摘要：表面电荷积聚特性主要集中在平板试样、盆式绝缘子,对GIL设备用三支柱绝缘子表面电荷积聚特性鲜有报道。文中以实际550 kV GIL三支柱绝缘子为试品,建立三支柱绝缘子三维测量试验平台,采用电容探头法,改变电压幅值、加压时间、粗糙度,试验获取三支柱绝缘子表面电荷积聚规律。结果表明:交流电压作用下GIL三支柱绝缘子支柱区域积聚的电荷密度较小,而腹部区域积聚的电荷密度较大;提高试验电压幅值、延长试验电压作用时间、增大支柱绝缘子表面粗糙度,均可增加GIL三支柱绝缘子表面电荷密度;一定条件下,交流电压下随着表面电荷的积聚,500 kV三支柱绝缘子沿面闪络电压减小约9.6%。文中研究可为GIL设备三支柱绝缘子设计优化及设备运维提供一种解决问题的思路。

摘要：换流变压器油纸复合绝缘中的多层不等间距油隙结构对油中电场及界面电荷的影响尚不明确。该文利用Kerr电光效应,获得不同外施电压下典型双层油纸复合绝缘模型油中电场分布及油纸界面电荷积聚特性,揭示“高油中场强”及“宽油隙间距”联合作用下的“油隙间距效应”。研究表明:1)当油中场强较低时,正极性侧油中场强始终较高;2)当外施电压增加至+25 kV,随着上/下油隙间距之比由1:5增大到4.5:1.5,正极性侧油中场强逐渐降低,超过该比例后出现场强分布“反转”;3)明确了相邻油隙场强分布“反转”的阈值:即间距比3:1时油中场强阈值1.00 kV/mm,间距比≥5:1时场强阈值降至0.55 kV/mm;4)宽油隙为离子解离提供了更多的油中初始电荷,且高场强加剧了电荷解离/复合现象,导致宽油隙侧的油纸界面电荷数量增加,超过“极性效应”影响,增强了对侧油隙场强。研究结果可为换流变压器油纸绝缘结构设计优化提供相关理论依据和技术支持。

摘要：由传统电网换相换流器(line-commutated-converter,LCC)和电压源换流器(voltage source converter,VSC)构成的混合型高压直流输电(hybrid-HVDC),结合了LCC和VSC的优势,是一种新型拓扑,具有广泛的应用前景.研究了整流侧采用VSC,逆变侧采用LCC的混合直流输电系统,建立了其数学模型.针对其逆变侧LCC易发生换相失败的情况,设计了新的抑制换相失败的协调控制策略,即在整流侧VSC采用定直流电压控制的基础上设计低压限压控制,逆变侧LCC采用包含低压限流的定直流电流控制的基础上加入定关断角备用控制.在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下进行了正常和故障情况下的仿真,对比采用基本的控制策略和新的协调控制策略时系统的故障特性,验证了所设计的控制策略可以有效降低换相失败发生的概率,而且可以改善混合直流输电系统的故障恢复特性.

摘要：针对固态变压器用电感集成式大容量高频变压器进行优化设计,分析了高频变压器漏电感参数、磁芯高频损耗、绕组高频损耗以及温升的计算方法。在此基础上,利用自由参数扫描法建立了大容量高频变压器优化设计流程。按照最优设计方案制作了一台5kHz/10kW纳米晶磁芯高频变压器模型,并对其参数进行实验测试。将解析设计与有限元仿真和实验测量结果进行对比,结果表明模型漏电感、交流电阻和磁芯损耗的相对偏差分别为2.85%、1.49%和5.35%,验证了所提设计方法的有效性。

摘要：高压直流断路器(high voltage direct current circuit breaker,HVDC CB)是构建直流电网的核心元件。能量吸收支路(energy absorption path,EAP)因具有吸收剩余能量,抑制过电压等作用,成为HVDCCB中必不可少的部分。以EAP所处HVDCCB类型的不同为依据,对国内外已有研究进行归纳整理,进而探究EAP能量吸收的特性;并对3种不同类型HVDCCB中EAP的能量吸收过程进行仿真分析和横向对比。同时,针对EAP设计中吸能元件具备的辅助功能,即限压、限流功能和时序控制功能,分别进行阐述,并验证其有效性。最后,以直流电网为应用场景,介绍了2类不同形态HVDC CB中的EAP设计。在总结现有EAP的设计方法的基础上,指出设计发展的瓶颈,并对未来研究趋势进行展望。

摘要：建立混合仿真机电系统多端口接口等效电路模型,给出等值阻抗,求取及正、负序阻抗不等情况下的修正方法。详细分析多端口下混合仿真误差机理,在此基础上提出包括戴维南电动势预估、变步长交互等精度改善技术。采用端口解耦处理与基于自组织竞争神经网络的端口聚合方法,克服了端口数目增多带来的接口建模维数灾问题。基于RTDS实时仿真平台,设计了以RTDS/CBuilder自定义模块作为接口形式的多端口接口实现方案。最后,分别搭建了某区域电网验证系统与某地区含7回直流的复杂交直流电网应用系统,进行典型案例测试,对比全电磁仿真结果,验证了多端口接口模型与接口实现方案的可行性及有效性。

摘要：为研究不同拓扑结构混合直流输电系统的特性,设计并研制了由电网换相换流器(LCC)和电压源换流器(VSC)共同构成的混合直流输电实验平台,该平台不仅可以灵活构建多种混合直流拓扑结构,而且其控制系统架构也同样适应于多种混合直流拓扑的系统控制需求。首先,设计了混合直流输电实验平台主电路系统与控制系统的结构与功能,构建了由系统级控制和阀基控制器组成的通用控制器架构。然后,开发调试了控制系统的通信规约与核心算法程序。最后,以LCC整流-VSC逆变型混合直流输电模式为例,在稳态工作条件下进行了直流电流与电压阶跃的实验。实验结果验证了实验平台整体设计的合理性以及良好的稳态特性,对混合直流输电相关的实验研究有重要的意义。

摘要：针对柔性直流(VSC-HVDC)输电系统的稳定性问题,分析了矢量控制对VSC-HVDC系统稳定性的影响。针对存在的不稳定性现象,在基于趋近律的滑模电流控制(SMCC)下对VSC-HVDC的内环矢量电流控制进行了设计。同时针对基于指数趋近律的SMCC存在稳态抖振较大的不足,提出了一种适用于VSC-HVDC的基于组合趋近律的SMCC策略,分析了该策略对系统小干扰稳定性的影响。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了VSC-HVDC的仿真模型,对设计的基于组合趋近律的SMCC策略进行仿真验证。结果表明:设计的基于组合趋近律的SMCC相比于基于指数趋近律的SMCC减小了稳态时的抖振,同时SMCC对系统小干扰稳定性的影响可等效为一个内环比例系数随时间变化的比例环节,可消除传统矢量控制内环积分系数较小引起系统不稳定振荡的现象。

摘要：该文推导了电压源换流器型高压直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)在频域下的多输入–多输出传递函数矩阵模型,通过分析逆变及整流工作模式下VSC不同控制回路被控对象传递函数的右半平面(righthalfplane,RHP)零点分布规律,分析研究RHP零点对VSC不同控制回路自身稳定性的影响;在此基础之上,基于单通道分析设计方法,定量评估逆变及整流工作模式下VSC不同控制回路之间交互作用的强度,对比分析不同控制回路间交互作用对VSC-HVDC系统稳定性的影响;仿真结果验证了理论分析结论的正确性。

摘要：当逆变侧交流系统发生故障引发换相失败时会导致送端母线出现过电压,特别是针对于弱送端交流电网,其过电压情形更加严重。提出了一种基于晶闸管全桥耗能子模块(thyristor full bridge power-consumption sub module,PCT-FBSM)的直流斩波器(DC Chopper)拓扑结构,可以有效地抑制由换相失败引发的送端暂态过电压。文中首先分析了DC Chopper抑制过电压的机理,介绍了DC Chopper子模块的6种工作模式,然后设计了子模块在不同工况下的控制策略,并提出了子模块参数的设计方法,最后在PSCAD/EMTDC环境中搭建了相应的仿真模型,对所提拓扑结构对暂态过电压的抑制效果以及系统的运行特性进行了仿真分析,仿真结果表明所提DC Chopper可以有效抑制弱送端电网的暂态过电压。