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针对输电塔在抗震评估中不确定性影响不明确、破坏等级划分粗略的问题,提出一种基于 Pushover 分析的输电塔结构概率能力分析方法,基于输电塔结构的力学破坏机制,划分输电塔破坏极限状态(LS1～LS4),明确了输电塔结构从功能性失效到安全性崩溃的渐进阈值.以江苏省某特高压直流输电路线为背景,对使用拉丁超立方抽样法随机生成的 300 组有限元模型进行 Pushover 分析,得到结构在不确定性条件下的响应.最后通过数据分析确定了不同极限状态量化指标,揭示了不确定性因素对极限状态指标的离散性影响.结果表明:在 LS4 阶段,ISDR 与 Umax 阈值的变异系数分别增至 21.15%与 13.72%,这证实了传统确定性方法存在着极端状态被低估的风险.
输电塔Pushover分析极限状态量化指标
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本文分析了2017 年4-5 月晋北—南京(晋南线)高压直流输电(HVDC)对安徽蒙城、嘉山两个台站地电场的干扰特征.晋南线 HVDC 干扰频发,最大干扰幅度超过地电场正常日变幅的 20 倍,干扰形态以阶跃方波为主.通过计算两台站地电场长极距不同方向的谐相关系数,得出各台站优势方位角.尽管干扰幅度极大,但蒙城站(优势方位角 NS/N45 °W)和嘉山站(优势方位角 NS/N45 °E)的优势方位角并未出现显著偏离变化,且所有测向组合(NS/EW、EW/N45 °W、EW/N45 °E)对应的方位角均保持稳定.研究结果表明,HVDC 干扰对优势方位角的影响主要取决于附加电场的均匀性,与干扰幅度和持续时间无明显关联.若干扰表现为均匀叠加的远场效应时,其对各测向的影响具备同步性,不会改变测向间的相对关系,因此优势方位角可维持稳定.该结论可为强 HVDC 干扰背景下,依托地电场优势方位角进行地震前兆异常识别工作提供重要参考.
高压直流输电地电场优势方位角谐波振幅
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针对高压直流输电系统中换相失败问题,文章采用了一种基于动态平均化理论的精细化建模方法.通过建立考虑故障工况的晶闸管整流器动态平均化模型,利用多同步坐标系对交流侧谐波分量进行解耦分析,构建了包含正、负序谐波分量的参数平均化方程.在 MATLAB/Simulink 仿真平台上对六脉波整流器进行建模与仿真验证,结果表明,所提模型在故障后 1 个周波内能够准确模拟系统暂态特性,基波和 2～7 次谐波分量的幅值误差在 1%以内,相角误差小于1°.与传统详细开关模型相比,该模型为系统级仿真提供了高效、准确的建模工具.
高压直流输电换相失败动态平均化建模
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高压直流输电、新能源送出与电网调控装备向高电压、大容量发展,使功率器件选型不再是额定参数的比较,而成为受器件特性、拓扑机理、任务工况和阀级实现共同约束的系统问题.集成门极换流晶闸管(integrated gate-commutated thyristor,IGCT)兼具晶闸管型强电导调制和主动关断能力,并具有压接封装器件短路失效后维持通流的特性.但这些特性并非在所有工况下都构成优势,其系统价值主要体现在中低开关频率、大电流长时通流、主动换相或故障开断等任务中.从器件机理出发,梳理 IGCT 在负载侧连续功率变换、发电侧连续功率变换及并网支撑、电网侧功率调控、高压直流输电换流、直流变换与直流供能、电流开断与脉冲功率应用场景中的作用,并综合论文、标准和工程资料,比较不同技术方案与技术应用阶段.IGCT 在工业中压传动已积累多项工程长期运行经验,风电、铁路供电和电网调控装备已具备产品级方案,混合换相换流阀、直流变压器电流源型直流融冰装置、直流耗能装置、直流断路器等已获得示范工程验证,其他新型换流、开断和脉冲功率方案多处于样机试验或方案探索阶段.中国已形成从器件研制到装备集成的技术链条,相关标准体系正在建立.IGCT 并非对其他全控器件的普遍替代,其规模化应用取决于驱动取能、串并联一致性、瞬态能量控制,以及长期运行和批量制造数据的共同支撑.
集成门极换流晶闸管高压大容量电力电子装备柔性直流输电电流源型换流器
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随着高压直流规模的增大,受端电力系统短路比水平逐渐逼近/越过其临界值,易导致直流换相失败等问题,威胁电力系统稳定运行.源网协同规划通过合理安排电源及线路,可有效改善系统稳定性.为此,文中提出一种计及混合多馈入直流等效短路比(ESCR)约束的源网协同规划方法.首先,根据节点电压关于无功、有功灵敏度因子与临界等效短路比(CESCR)的耦合关系,推导出CESCR的显式表达,构建ESCR约束模型.然后,通过联动源网协同规划模型、短路比评估模型、短路比约束割生成模型,提出能够自适应调整ESCR的源网协同规划模型.IEEE 24节点系统及实际区域系统的验证结果表明,CESCR能够准确表征混合多馈入直流的电压支撑能力,通过调整网络结构提高受端电力系统短路比水平,而源网协同规划方案可优化电源出力,降低运行成本.
高压直流多馈入直流协同规划等效短路比电压支撑灵敏度因子
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为揭示助交联剂含量对交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)聚集态结构与直流电气性能的调控机制,以添加不同含量助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)的 XLPE为研究对象,通过差示扫描量热法、凝胶含量测试、扫描电镜测试、直流击穿电场强度测试、热激励去极化电流测试及直流电导率测试,分析其结晶特性、交联度及直流电气性能.结果表明:随着 TAIC 含量增加,XLPE 结晶度从 35.9%降至 34.1%,熔融峰温度从 105.7℃降至 1 04.2℃,凝胶含量从 79.8%升至 84.9%;高温下直流击穿电场强度提升显著,50℃时从269.9 kV/mm升至 280.5 kV/mm,70℃时从 2 1 6.4 kV/mm升至 230.7 kV/mm,直流电导率下降为使用单一交联剂过氧化二异丙苯(DCP)试样的 33.9%;助交联剂可以通过提高交联度、引入深陷阱调控载流子行为,改善 XLPE的直流电气性能.研究结果可为高压直流电缆绝缘材料配方优化提供依据.
高压直流电缆交联聚乙烯助交联剂结晶特性交联度聚集态结构直流击穿电场强度直流电导率
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分址级联特高压直流输电系统具有独特的运行特性与保护需求.文中介绍了该系统的拓扑结构,提出了分址两个换流站各自配置独立双极区保护的原则及相应的保护判据.在双极运行且两极使用不同站的接地极线路接地的工况下,研究了双极区发生接地故障和站接地过流故障时,双极中性母线差动保护、站接地过流保护等保护在动作后无法隔离故障的问题;提出了根据接地极线路热备用情况,选择执行接地极线路转换或执行一极闭锁、另一极移相重启(站接地过流保护执行双极闭锁)的方案;此外,针对接地极线路单根开路故障,研究了接地极线过负荷保护动作执行极平衡策略后,健全接地极线路仍存在损坏风险的问题,提出了故障极执行功率回降的方案.最后,通过实时数字仿真验证了所提方案的可行性和有效性.
特高压直流换流站分址接地极线路保护故障
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直流输电换流器等电力电子装备在电力系统中的接入容量日益增长,其对系统频率强度的影响逐渐凸显.然而,直流频率限制控制(FLC)的死区和功率限幅等环节导致频率动态过程非线性特性显著,常规基于线性功频模型的方法无法准确解析系统频率响应并量化评估频率强度.为此,文中提出一种计及直流FLC非线性特性的电力系统频率响应解析方法,以准确量化评估系统频率强度.首先,建立计及FLC的共模频率模型,采用惯量-阻尼-弹性系数统一结构近似描述系统中各类型装备的调频动态.其次,根据达到FLC死区或功率限幅的时刻将频率响应划分为若干阶段,分析了各阶段中频率响应的边界条件,解析了各阶段频率轨迹.最后,综合各阶段响应,量化了频率最大偏移特征,建立频率强度指标,并分析了FLC死区、限幅等参数的影响规律.通过仿真验证了所提方法的有效性.
直流频率限制控制死区功率限幅频率强度频率响应惯量阻尼弹性系数
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考虑离子流场时,准确计算架空地线的电位是直流输电线路不停电融冰过程中融冰装置设计与操作安全评估的核心问题.针对现有方法多依赖等效电阻近似或优化等手段来处理离子流场中的悬浮电位问题,且缺乏对稳态边界物理约束的清晰界定与机理解析等研究的不足,该文基于稳态空间合成场强的分布特征,明确架空地线边界邻近区域"离子浓度为零、边界场强均指向相同法向且最小值为零"的稳态约束条件;提出以悬浮导体电荷附着量为关键变量的迭代算法,形成自洽的理论与计算框架.计算结果揭示了由合成电场作用形成的电荷近零区及其屏蔽效应,并结合已有实验数据进行了对比验证,体现所提方法的准确性与合理性.基于所提算法,计算实际工况下"牛—从"直流输电线路架空地线的悬浮电位与充电电位.结果表明:分裂导线仅内侧子导线发生电晕时,空间离子流场对地线悬浮电位的影响较小;地线充电电位与接地电阻值呈正相关,而与导线起晕场强呈负相关.该文可为直流输电线路中架空地线电位与电磁环境评估等提供参考.
高压直流离子流场悬浮电位充电电位架空地线
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换流变压器是高压直流输电系统的关键设备,其故障演化过程具有非线性和强耦合特征.针对运维文本数据利用不足和诊断过程缺乏可解释性的问题,提出一种可解释知识图谱推理方法(IKGR).首先,采用ALBERT-BiLSTM-CRF从检修记录和故障报告等非结构化文本中抽取实体,并依据图谱模式层和物理因果约束组织关系三元组,构建换流变压器故障溯源知识图谱.其次,设计双智能体强化学习推理模型,引入软奖励机制,并利用短期同策略轨迹缓冲区同步更新双智能体参数,实现多跳故障溯源.实验结果表明,IKGR的根因排序指标Hits@10达到94.8%,并可生成包含设备部件、故障状态、保护动作和试验方法的推理路径,为换流变压器故障处置和运维决策提供路径级解释.
换流变压器故障溯源知识图谱双智能体强化学习可解释人工智能
