电力线路是电能输送的载体,是电网的基础。我国电力需求快速增长,装机容量2020年超过15亿千瓦,其中清洁能源达5.7亿千瓦,每年可减排二氧化碳13.8亿吨。我国风电、水电等资源所处地理位置远离负荷中心,电力输送通道问题是制约我国电力发展的重大问题之一。密集的输电线路严重影响景观和自然,同时线路电磁环境问题也将压缩人类生存空间,而另一个重...
我国高压直流输电技术的发展对电介质材料的绝缘性能提出了更高的要求,聚合物纳米电介质材料以其优异的性能而受到广泛的关注,其中的界面更成为研究热点。界面是纳米填料与聚合物基体之间的纳米级过渡区域,由于形成机理特殊,其具有不同于聚合物基体和纳米填料的独特性质。由于界面在复合材料中占有主导地位,其微观结构及性能将直接影响复合材料...
初步研究了纳米颗粒的形状对纳米复合介质电学性质的影响。以不同形状的纳米氮化硼（BN）为填料,制备了填充分数介于0.5%-2.0%的线性低密度聚乙烯（LLDPE）纳米复合介质,测试了纳米氮化硼在LLDPE中的分散行为、复合介质的结晶和熔融行为、复合介质的宽频介电频谱、空间电荷行为以及直流击穿强度。结果发现,纳米氮化硼的形状对复合介质电学性质的...
选用纳米Al_2O_3粒子作为填料,通过熔融共混法制备出不同填料质量分数（0.1%、0.2%、0.5%、1%）的低密度聚乙烯纳米复合材料。利用电声脉冲法研究了室温下纳米复合材料在30k V/mm场强中空间电荷分布及场强畸变特性,并测量了固定场强中不同温度下的直流电导率和室温下不同场强中材料的电导率变化。结果表明,当纳米粒子添加量为1%时,能有效改善聚...
为开发新型的可回收直流电缆绝缘材料,在对聚丙烯（polypropylene,PP）作为高压直流电缆绝缘材料可行性研究的基础上,对纳米Mg O/PP复合材料的微观形貌与结构、热性能、空间电荷和直流击穿特性进行了详细研究。研究了纳米MgO含量对PP微观形貌与结构、热性能、电气性能等特性的影响,并通过测试电荷陷阱能级和密度分布解释了纳米MgO调控PP电气性能...
为深入研究不同脉冲频率下机械应力对高温硫化硅橡胶中电树枝生长特性的影响,该文对硅橡胶中电树枝的生长情况进行观测,分析电树枝生长对脉冲频率的依赖关系及不同拉伸形变和压缩形变对电树枝生长特性的影响规律和影响机理。结果表明：拉伸形变的增大提高了电树枝的起始概率,促进了电树枝的生长,扩大了累积损伤破坏面积,加速了电树枝对绝缘材料...
非线性电介质作为电场调控材料在高电压绝缘结构中广泛应用,理论研究探明双层非线性介质界面极化特性与双层线性介质界面极化特性的差异对双层绝缘介质工程应用的合理设计具有重要理论意义。该文以a＋b E型非线性电导的双层非线性介质为研究对象,根据回路电压定律和电流连续性原理建立了非线性双层介质界面极化微分方程。通过推导得出了介质内的...
为探索非线性电阻率对SiR/SiC复合材料空间电荷及表面电荷特性的影响,对不同SiC颗粒含量的SiR/SiC复合材料在不同电压下的电阻率以及空间电荷与表面电位进行了测量,分析SiR/SiC复合材料在不同电压下电阻率的变化规律以及电阻率对SiR/SiC复合材料电荷积累与消散特性的影响。研究结果表明：当SiC颗粒含量（质量分数）低于10%时,SiR/SiC复合材料的...
直流气体绝缘输电线路（gas insulated line,GIL）可以替代直流架空输电线路及电缆,提高输电走廊灵活性,其需求日益迫切。然而直流GIL中绝缘子表面严重的电荷积聚现象制约了其实际应用,因此需要针对该问题开展研究。直流场中绝缘子表面电荷分布的相关研究需要建立在绝缘子表面电势准确测量的基础上,并借助电荷反演计算来获得表面电荷分布特征。...
固体绝缘介质表面电荷积聚现象是研发高压直流气体绝缘装置的重要考虑因素,这些积聚的表面电荷会导致绝缘介质局部电场畸变,大大降低装置的绝缘水平。因此,研究直流电压下聚合物表面电荷积聚现象具有重要意义,如何实现对绝缘子表面电荷分布进行准确的测量,成为该领域一个重要的课题。针对这一问题,采用静电探头法测量缩比气体绝缘输电线路（gas-...
研究直流电压下绝缘子表面电荷积聚问题对于推进直流气体绝缘金属封闭输电线路（gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL）的发展至关重要。现有试验研究中均未考虑温度对电荷积聚的影响,难以获得用于实际工程中的直流GIL绝缘子电荷积聚情况。而仿真计算仅从理论上分析了温度对电荷积聚的影响规律,尚缺乏有效的实验验证。为了解决...
运行中的HVDC电缆除了承受正常工作电压作用外,同时可能承受雷电和操作冲击电压的作用,因此在进行电缆绝缘结构设计时既要考虑稳态直流电场分布又要考虑冲击电压下暂态电场分布。由于HVDC电缆绝缘的电导率是电场及温度的函数,使得HVDC电缆在遭受雷电、操作冲击电压冲击时暂态电场分布更为复杂。为此,该文采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysic...
挤压型高压电缆用聚合物材料在直流电场作用下,空间电荷的分布具有极性效应。为了揭示引起极性效应的物理机制,该文引入双极电荷传输模型,考虑了双极性电荷的复合、俘获、脱陷等传输过程以及电极表面电荷的注入。通过参数化分析,辨别影响阴极和阳极空间电荷与电场非对称分布的主要物理参数。然后利用该模型仿真了均匀直流电场下聚丙烯空间电荷和...
为研究直流电压下交联聚乙烯（cross linked polyethylene,XLPE）电缆绝缘局部放电特性,搭建了一套XLPE电缆直流局部放电试验及检测系统,使用直流局放仪和高频电流法（high frequency current method,HFCT）检测。使用YJV 120mm2单芯电缆设计并制作了绝缘内部气隙、主绝缘表面划伤、高压端毛刺电晕、半导电层爬电4类绝缘缺陷模型,并使用Comsol M...
直流气体绝缘金属封闭输电线路（gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL）可提高特高压直流输电线路走廊选择的灵活性,研究其中SF_6气体的替代气体具有十分重要的意义。该文在负极性直流电压和负极性雷电冲击电压下,通过实验研究了0.4-0.7MPa气压范围内的SF_6、SF_6/N_2和CF_3I/N_2气体的击穿特性以及圆柱形绝缘子在相应气体环境...
针对直流GIL中金属微粒污染问题,该文研究了其对模型绝缘子表面电荷积聚的影响。基于麦克斯韦理论,纳入微粒污染以及气体侧空间离子的产生、复合、迁移、扩散等作用,建立了微粒污染情况下包含气体侧微观机制的绝缘子表面电荷积聚模型,利用COMSOL软件对三维情况下绝缘子形状、金属微粒不同黏附形态以及不同气体环境对表面电荷积聚的影响进行了求...
针对气体绝缘组合电器（gas insulated switchgear,GIS）内盆式绝缘子所用的环氧树脂材料,在纳秒脉冲条件下开展沿面闪络老化实验研究。设计不同气压值下沿面闪络新型实验装置,在SF6环境中进行环氧树脂纳秒脉冲沿面闪络特性研究,并对沿面闪络前后材料老化区域的表面形貌和元素组成进行测试,分析环氧树脂材料老化前后表面理化特性的变化规律。实...
大气条件下弥散放电能够产生大面积、高能量密度的低温等离子体,在导体表面薄膜沉积领域具有广阔的应用前景。该文研究了大气压下Cu片表面类SiO_2薄膜的沉积方法,以六甲基二硅氧烷为反应前驱物,使用正极性微秒脉冲电源激发针–板电极结构弥散放电,探讨了沉积过程中不同的放电气体对放电过程以及沉积薄膜化学成分的影响。实验结果表明,分别采用氩...
微电网中电源距离负荷较近,线路阻抗比一般较大,使得节点电压水平不但受无功功率的影响,也与各电源的有功功率密切相关,并且各电源的无功上限也受到有功大小的限制。为此,该文提出了一种考虑电压约束的微电网有功无功联合优化调度方法,以达到微电网经济运行与电压控制的目的。对风电、光伏电源功率采用了多场景建模方法。采用模型预测控制技术的...
随着风电在电网中所占比例的提高,当电网频率变化过大时希望风电机组改变输出功率参与电网频率调节,改善频率的动态特性。为了应用电力系统中广泛采用的有功功率–频率下垂控制策略,依据风电机组输出功率和微网频率为风电机组参与频率调节构筑下垂线,当风速变化引起风电机组输出功率变化时下垂线随之改变。微网频率在正常范围内波动时风电机组采...
由于分布式电源（distributed generation,DG）输出功率的间歇性和负荷的多变性,在传统单相三相混合微电网孤岛运行时易出现电压波动和三相功率不平衡现象。为此,该文提出一种单相-三相混合微电网结构及其能量协调控制方法,该结构主要包括功率共享单元（power sharing unit,PSU）、储能单元（energy storage unit,ESU）及单、三相微电网。针对PS...
交直流混合微网作为一种具有前景的微网形式,其优化运行是微网领域内的重要研究课题。该文综合计及交直流混合微网经济性和环保性;并考虑负荷平移构建优化运行模型。将负荷平移策略和储能充放电策略综合考虑为负荷转移手段,以荷储协调负荷转移策略为上层决策变量,并计及负荷平移中用户用电效益损耗以负荷协调转移效益最大估计为上层目标;以交直...
由于半波长输电线路较长,常规的差动保护要经过通道传输时间延时动作,严重影响保护的速动性。该文提出一种适用于半波长线路的假同步差动保护,采用本侧数据与对侧一个周波前的数据进行同步,计算差动。假同步差动保护利用时差法估算故障点位置;以故障点为差动点,通过线路两端的电压、电流计算差动点两侧的电压、电流;以本侧电流和对侧一个周波前...
从空间和时间角度分析了半波长输电线路的故障特征,推导了基于分布参数的半波长交流线路故障分量沿线分布特征及不同位置故障保护测量电流和电压,空间上半波长线路沿线故障分量存在明显的波动,呈非线性、非单调特征;由于半波长线路长达3000km,故障后电磁波传输及通道延时显著,严重影响保护的速动性。在此基础上,分析了现有保护原理对于半波长输...
半波长线路无法采用传统差动保护电容电流补偿的方法,因此不能用补偿电容后本侧电流和对侧电流构成差动,必须采用新的方法构成差动保护。采用分布参数模型可以通过线路两端电压、电流计算得到线路上的任一点两侧的电流,构成差动保护,从而消除电容电流的影响。这个点定义为差动点。当差动点越接近故障点时,差动保护的灵敏度和安全性越高,因此将故...
针对现有电容电流补偿方法不适用于半波长输电线路电流差动保护,且差动点的选取影响电流差动保护的动作性能的问题,从理论上研究了各种故障方式下半波长线路故障点位置与电流差动点变化后沿线差流的分布特征,研究结果表明,当故障点与电流差动点相差1500km时,故障相差动电流最小,电流差动保护灵敏度最低;非故障相差动电流最大,电流差动保护可靠性...
提出一种基于多速率仿真和简化离散牛顿法的,适用于大规模电网稳定分析的电压源型换流器和直流电网机电暂态模型。对电压源型换流器（voltage source converter,VSC）和直流电网采用小于交流电网的仿真步长。在多速率仿真流程中采取抑制输出波动,每次小步长迭代调整dq坐标,管理故障操作的影响等措施考虑VSC的特性。提出一种称为简化离散牛顿法的...
针对电力系统中面临的电压稳定问题,提出一种基于临界转变理论的电压失稳评估与预警方法。通过数学推导,证明了系统在接近电压失稳的过程中,系统的非线性度不断增强,系统变量由于随机扰动导致与稳态量的偏差离散度逐渐增大,外在表现为系统变量方差的单调增大。同时,推导出系统变量方差与驱动参数之间的标度律关系。实际应用时,利用实测数据对标...
针对多区域互联电力系统分层分区调度的特点,将由上层控制中心管理的区域之间的联络线及其端节点定义为边界网络,从而构建区域变量之间存在重叠部分而区域之间不显含耦合约束的分散最优潮流模型。提出一种基于分布式内点法的多区域互联电力系统最优潮流分散式优化算法。首先,采用内点法将得到各区域的线性修正方程,从而可将其等价表示为各区域的...
大规模风电、光伏等可再生能源发电的接入给电力系统运行带来巨大的不确定性因素,从而使系统调度人员在制定发电调度计划时面临发电费用波动风险。借鉴金融领域风险管理的概念,探讨发电调度过程中利用条件风险价值（conditional value-at risk,CVaR）度量系统不确定性给发电调度带来的风险,将风险水平限制在可接受的前提（或条件）下追求发电费...
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