Carbon emission reduction, as one of the core drivers of energy transformation, can effectively promote clean energy development and mitigate the global greenhouse effect. In the context of the development of the global energy internet, large-length HVDC cables for long-distance and cross-regional power transmission occupy an essential position in the power internet. However, the accumulation of electric charges in the large-length HVDC cables is inevitable, and would threaten the safe operation of the cables, reduce their service life and might even cause insulation fault. Therefore, it is indispensable to study the electric charges in large-length HVDC cables. This article provides a brief overview of electric charge generation, measurement and dissipation in HVDC cables, and summarizes the important research issues in recent years, which can provide informative guide for both online monitoring and life assessment of large-length HVDC cables.
Auxiliary power system of substation is the key to ensure the safe and stable operation of substation,but the leakage current in the cable may cause serious accidents such as channel fire.And the fixed monitoring device has many disadvantages,such as high cost and difficult popularization.Aiming at the problem of accurate detection of leakage current of auxiliary power system,a new leakage current detection system of auxiliary power system is developed.This system is composed of multiple wireless acquisition terminals and has the functions of multi-channel synchronous acquisition,automatic data communication,current vector sum calculation,which can realize the accurate detection of leakage current and the accurate positioning of defects in auxiliary power system,so as to eliminate the potential accidents in time.In order to verify the effectiveness and accuracy of the proposed system,the actual detection is carried out in the substation site,and many potential current leakage problems in auxiliary power system are found and processed.The results show that this system can quickly,effectively and accurately detect the operation of auxiliary power system and is helpful to ensure the safe and stable operation of substation,which has high economy and practicability.
The hybrid cascaded ultra-high voltage direct current (UHVDC) transmission system, which combines the advantages of the line commutated converter (LCC) based and modular multilevel converter (MMC) based UHVDC system, has good engineering prospects. In this topology, the rectifier side adopts LCCs, and the inverter side adopts an LCC connected in series with three paralleled MMCs. In this paper, the mechanism of unbalanced current among the paralleled MMCs induced by commutation failures of LCC is analysed. Firstly, the cause of unbalanced current is explained by combining the control strategy and the change of the inverter equivalent topology after commutation failures. Furthermore, the main factors affecting the unbalanced current are analysed, including the smoothing reactor, the constant current control on the rectifier side and the voltage dependent current order control (VDCOL). Finally, the validity of the mechanism analysis is verified by simulations based on PSCAD/EMTDC platform. The technical route and key points of limiting unbalanced current are also put forward.
以汶川地震强震区岷江干流及渔子溪沿岸的 42 个泥石流为研究对象,提取泥石流流域中物源存储量、暴发频率、流域面积等 7 个重要因子,运用CRITIC法建立电网降雨诱发泥石流灾害识别模型,将识别结果划分三级:15 条泥石流流域属于高易发性泥石流灾害;11 条泥石流流域属于中易发性泥石流灾害;16 条泥石流流域属于低易发性泥石流灾害.然后,选取研究区内 26 条泥石流曾经一次冲出物源量来验证电网泥石流灾害识别模型的可行性.最后,通过ARCGIS平台生成电网泥石流灾害易发生分区图.
针对目前没有成熟的交流电缆中间接头载流量校核方法,搭建了土壤直埋 110 kV电缆中间接头和电缆本体稳态载流量三维仿真模型,利用有限元对比研究环境温度、土壤导热系数和敷设深度对电缆中间接头和本体稳态载流量的影响规律.结果表明:在不同环境温度、土壤导热系数和敷设深度下,电缆中间接头载流量始终小于电缆本体载流量,土壤导热系数为 0.5 W·(m·K)-1、环境温度为 293 K以及敷设深度为 1.75 m时的中间接头载流量相较于相同条件下的本体载流量减小了 10.8%.因此,如按照电缆本体载流量校核电缆载流能力,将导致中间接头主绝缘处于加速热老化状态.为确保电缆长期稳定运行,建议以本体载流量确定电缆载流时应留有一定裕度.
计及储能系统分时电价峰谷价差套利,提出了综合能源系统的供热/冷、供电策略,并以此作为经济配置模型的内层仿真优化内核.基于全寿命周期理论和策略性仿真优化内核,建立了综合能源系统双层规划模型:外层兼顾综合能源系统经济与环境效益,以系统年总规划成本最小为优化目标;内层优化模型采用年仿真时域(8760 h)以增强电源侧发电出力与用能侧负荷的匹配特性,提升配置结果的有效性和经济性.运用增强精英保留遗传算法调用内层仿真优化内核对双层配置模型仿真求解,算例分析验证了所提出的综合能源系统策略性经济配置方法的有效性,并探讨了适合配置储能系统能源套利的临界峰谷电价差,可为相关工程项目提供项目前期分析参考.
为了从根本上解决电网二次设备核心芯片"卡脖子"问题,全面支撑变电站"无人值守+集中监控"业务需求,新一代自主可控变电站采用"自主可控、安全可靠、先进适用、集约高效"的原则,从设备软硬件方面全面自主设计可控.为更好建立新一代自主可控变电站,研究分析了二次系统的联动控制策略.首先,从联动控制所需基础技术分析,介绍自主可控新一代变电站辅助设备联控策略的总体框架,分析变电站辅助设备联动控制的总体功能;然后,通过梳理辅助设备联控类型,将联控策略分为主辅联动、子系统间联动和子系统内部联动三大策略,并结合具体案例对联动控制进行阐述;最后,对变电站辅助设备联动控制策略进行总结和展望.
电力企业的安全管理是一项极端复杂的系统工程,人身、设备、电网和信息安全等多方面因素都决定着电力企业安全稳定运行.各电力企业相继开展了安全风险管控工作,但主要针对单一风险进行识别、评估与控制,无法评价电力企业面临的综合安全风险.为此,提出以安全风险控制能力为聚焦点,采用模糊结果集方法构建电力企业综合安全风险管控评价模型,全面反映出电力企业在人身、电网、设备、信息等各方面安全风险综合控制能力,清晰指出了电力企业安全管理薄弱点.控制能力评价模型可为电力企业综合安全风险防控管理提供参考.
针对一起在运110kV变压器的绕组变形故障进行检测与分析.首先,通过电容量、短路阻抗、频响曲线检测初步分析变压器绕组变形情况;然后,通过变压器解体检查及绕组材质检测分析了造成事故的原因;最后,针对该故障提出了针对性的整改措施.
为了准确预测电力负荷并提高电力系统调节和调度的灵活性、准确性,提出了基于差分自回归滑动平均和长短期记忆神经网络的短期负荷联合模型预测方法,以避免单一预测模型可能难以满足预测准确需求的情况.首先,使用差分自回归滑动平均和长短期记忆神经网络单一模型对短期电力负荷开展预测;然后,使用改进的粒子群优化算法对联合模型权重进行寻优;最后,利用最优权重将单一模型预测结果进行合并得到最终的预测结果.验证结果表明,所建立的联合模型能够对短期电力负荷进行准确的预测,且联合模型的预测精度要优于差分自回归滑动平均、长短期记忆神经网络和BP神经网络等单一模型,具有一定的工程应用价值.
伴随着建筑总量的不断攀升,建筑电气化已经成为中国建筑业实现"双碳"目标的关键所在.针对现有文献较少关注建筑电气化率测算和预测的不足,结合建筑电气化率的定义,从建筑业终端电气化率和建筑业终端运行电气化率两个方面构建了测算公式.在完成 2010-2020 年四川省建筑电气化率测算的基础上,运用长短期记忆模型,对2021-2030 年四川省建筑电气化率进行了预测.研究结果可为四川省建筑业电气化水平的评估及其"双碳"方案的实现提供有益参考.
对一起110kV GIS盆式绝缘子局部放电的异常信号,综合利用特高频、超声波、气体成分分析以及GIS重症监护系统等多手段进行了检测和分析,并通过时差定位精确锁定了放电源位于隔离开关气室.结合特高频图谱特征以及放电源的定位位置,判断该气室盆式绝缘子附近存在绝缘类放电.经开罐检查,该气室内盆式绝缘子与隔离开关导电杆之间的胶合处存在烧蚀痕迹,胶合处的装配工艺不良使得该部位出现毛刺以及气隙,形成不均匀强电场导致局部放电.该起盆式绝缘子放电是一起较为典型的绝缘类放电案例,可以为今后类似异常情况的分析处理提供了借鉴与参考.
海上风电柔性直流送出是目前柔性直流输电领域的研究热点,损耗是柔性直流换流站的一个重要技术指标,关系着柔性直流系统的输电效率和换流阀的设计.针对输电容量为 1000 MW的海上风电柔性直流送出换流站MMC换流阀损耗特性,研究了换流阀损耗的计算方法和关键计算参数的获取方法,计算得到了换流阀损耗的组成和±320 kV/1000 MW海上风电柔性直流送出工程送/受端换流站换流阀的损耗率.同时,研究了联接变压器阀侧三次谐波注入、换流器调制比和直流极线电压对换流阀损耗率的影响,结果表明:在联接变压器阀侧注入三次谐波和增大换流器调制比可减小换流阀损耗率;在相同输送容量的前提下,增大直流极线电压可减小换流阀损耗率.
针对目前电力作业现场安全监督过度依赖于人工、自动化智能化程度低,从智能安全监督的监督内容、方法以及监督算法上展开研究,并基于深度感知摄像头、图像识别、机器学习等技术,实现了对作业现场人员安全生产行为的实时监视和智能预警,能大幅提高作业现场安全管控的自动化与智能化水平以及对作业现场行为违章的威慑力,其研究成果在多个变电站、换流站以及实验室等典型作业场景下得到成功应用,显著提升了作业现场安全生产水平.
角钢塔普通螺栓施工过程中规定了其施工紧固扭矩的下限值,但在抗剪设计时没有考虑施工紧固扭矩所产生的预紧力对其抗剪承载力的影响,计算表明目前的紧固扭矩值会使得设计偏于不安全.结合钢结构基本原理推导了输电塔普通受剪螺栓在预紧力作用下的抗剪剩余承载力比的计算方法,并结合精细化数值模拟论证了预紧力对普通螺栓抗剪承载力的影响.研究表明,预紧力越大,螺栓的抗剪承载力削弱越明显,近似呈二次抛物线关系;最终依据预紧力和抗剪承载力之间的关系,推荐了输电塔普通抗剪螺栓的紧固扭矩值,为工程设计提供了设计依据.
利用等离子体进行材料表面处理,其电子温度和电子密度会对材料表面的活性成分产生重要影响.为研究等离子体射流电子温度和电子密度,采用针-环电极结构搭建等离子体放电及光谱诊断试验平台,在大气中实现稳定等离子体射流;利用光谱仪采集氩等离子体的光谱数据,分别采用玻尔兹曼曲线斜率法和斯塔克展宽法计算,并对比分析等离子体射流尖端、射流尖端有无铜箔时等离子体射流的不同轴向位置、铜箔到射流喷口不同距离时射流作用在铜箔表面的电子温度和电子密度变化规律.结果表明:输入电压升高会导致电子温度升高,电子密度降低;等离子体电子温度随轴向距离增加而降低,电子密度随轴向距离先略微升高然后降低.尖端放置铜箔会在一定范围内对电子温度电子密度数值产生影响.当铜箔到射流喷口距离增加时,铜箔表面电子温度先上升后下降,电子密度先下降后上升.且外施电压增加,电子温度达到最大值的位置和电子密度达到最小值的位置到喷口距离越来越远.
基于新能源发电技术的快速发展,新能源发电所占比例呈逐年增大的趋势.新能源通过逆变装置接入后会给电力系统注入谐波,当其大规模并网后谐波含量丰富,可能会有谐振过电压的潜在风险.首先,针对光伏并网系统建立谐波数学模型,对单个新能源场站接入系统进行谐波分析,分析逆变器参数、线路参数及电网等效阻抗对谐振后系统电压产生的影响;然后,对多个新能源接入系统进行谐波分析,探究新能源不同规模接入时系统谐振变化规律及对系统电压造成的影响.
针对城市电网直流偏磁主变压器中性点安装隔直装置后,导致周围其他主变压器中性点直流增加出现直流偏磁这一现象,提出研究隔直装置安装位置对城市电网主变压器直流偏磁电流分布的影响.考虑地铁回流系统结构、换乘站综合接地系统连接特征以及地铁和城市电网空间、电气连接关系,基于CDEGS仿真软件建立西南某城市电网及地铁网络耦合模型.在此基础上,仿真分析了不同类型变电站安装隔直装置后,电网变电站主变压器直流偏磁电流幅值变化特征.分析结果表明,为地铁主变电所供电的 220 kV变电站安装隔直装置后,与其直连的变电站主变压器直流偏磁电流总量减少超过 15%,能够显著抑制直流偏磁电流,为城市电网变电站隔直装置安装位置确定提供理论依据.
C4F7N/N2混合气体是目前潜在替代SF6 的绝缘介质之一.C4F7N/N2 混合气体分解与复原过程的研究,对于深入了解该混合气体的熄弧性能具有重要意义.首先,模拟C4F7N/N2混合气体在 0.3～30 kK热平衡条件下分解产物粒子浓度的变化;然后,确立C4F7N/N2 混合气体的分解路径及粒子种类并计算出各反应的正、逆向速率常数;最后,引用 0.1 MPa下C4F7N/N2 混合气体弧后温度衰减曲线,作为模拟弧后C4F7N/N2 混合气体复原过程中的温度变化数据,通过Chemkin软件计算弧后C4F7N/N2 混合气体各粒子的复原过程.模拟结果表明:弧后温度在 10 kK以上时C4F7N和N2 在 8～10 ms内完全分解,以C、N、F、CF2C、CFCF、NF、CN等粒子和自由基的形式存在;弧后温度降低至2kK左右,N2 复合至摩尔分数约 70％左右,而C4F7N未见复合.
西藏太阳能资源丰富,提升光伏应用水平对于提高电力保障能力,构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义.针对西藏高原地区极端条件造成的地区电网电源供电能力不足、光伏利用小时数较低以及电网安全稳定性影响较大等问题,以海拔 4700 m的西藏当雄羊易 10 MW光伏电站配套储能项目为例进行了研究.首先,研究了高海拔电池储能系统的设计方法,提出了储能变流器的高海拔修正策略和降容选型原则,分析了电池系统的热管理设计方法;然后,对光储控制系统架构和控制策略进行了详细阐述分析;最后,结合政府保供政策和投资运维费用,对该项目储能系统的经济性进行了分析评价.研究结果可为高原地区光伏配套储能系统的设计提供参考.
