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站用10 kV系统中性点接地方式对避雷器地电位升安全限值的影响

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高电压技术 2024年第4期50卷 1499-1507页

作者：鲁海亮王会武李志忠谭波李伟李元杰武汉大学电气与自动化学院武汉430072 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院西安710100 中国电力科学研究院有限公司武汉430074

随着电网容量变大和新型电力系统的发展,站用10 kV系统中性点接地方式发生改变,仍沿用系统中性点不接地方式下避雷器耐受接地网地电位(U_(GPR))升高的安全限值可能会导致避雷器在其他接地方式下出现安全事故。采用电磁暂态程序ATP-draw... 详细信息

随着电网容量变大和新型电力系统的发展,站用10 kV系统中性点接地方式发生改变,仍沿用系统中性点不接地方式下避雷器耐受接地网地电位(U_(GPR))升高的安全限值可能会导致避雷器在其他接地方式下出现安全事故。采用电磁暂态程序ATP-draw可以搭建不同中性点接地方式下U_(GPR)反击避雷器的模型,通过校核避雷器在U_(GPR)作用下动作过程中的吸收能量,得到了中性点接地方式对避雷器耐受U_(GPR)安全限值的影响规律:中性点不接地时,避雷器耐受U_(GPR)安全限值为10~23 kV,随线路对地电容变大而减小;中性点经消弧线圈接地时,U_(GPR)在消弧线圈和线路对地电容的串联回路中产生振荡,导致避雷器耐受U_(GPR)安全限值更低,安全限值主要由脱谐度与阻尼率决定,典型值为8~9.5 kV;中性点经电阻接地时,U_(GPR)大部分耦合至高压母线,使避雷器耐受U_(GPR)安全限值更高,并随线路对地电容和中性点电阻的增大而减小,大电阻接地工况下的典型值大于15 kV,小电阻接地工况下的典型值大于25 kV。

关键词：地电位升安全限值避雷器中性点接地方式反击站用电系统

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基于混频电源运行的模块化多电平矩阵式换流器阀段试验系统

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电力系统自动化 2024年第14期48卷 167-175页

作者：杨晨谢晔源段军王宇任铁强张君君南京南瑞继保电气有限公司

模块化多电平矩阵式换流器（M3C）是目前柔性低频输电系统完成频率变换的主要电力电子设备。M3C包含9个桥臂，应用在高压大功率场合的串联模块数目众多，对其设备子模块的生产提出了特殊试验需求。在M3C桥臂稳态电压和电流分析基础上，... 详细信息

模块化多电平矩阵式换流器（M3C）是目前柔性低频输电系统完成频率变换的主要电力电子设备。M3C包含9个桥臂，应用在高压大功率场合的串联模块数目众多，对其设备子模块的生产提出了特殊试验需求。在M3C桥臂稳态电压和电流分析基础上，设计了一种应用于数个串联桥臂子模块（阀段）的对拖运行试验系统，可对其进行等效功率运行测试，以辅助M3C设备的生产和出厂测试。提出了对拖试验系统的控制策略，搭建了由两组4个串联子模块构成的阀段对拖试验系统，进行了相关试验验证。试验结果表明，所提出的试验系统能够满足M3C桥臂串联子模块的等效功率运行试验，并且对电源功率消耗要求不高。

关键词：高压直流输电低频输电模块化多电平矩阵式换流器换流阀混合频率

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考虑生产安全的工业园区联络线功率平滑策略

上海交通大学学报 2024年第6期58卷 941-953页

作者：徐箭余青芳廖思阳柯德平孙元章武汉大学电气与自动化学院武汉430072

高比例新能源接入工业园区已成为高耗能工业负荷低碳转型的主要途径,而联络线功率剧烈频繁波动是园区低碳转型的关键问题.因此,提出一种考虑生产安全的工业园区联络线功率平滑策略.首先,分析电解铝和矿热炉的可控设备控制模型,构建基于... 详细信息

高比例新能源接入工业园区已成为高耗能工业负荷低碳转型的主要途径,而联络线功率剧烈频繁波动是园区低碳转型的关键问题.因此,提出一种考虑生产安全的工业园区联络线功率平滑策略.首先,分析电解铝和矿热炉的可控设备控制模型,构建基于联络线功率波动反馈的工业负荷功率闭环反馈控制模型.考虑工业生产核心影响因素,构建温度状态指标模型,形成考虑工业生产核心因素的典型工业负荷需求侧响应惩罚成本模型,并以工业生产的惩罚成本最小为优化目标,将控制目标分配至各工业负荷.最后,构建基于云南电网文山区域网架的MATLAB在线计算和RTDS仿真实时交互算例,结果表明,该算法自适应更新生产设备温度,有效降低功率调节对生产的影响,且联络线购电成本可降低36.4%.

关键词：新能源功率波动平抑高耗能工业负荷生产安全边界温度状态指标模型

基于风速概率分布与风切变指数的直流输电线路离子流场数值模拟方法

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电工技术学报 2024年第9期39卷 2907-2915页

作者：岳国华杜志叶蔡泓威修连成武汉大学电气与自动化学院武汉430072

特高压直流(UHVDC)输电线路下方的离子流场是电磁环境的重要评估指标之一。风速作为常见也是影响较大的因素之一,有着明显的地域特点。为了避免资源浪费,在对地高度设计时,应考虑到不同地区的风速分布差异,而不是用过大裕度换取安全度... 详细信息

特高压直流(UHVDC)输电线路下方的离子流场是电磁环境的重要评估指标之一。风速作为常见也是影响较大的因素之一,有着明显的地域特点。为了避免资源浪费,在对地高度设计时,应考虑到不同地区的风速分布差异,而不是用过大裕度换取安全度。为此,该文提出一种基于风速概率分布与风切变指数的输电线路离子流场数值模拟方法。该方法通过待计算地区的风速数据构建Weibull风速概率分布函数模型,选择风速数据在95%以内的最大临界风速作为参考值,考虑风速传感器的安装高度,根据风切变指数计算场域不同高度处的风速分布,作为离子流场计算中不同高度节点的风速输入量。结果表明,引入风切变指数后的离子流密度与合成电场强度误差分别下降了16.2百分点和3.8百分点,明显优于传统固定风速模型。并以昆明地区某±800kV直流输电线路为例,采用该方法进行了计算。该方法能够有针对性地考虑输电线路所处区域的风速影响,特别是在高海拔高风速地区,可为输电线路在合成电场安全限值下的对地高度设计提供参考依据。

关键词：特高压直流离子流场 Weibull分布风切变指数数值模拟

面向两个细则考核的风-储场站日前-日内两阶段功率优化上报策略

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电工技术学报 2024年第1期39卷 135-153页

作者：吴浩天柯德平刘念璋方珂郑景文武汉大学电气与自动化学院武汉430072 国网江苏省电力有限公司南京供电公司南京210019 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院武汉430077

针对两个细则考核风功率上报准确率的问题,提出一种可有效降低风-储场站风险考核电量的日前-日内两阶段功率优化上报策略。首先,提出面向两个细则的风-储场站日前-日内功率协同上报框架;然后,以期望考核电量最小化为目标,建立计及储能... 详细信息

针对两个细则考核风功率上报准确率的问题,提出一种可有效降低风-储场站风险考核电量的日前-日内两阶段功率优化上报策略。首先,提出面向两个细则的风-储场站日前-日内功率协同上报框架;然后,以期望考核电量最小化为目标,建立计及储能调节的日前-日内两阶段风-储功率优化上报模型,模型中,日前、日内风功率场景集通过基于预测误差分箱的Cornish-Fisher级数与Cholesky分解法生成;最后,针对模型的多重非线性特征与不同时间尺度的求解效率要求,制定基于小步长线性化迭代的求解算法。算例仿真结果表明,相较其余上报策略与求解算法,该文提出的日前-日内协同上报策略及相应算法有效地提升了上报准确率及求解性能。

关键词：两个细则风功率上报日前-日内协同优化时间相关性储能调节

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基于扰动补偿的磁悬浮转台分数阶滑模控制

西南交通大学学报 2024年第4期59卷 766-775页

作者：许贤泽宋明星龚勇兴徐逢秋王递进隋博文郭清泉武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 华为技术有限公司上海200120 云南海力特电气自动化有限公司云南昆明650000

针对存在非线性、耦合性和不确定性的磁悬浮转台的高精度运动控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的分数阶滑模控制方法以提高跟踪精度.首先,基于系统电磁力模型和动态解耦方法,构建六自由度磁悬浮转台系统动力学模型;其次,设计非线... 详细信息

针对存在非线性、耦合性和不确定性的磁悬浮转台的高精度运动控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的分数阶滑模控制方法以提高跟踪精度.首先,基于系统电磁力模型和动态解耦方法,构建六自由度磁悬浮转台系统动力学模型;其次,设计非线性干扰观测器,对包含系统误差、六自由度间耦合项和外界干扰的集总扰动进行估计,证明了估计误差有界且可调节到任意小;然后,在离散域提出了一种分数阶滑模面,采用分数幂函数替代传统符号函数来抑制抖振,引入分数阶微积分来减小跟踪误差;最后,设计有限时间收敛的分数阶滑模控制策略,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明闭环系统稳定性.实验结果表明:与整数阶滑模控制方法相比,采用所提方法,2个水平自由度和绕竖直方向旋转自由度对三角波的跟踪误差均方根分别减小了12.8%、16.8%和23.7%,最大跟踪误差分别减小9.26%、13.00%和33.20%;跟踪圆形轨迹时,2个水平自由度的跟踪误差均方值分别减小6.39%和12.40%,最大跟踪误差分别减小9.90%和12.10%.

关键词：磁悬浮转台分数阶微积分滑模控制非线性干扰观测器轨迹跟踪

变权-混合决策评估的复合功能并网逆变器多目标协同优化控制方法

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中国电力 2024年第3期57卷 113-125页

作者：杨帆卫水平任意陈秭龙乐健广州电力设计院有限公司广东广州510075 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072

复合功能并网逆变器(multi-functional grid-connected inverter,MFGCI)在完成功率输出的同时,具备解决配电网中多种电能质量问题的能力,但该能力往往受其可用于电能质量治理的补偿容量的限制。以MFGCI的控制结构为基础,给出了无锁相环... 详细信息

复合功能并网逆变器(multi-functional grid-connected inverter,MFGCI)在完成功率输出的同时,具备解决配电网中多种电能质量问题的能力,但该能力往往受其可用于电能质量治理的补偿容量的限制。以MFGCI的控制结构为基础,给出了无锁相环补偿指令电流及并网跟踪电流指令,提出了基于变权-混合决策评估的多目标协同优化方法,以更好适用于因新能源不确定性及非线性负荷接入导致的电能质量指标波动问题。构建了以电能质量补偿效果最佳和所需补偿容量最小的多目标函数,采用基于多目标人工蜂鸟算法(multi-objective artificial hummingbird algorithm,MOAHA)更新机制的优化算法,求解补偿各电能质量问题的最优容量分配系数,并通过多种场景下仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。

关键词：电能质量复合功能并网逆变器协同优化变权-混合决策多目标人工蜂鸟算法

基于多物理场耦合的大容量干式空心并联电抗器温度场仿真研究

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高压电器 2024年第8期60卷 120-128页

作者：沈霈宸赵彦珍朱世力郑莉军门国雄西安交通大学电气工程学院西安710049 陕西合容电气集团有限公司西安710018

干式空心电抗器的温度场研究对电抗器的设计和制造至关重要。文中对大容量干式空心并联电抗器,采用电磁—流热多物理场耦合方法,考虑了温度对铝导线电导率的影响,建立了包含星型架、撑条和包封绝缘的三维电抗器有限元仿真模型。对于110... 详细信息

干式空心电抗器的温度场研究对电抗器的设计和制造至关重要。文中对大容量干式空心并联电抗器,采用电磁—流热多物理场耦合方法,考虑了温度对铝导线电导率的影响,建立了包含星型架、撑条和包封绝缘的三维电抗器有限元仿真模型。对于110 kV输电系统中BKGKL-40000/110电抗器进行了仿真分析,分析结果表明电抗器温度分布总体呈现上高下低的趋势,在电抗器上部中心的空气流速最高,将结果与试验测温结果相比较,两者较为接近,说明了仿真方法的准确性。此外,对加设防雨罩后的电抗器仿真结果进行了分析比较。通过分析电抗器的温度分布特点,为干式空心并联电抗器的设计与制造提供参考。

关键词：干式空心并联电抗器温度场有限元仿真多物理场耦合

高压大功率SiC MOSFETs短路保护方法

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高电压技术 2024年第4期50卷 1583-1595页

作者：汪涛黄樟坚虞晓阳张茂强骆仁松李响南京南瑞继保电气有限公司南京211102

碳化硅(SiC)MOSFETs短路承受能力弱,研究其短路保护方法成为保障电力电子设备安全运行的重要课题。现有方法大多围绕低压小功率SiC MOSFETs,然而随着电压和功率等级的提升,器件特性有所差异,直接套用以往设计难以实现高压大功率SiC MOSF... 详细信息

碳化硅(SiC)MOSFETs短路承受能力弱,研究其短路保护方法成为保障电力电子设备安全运行的重要课题。现有方法大多围绕低压小功率SiC MOSFETs,然而随着电压和功率等级的提升,器件特性有所差异,直接套用以往设计难以实现高压大功率SiC MOSFETs的快速、可靠保护。该文首先详细研究了几种常用短路检测方法;其次基于高压大功率SiC MOSFETs器件特性,深入对比分析了不同短路检测方法的适用性,提出一种阻容式漏源极电压检测和栅极电荷检测相结合的短路保护方法;最后搭建了实验平台验证所提方法的可行性。结果表明,提出的方法在硬开关短路故障(hard switching fault,HSF)下,保护响应时间缩短了1.4μs,短路能量降低了62.5%;且能可靠识别负载短路故障(fault under load,FUL)。

关键词： SiC MOSFETs 高压大功率短路保护器件特性漏源极电压栅极电荷

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