线路的某些特殊运行情况下可能出现区外故障误动的情况。文中利用一次实际的区外故障调查,分析了电压互感器在不同安装地点对保护的影响,得出在电源容量较小的系统中,双端串联补偿线路不宜使用常规的正反方向四... 详细信息

纵联距离保护在串联补偿线路的某些特殊运行情况下可能出现区外故障误动的情况。文中利用一次实际的区外故障调查,分析了电压互感器在不同安装地点对保护的影响,得出在电源容量较小的系统中,双端串联补偿线路不宜使用常规的正反方向四边形距离继电器作为弱馈判别元件,进而给出纵联距离保护的改进措施。最后,讨论了在系统规划设计中对串联补偿电容保护级电流的选择以及串联补偿线路的保护配置。

关键词：线路保护串联补偿纵联距离保护