基于SVD的复数UKF及电力系统对称分量估计

电力系统对称分量的检测对于电力系统安全稳定的运行具有很重要的意义。利用复数域无迹卡尔曼滤波算法,对三相电压系统的正负序分量及频率进行了估计。为了提高复数无迹卡尔曼滤波的参数估计精度及算法稳定性,引入最优自适应因子并对预测协方差矩阵进行SVD分解,提出了基于SVD的自适应CUKF算法。为消除零序分量,对三相电压分量进行αβ变换,定义了复数形式的状态变量,建立了非线性状态方程及观测方程,实现了正序、负序对称分量估计。通过与普通复数域无迹卡尔曼滤波算法对比,所提研究方法在估计精度及收敛速度等方面优于传统无迹卡尔曼滤波方法。

基于对称分量法的调相机定子故障特征分析

传统同步调相机定子绕组匝间短路故障机理分析方法通常认为电机定子电流接近三相对称,并以此为基础建立同步调相机故障电流的数学表征。但是,一旦发生定子绕组匝间短路故障,同步调相机三相定子电流的对称性将遭到破坏,使得传统故障机理分析方法所建立的数学表征无法准确反映电机内部电气量的变化。文中通过引入对称分量法,建立故障后同步调相机瞬时有功/无功功率的数学模型,提出利用瞬时有功/无功功率中的2次谐波进行定子绕组匝间短路故障诊断。仿真和实验的结果表明:相较于利用定子电流3次谐波与基波幅值之比诊断故障的传统方法,文中方法在轻微故障状态下能提高至少7倍的诊断灵敏度,更易完成早期故障诊断。同时,所提方法中的故障特征量不受同步调相机工况和故障位置的影响,具有强鲁棒性。

基于对称分量法的混合型电力有源滤波器研究

针对光伏并网发电系统中非线性负载带来的谐波问题,以及大量单相非线性负载接入后的三相电力系统严重不对称情况,提出一种新型混合型滤波器主电路结构和基于应用改进的对称分量法的有源滤波器控制方法。首先,建立混合型滤波器的主电路结构,分析有源部分的拓扑结构和无源部分的工作模式及零序电抗。接着,给出该滤波器的锁相环控制电路以及整体硬件控制结构。针对三相负载严重不对称情况,采用改进对称分量法精确提取中线侧零序电流分量,实现滤波器有源部分的控制。最后,通过仿真验证与现场应用,验证了该混合型滤波器及控制方法在三相负载对称和严重不对称情况下的有效性,结果表明其具有明显的滤波效果及较优的经济性。

基于改进瞬时对称分量法的STATCOM负序、零序电流优先补偿策略

为了提高三相四线制电力系统中静止同步补偿器(STATCOM)在补偿负荷中的利用率,基于改进的瞬时对称分量法提出了一种针对STATCOM的负序、零序电流优先补偿策略。该策略将系统参数分解成为正序、负序和零序网络后,得到实时的正序、负序和零序分量。利用控制负序电流和零序电流补偿三相负载不对称产生的负序分量和零序分量。利用控制正序电流补偿系统波动产生的谐波分量和无功分量。当STATCOM补偿容量不足时,优先补偿负序电流和零序电流,尽可能地补偿无功电流。结果表明,该补偿方法可以使STATCOM准确地动态补偿配电网三相负荷不平衡产生的负序、零序分量。

用瞬时值对称分量计算不对称短路电流直流分量衰减时间常数

为解决电力系统不对称短路电流直流分量的衰减时间常数缺乏简便可行的计算理论与方法的问题,提出一种实用计算方法。该方法将基于120变换的瞬时值对称分量用于电力系统等值模型和不对称短路边界条件,导出120复合序网,通过分析特殊相直流分量的1、2、0序分量流经的120复合序网通路,导出相应时间常数的理论计算公式。EMTP仿真实验值和理论计算值验证了所提方法的正确性与适用性。

基于对称分量坐标的配电网谐波潮流计算模型

在对称分量解耦 -补偿理论基础上对各种电力元件建立了谐波潮流计算时的模型 ,提出了基波 -谐波部分解耦的潮流算法 ;建立了变压器三序模型 ,可以处理变压器的大多数联接形式 ;不但建立了三相不对称线路在对称分量坐标下的解耦 -补偿模型 ,而且对三相不对称负荷在谐波潮流计算时的处理做了深入的研究 ,建立了实际可行的模型。该模型的建立为配电网谐波潮流部分解耦算法的实现奠定了基础。与性能良好的 PQ解耦法结合 。

基于对称分量模型的电力系统短路故障计算方法

对称分量法及其序网联接技术是电力系统故障处理的传统方法。但目前存在着许多因素引起了网络参数的三相不对称,以至序网无法分离,序网联接技术失效。该文以相分量故障处理方法为依据,提出了一种相分量坐标下的故障向量变换法:采用多态计算技术,用矩阵变换代替传统的数值计算,用不同的矩阵参数表达各种对称和不对称短路故障的特点,以使用统一的公式计算短路故障。将该方法推广至对称分量坐标下,无需序网联接就可以实现对称分量坐标下短路故障处理。简化了短路电流计算编程的难点。分析了组合故障等情况,给出了新方法的处理结果,用实例证明了该方法简单实用的优越性。

基于瞬时对称分量的三相逆变器特性分析

在三相逆变器中,出于体积和成本的考虑,滤波电感和输出变压器通常都采用三磁柱结构,但其三相磁路的相互耦合使得三相逆变器的动态分析非常地困难。该文基于瞬时值对称分量变换建立了带三磁柱电感和变压器的三相逆变器数学模型,该模型简单实用,并实现了三相的解耦。该文基于该模型分析了三相逆变器的动态特性,发现逆变桥输出电压的零序分量对三相逆变器的运行有着很大的影响。仿真与实验验证了上述结论。

改进瞬时对称分量法及其在正负序电量检测中的应用

传统对称分量法在频域中定义,用相量表示,需要计算变量的模值和相位,故只能应用于电力系统不对称故障的稳态分析,而不能对暂态过程中的电量进行分析。针对该问题,提出一种基于时域测量量的改进瞬时对称分量法,并给出了相关计算公式和结果。所提方法的基本原理是利用三相电压或电流的瞬时值构造一个无延迟的旋转相量,并以复数的形式直接计算三相电量的正序、负序和零序值。由于该算法简单,不需进行三角函数计算,计算速度较快,实时性好,易于在工程上的实现。基于瞬时对称分量理论,提出了一种新型的正、负序电流检测方法,并用PSCAD/EMTDC仿真软件进行了验证,结果表明所提方法是正确、可行的。

基于同步对称分量法的静止无功补偿装置

该文提出了基于同步对称分量法的无功补偿导纳计算方法。该方法以电网三相正序电压为同步参考坐标,再利用旋转对称分量法可以方便地得到电网需要补偿的导纳值。文中提出的三相电压提取方法能有效地消除电网电压的畸变干扰,以电压为同步坐标的旋转对称分量法可消除电流中谐波的影响,从而可准确地计算出电网需要补偿的导纳值。基于该方法设计的静止无功补偿装置无需硬件锁相环,能够快速、准确地补偿对称/不对称负荷的无功功率,维持电压的稳定。采用 PSCAD 软件的仿真和实验结果证明,基于同步对称分量法的补偿导纳计算方法具有较好的效果。

基于瞬时对称分量的负荷谐波建模

为解决现有谐波负荷建模方法存在的缺陷,提出了一种应用瞬时对称分量法进行负荷谐波建模的新方法——首先应用瞬时对称分量变换获得电压、电流的瞬时零序、负序和正序分量并由此建立各序分量的等效电路,然后推导出负荷在相坐标下的数学模型。该建模方法可用于各种类型三相负荷的谐波建模,且简单、快速,能用于在线计算。应用此思路对一三相不对称的非线性负荷进行谐波建模的算例结果表明了此建模方法的有效性。

弱电源侧稳态电压对称分量选相元件

针对输电线路弱馈侧母线稳态电压向量和故障点电压向量之间基本同向的特点,通过对输电线路各种短路故障情况下电压序分量关系的分析,提出了基于稳态电压序分量间相位关系和幅值关系的选相新原理.该原理所用的是电压稳态值,避免使用突变量,所以该选相元件可以在故障启动后整个过程都适用.该选相元件在选相过程中裕度角较大,有效地解决了弱电源侧的选相问题.EMTP仿真结果和动模试验表明,该选相元件能准确地选出故障相,完全能满足现场弱馈选相的要求.

用对称分量法检测间谐波背景下的基波分量

提出了一种间谐波背景下的基波检测对称分量法。该方法将三相含有间谐波分量的谐波电流信号在基波周期内对系统工频投影,获得基波分量和谐波分量,然后进行正、负、零序对称变换,从而实现基波分量和谐波分量的解耦, 并使用低通滤波器获得基波部分,最后再使用正、负、零序逆变换求得基波分量的瞬时值。该方法不受三相电流幅值及初相位不平衡、电压畸变、频率偏移的影响,具有各相独立的较好的抗干扰性能。仿真结果表明了该方法的有效性。

基于对称分量估计的电压暂降特征量实时检测方法

动态电压恢复器是解决电压暂降等电能质量问题的有效方法。针对电压暂降特征量(暂降幅值、相位跳变、持续时间)实时检测的需要,在电网三相电压的对称分量法模型基础上,提出了改进的基于最小均方学习规则神经网络的特征量参数估计算法。该算法具有运算量小,检测精度高,动作快的特点。在理论分析的基础上,对所提算法和常规dq变换法进行了仿真比较,结果验证了该算法的可行性。

采用对称分量坐标的谐波潮流部分解耦算法

利用建立在对称分量解耦-补偿理论基础上的电力元件模型,提出了适用于谐波潮流计算的网络模型和算法。该算法计及低次谐波潮流对基波潮流的影响,而忽略高次谐波的影响;然后与性能良好的PQ解耦法结合,形成了实用的电力系统三相谐波潮流计算程序。由于潮流可按正序、负序、零序分别求解,在保证求解精度前提下,提高了求解效率。

基于对称分量变换的暂态电流极性方向比较保护算法

研究了一种新的基于暂态电流极性比较的方向保护技术。使用对称分量变换对三相暂态电流行波信号进行解耦,然后用其电流模量小波变换后的模极大值极性关系,辨识区内或区外故障:线路内部故障时线路两端的电流模量小波变换模极大值极性相同,而线路外部故障时则相反。该算法用单一模量对各种故障类型都可以给出正确的结果,较好地克服了以往采用Clark变换和Karrenbauer变换使用单一模量情况下对某些故障不能正确反应等缺陷。EMTDC仿真实验证明了算法的可行性。

基于瞬时对称分量法的中性点不接地电网电压互感器暂态过电流分析

引入计及损耗的电压互感器非线性模型,采用瞬时对称分量法推导了中性点不接地电网发生单相接地故障期间和故障消失后电压互感器的暂态过电流表达式,发现该电流由正常运行状态下的正序励磁电流和衰减的零序过电流组成。通过MATLAB/Simulink仿真分析了系统在单相接地故障期间及故障消失后、不同消弧线圈补偿方式下的电压互感器暂态过电流。仿真结果表明,系统发生单相接地故障时,电压互感器中的暂态过电流主要与其励磁特性的非线性有关;单相接地故障消失后,在电压互感器中产生较大的励磁过电流,包含受系统零序网络影响较大的稳态分量和衰减暂态分量。由此提出可通过改变系统的零序参数来抑制电压互感器的损坏。

同步相位与瞬时对称分量的检测新方法

电网不对称故障时,快速、准确地检测同步相位和对称分量,是基于电压源逆变器的灵活交流输电系统(FACTS)装置实现控制与保护的关键问题之一。在分析传统三相锁相环工作原理和负序分量影响锁相环(PLL)检测性能的基础上,设计了一种同步相位与对称分量的一体化实时检测新方法。该方法在正负序同步坐标系下采用电压前馈补偿实现对称分量的检测,用测得的基波正序电压q轴分量作为锁相环的输入,用锁相环的输出相位作为同步坐标变换的参考相位。并分析了该方法实现的机理,给出了检测电路的实现框图,同时进行了实验验证。结果表明,该方法既能在电网电压不对称时准确检测同步相位和对称分量,又能消除交流系统频率变化对检测同步相位和对称分量的影响。

含多感应发电机的配电网短路计算对称分量法

短路电流计算是分布式电源接入配电网规划和保护的基础。文中根据感应发电机(IG)的故障响应特性,建立IG短路计算的序分量电流源模型;比较不同短路比下配电网发生短路故障时IG端电压和故障电流的响应,揭示出IG短路电流与配电网的耦合关系。应用叠加原理研究IG与配电网正负序网络的交互作用,推导了计及负序电压的故障点短路电流序分量计算公式,提出计算含多IG配电网短路电流的对称分量迭代算法。采用PSCAD/EMTDC仿真软件中IG的5阶动态模型仿真验证了该方法的正确性。

基于瞬时对称分量法的电网无功补偿方法

针对电网无功补偿需测量相角,无法实现实时补偿的问题,提出一种实时求取系统无功功率的方法,它将瞬时无功理论和对称分量法相结合,利用实时序分量功率实现系统无功补偿,并将其应用在有电弧炉的配电网系统中。MATLAB仿真表明:该方法可以实现三相不平衡系统的无功功率补偿且没有时间延迟,从而保证了无功功率的稳定,解决了无功功率波动引起的电压波动问题。