100 V输入宽频带电压比例校验系统研究

提出一种基于数字采集装置的50 Hz~10 kHz电压比例校验系统,由电压比例变换和数字采集装置构成。数字采集装置采用了通道切换技术,极大提高数字采集装置测量比例误差的准确度。电压比例变换部分由级联型感应分压器、隔离互感器及高、低压精密电压跟随器构成。为了降低分布参数引起的附加误差,设计了采用双绞线结构的双级隔离互感器;该双级互感器在10 kHz范围内幅值误差不大于5×10^(-6),相位误差不超过10μrad。利用双封装运算放大器特性匹配特征,补偿电压跟随器电路的相位响应,显著提升了低压和高压复合型电压跟随器的相位特性,10 kHz范围内,跟随器的幅值误差不大于10×10^(-6),相位误差不大于20μrad。测量结果表明,校验系统具有较好的测量准确度,50 Hz时的测量偏差不大于1×10^(-6)和1μrad,10 kHz范围内,比值误差偏差不大于80×10^(-6),相位误差偏差不大于60μrad,可满足不同频率场景下的电压比例误差测量需求。

含分布式光伏接入的三相牵引供电系统电压协调控制方法

牵引供电系统中光伏并网逆变器普遍处于弱可控状态且缺乏多机间协调配合,为了使分布式光伏在实现牵引能耗优化的同时,主动参与牵引网电压调控,提出了用于三相牵引供电系统的电压协调控制策略。针对含光伏的新型三相牵引供电系统拓扑,分析了系统电压-有功和无功定量关系。结合分布式光伏无功裕度及协调关系,设计了3阶段分布式电压协调控制策略,根据电压灵敏度判定各节点补偿与削减优先度,实现了分布式光伏无功协调补偿及有功优化削减,达到牵引网电压主动控制。最后,通过对系统多工况下仿真,验证策略有效性。仿真结果表明,所提协调控制策略在三相牵引供电系统复杂的运行工况下,能够在兼顾光伏能量利用率的同时,增强系统电压调控能力,解决牵引网电压越限问题,并有效降低牵引网损耗。研究通过有效利用光伏支撑牵引网电压,为机车的安全、高效运行提供保障。

CVT故障检定中的二次电压检测法

电容式电压互感器(下文简称CVT)因便于维护、重量轻以及体积小等优势,在110kV及以上电压等级电网中的应用较为广泛,当然,也存在铁磁谐振、发热、渗漏油、介损及电容量异常以及二次电压异常等故障,如何正确检定CVT故障,成为相关工作人员关注的热门课题。

10kV母线电压互感器缺陷处理过程

某日,某变电站报10kVⅣ段母线失地信号,IES700监控系统显示10kVⅣ段母线W相电压降为零,U,V相电压不变,同时Ⅳ段母线各馈线报“装置报警”,根据征象判断为高压熔丝熔断。变电运维人员现场检查发现10kV开关室烧焦味很重,测量电压互感器二次空气断路器,发现W相二次电压确实为零,但用手电筒检查开关柜内电压互感器外观并无异常。值班长汇报调度电压互感器本体可能存在故障,调度即下令:10kVⅣ段母线电压互感器由运行转检修(二次自行并列)。

正极性重复方波电压下有机硅凝胶内局部放电起始特性及影响因素研究

高压大功率绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件封装用有机硅凝胶的绝缘性能制约着器件的绝缘性能,目前针对器件所承受的正极性重复方波下有机硅凝胶内局部放电起始特性及影响因素的研究较少。文中建立了正极性重复方波电压下有机硅凝胶内局部放电实验平台,采用光电联合检测法获得了正极性重复方波下有机硅凝胶内局部放电起始特性并分析了机制,初步掌握了正极性重复方波波形参数包括上升时间、下降时间、占空比和频率对有机硅凝胶内局部放电起始电压PDIV(partial discharge inception voltage)和放电瞬时电压的影响规律。结果表明PDIV随上升时间变化不大,但200 ms处较150 ms处下降了10.4%,当下降时间大于100 ms时PDIV呈近似线性上升趋势,当占空比在30%~70%之间时保持相对稳定,随着频率增加PDIV在100 Hz处存在极小值。文中研究成果对于器件应用工况下IGBT器件内部封装用有机硅凝胶绝缘特性的认知具有一定的指导意义。

适用于SiC MOSFET的漏源电压积分自适应快速短路保护电路研究

SiC MOSFET因其高击穿电压、高开关速度、低导通损耗等性能优势而被广泛应用于各类电力电子变换器中。然而,由于其短路耐受时间仅为2~7μs,且随母线电压升高而缩短,快速可靠的短路保护电路已成为其推广应用的关键技术之一。为应对不同母线电压下的Si C MOSFET短路故障,文中提出一种基于漏源电压积分的自适应快速短路保护方法(drain-sourcevoltageintegration-basedadaptivefast short-circuit protection method,DSVI-AFSCPM),研究所提出的DSVI-AFSCPM在硬开关短路(hardswitchingfault,HSF)和负载短路(fault under load,FUL)条件下的保护性能,进而研究不同母线电压对DSVI-AFSCPM的作用机理。同时,探究Si CMOSFET工作温度对其响应速度的影响。最后,搭建实验平台,对所提出的DSVI-AFSCPM在发生硬开关短路和负载短路时不同母线电压、不同工作温度下的保护性能进行实验测试。实验结果表明,所提出的DSVI-AFSCPM在不同母线电压下具有良好的保护速度自适应性,即母线电压越高,短路保护速度越快,并且其响应速度受Si CMOSFET工作温度影响较小,两种短路工况下工作温度从25℃变化到125℃,短路保护时间变化不超过90 ns。因此,该文为Si CMOSFET在不同母线电压下的可靠使用提供一定技术支撑。

交直流电力系统电压稳定性控制方法

交直流电力系统电压稳定性控制方法主要集中在单一的调节手段上进行定功率控制,导致电压区域不稳定,发生大规模波动,为此研究交直流电力系统电压稳定性控制方法。首先,通过对交直流电力系统的电压进行分区,揭示系统电压分布的特点和规律。电压分区后,构建储能单元的数学模型,针对直流配电网的惯性特性进行详细分析,确定电压稳定负荷裕度的计算方法,以评估系统的稳定性水平,最后,结合电压暂态稳定性控制输出,实现交直流电力系统电压稳定性控制。实验结果显示,与无功补偿方法和有功潮流优化方法相比,研究的交直流电力系统电压稳定性控制方法的交流子网的电压区域稳定,未发生大规模波动,具有实际的应用价值。

考虑LVRT特性的新能源送端系统功角稳定与电压稳定交互影响分析

新能源机组的低电压穿越(LVRT)能力是高比例新能源电力系统维持电压稳定的重要保证,同时LVRT期间新能源机组的功率特性将进一步影响同步发电机的功角稳定性。为分析高比例新能源送端系统功角稳定与电压稳定的耦合机理,以风电为例,推导了LVRT期间风电机组的有功-无功耦合关系;以含风电的送端系统为例,推导了故障前、故障期间以及故障后同步发电机的机械功率和电磁功率。分析了受扰后系统功角与电压的失稳形态,揭示了含风电送端系统功角稳定和电压稳定的交互影响。基于PSASP平台,仿真分析了风电初始出力水平以及LVRT参数对电力系统功角稳定和电压稳定演化的影响。

H桥级联型静止同步补偿器容值减小产生的相间电压不平衡分析与抑制机理

采用小容值薄膜电容的H桥级联型静止同步补偿器(cascaded H-bridge static synchronous compensator,CHB-STATCOM)直流侧电压控制以直流侧电压平方值为被控量,在补偿功率发生跃变时相间电压不平衡加剧,传统相间电压平衡控制动态效果不佳。基于容值减小的CHB-STATCOM控制原理,推导各相直流侧电压平方值与跃变功率、电容容值的数学关系,揭示相间电压不平衡的原因,讨论直流侧电压峰值与电容电压纹波的关系。建立指令功率渐变的给定方法,分析指令功率渐变时间与相间电压不平衡的关系,揭示指令功率渐变时间对CHB-STATCOM补偿功率变化时相间电压不平衡的抑制机理。仿真和实验验证了理论分析与相间电压不平衡抑制机理的有效性。研究结论可为该类型的相间电压不平衡抑制提供理论基础。

新能源并网对配电网电压的影响

新能源并网有效缓解了我国能源短缺与环境污染问题,但新能源发电存在间歇性、波动性和不确定性,在并网时对配电网的电压影响较大,使得配电网的结构及控制更复杂。针对新能源并入10 kV配电网,重点讨论了配电网的无功电压与潮流分布特性。分析新能源并网对电压波动的影响机理,研究发现,在配电网末端并网不仅能降低新能源并网对配电网的不利影响,还能对配电网整体电压分布起一定的支撑作用,提升配电网电压合格率,保障配电网供电质量。

具有宽电源电压的CMOS电压基准设计

传统CMOS电压基准的输出电压随电源电压的变化较大,为了满足电压基准的精度要求,传统CMOS电压基准的电源电压工作范围就会受到限制。本文提出了一种宽电源电压CMOS电压基准电路,通过减小电压基准的偏置电流随电源电压的变化,提高电压基准输出电压的精度。此外,电压基准电路未使用运算放大电路和双极型晶体管,缩小了芯片面积。所提出的电压基准采用0.18μm CMOS工艺进行流片,芯片面积仅为0.026 mm^(2)。仿真和测试结果表明:当电源电压从1.8 V至5 V变化,电压基准的输出电压变化了约0.176%/V。当温度从-25~125℃范围内变化,输出电压的温度系数约为82.78×10^(-6)V/℃。电源噪声的频率为1 kHz时,输出电压的电源抑制比为-60 dB。

一种三相线电压级联单位功率因数整流器负载不均衡特性分析及电压均衡控制策略

该文对一种由三个三相单开关整流器线电压级联构成的三相单位功率因数整流器的负载不均衡特性和输出电压均衡控制策略进行分析和研究,首先详细阐述此类整流器在三个直流侧负载不均衡时,交流输入端电流能自动保持均衡的独特特性及相应工作机理;然后研究系统整体分层控制策略。在传统的基于电压外环PI控制、电流内环PR控制的上层控制基础上,针对各整流模块参数不一致及负载功率不一致引起的各模块输出电压不均衡问题,通过加入偏差因子调制波补偿的底层控制,实现了对每个模块输出功率的独立调节,进而实现了各整流模块输出电压的均衡控制。仿真和实验结果验证了所研究拓扑结构的优越性和控制策略的可行性。

考虑极限诱导分岔的静态电压稳定域

随着高比例可再生能源在电力系统中的广泛应用,可再生能源的波动性和随机性对电力系统静态电压稳定评估带来挑战,电力系统静态电压稳定域(static voltage stability region,SVSR)可以全面分析和监测电力系统电压稳定性,其关键是快速准确地构建稳定域边界。针对传统连续潮流法和非线性规划法计算量大的问题,提出一种基于SVSR边界拓扑性质的SVSR边界构建优化模型,根据边界连续且光滑的性质,由已知边界点通过预测-校正方法直接计算相邻边界点。在此模型基础上提出一种极限诱导分岔识别方法,构建考虑极限诱导分岔的SVSR边界。最后通过算例分析验证了所提方法的可行性和准确性。

补偿不平衡负载的HC-SVG相间电压平衡控制与直流电压取值分析

针对由中点钳位型(neutral-point clamped,NPC)功率单元和H桥级联型(cascade H-bridge,CHB)功率单元构成的混合级联型静止无功发生器(hybrid cascade static var generator,HC-SVG)在补偿不平衡负载时产生的CHB功率单元相间电压失衡问题,提出一种基于零序电压前馈的CHB功率单元相间电压平衡控制方法,并对零序电压注入后HC-SVG直流侧电压取值进行分析。首先,分析CHB功率单元承担基波电压分量与HC-SVG输出基波电压的关系。推导HC-SVG补偿不平衡负载时CHB功率单元相间电压平衡所需的零序电压,建立零序电压前馈控制。其次,基于零序电压与补偿电流的解析关系,讨论补偿电流不平衡度与HC-SVG直流侧电压取值之间的约束关系。以6 kV/3 Mvar装置为算例,进行直流侧电压的取值分析。并与星接CHB-SVG进行对比,揭示补偿不平衡负载时HC-SVG所需直流电压低的特点。仿真验证了相间电压平衡控制与直流电压取值分析的有效性。

不对称短路故障下多风电场电压控制方法研究

由于风电场往往处在电网末端,与负荷中心呈现逆分布特点,系统在不对称短路故障条件下具有较差的电压支持能力,风电机组的低电压运行适应性能受到严峻挑战。因此,有必要进一步结合风电并网导则,研究提升电网故障下多风电系统低电压运行适应能力的控制方法。论文首先建立了多风电系统的正负序等效电路,分析了影响系统公共连接点电压的因素。其次,分析了不对称故障下单风电场电压控制的限制条件,然后以改善不同运行场景下风电系统低电压运行适应能力为目标,提出了多风电系统暂态电压协同控制方法。最后,建立了多风场暂态电压控制仿真计算模型,仿真结果表明所提方案可有效改善公共连接点暂态电压水平,并灵活实现最大风能跟踪,为有效提升多风电系统的低电压运行适应能力奠定基础。

基于储能有功功率与OLTC协调的配电网电压控制

高比例光伏系统接入配电网会引起电压越限,传统无功电压调整方案在高阻抗比配网中失效,利用储能系统有功功率实现电压控制的技术方案被广泛采用,但现有技术方案中的储能系统在电压控制过程中可能产生过度充放电问题。针对这些问题,提出了一种基于储能有功功率与有载调压变压器(on-loadtapchanger,OLTC)协调的配电网电压控制策略。在分析光伏接入对配电网电压影响的基础上,利用测量得到的电压数据控制储能有功功率,实现对接入节点电压水平的快速调控;同时在OLTC控制环节加入储能荷电状态参考量,利用节点电压信息与储能荷电状态共同控制OLTC分接头动作,实现对配电网整体电压水平调控的同时避免了储能系统过度充放电。最后在IEEE 13节点系统中进行仿真验证,结果表明所提策略能够解决配电网内电压越限问题,避免储能系统过度充放电,从而延长储能系统的使用寿命,实现对配电网内资源的合理利用。

考虑配电网电压暂降治理经济性的DVR优化配置方法研究

针对配电网电压暂降治理的有效性和经济性问题,提出一种动态电压恢复器经济配置的电压暂降治理方法。首先,对DVR不同容量时对应的投资成本进行分析,从而准确计算DVR配置方案的总投资。然后,基于电压暂降凹陷域,结合敏感负荷的中断概率对负荷进行经济损失评估,并根据系统有功损耗计算出总电压暂降经济损失成本。最后,构建了包含DVR装置的投资成本、电压暂降时敏感负荷经济损失和系统有功损耗三种要素的优化模型,实现DVR的最优容量和接入位置。采用IEEE 33节点标准测试系统为例对所提配置方法进行验证,仿真结果证明与传统的DVR就地接入的补偿方法相比,该方法能有效降低配电网电压暂降治理的总经济成本,在保证配电网的运行可靠性的同时提高经济效益。

含高比例光伏的配电网分组协调电压控制策略

电压越限成为限制光伏最大接入量的重要因素,为解决大规模光伏并网所导致电压越限问题,文章提出了含高比例光伏的配电网分组协调电压控制策略。首先,根据光伏接入节点对配电网电压灵敏度不同,提出了光伏逆变器分组协调控制思想;然后,光伏逆变器组内以容量利用比和功率因数为一致性变量进行电压控制,组间通过协调控制确保关键节点电压收敛至设定值1.05 p.u.;最后,通过算例仿真验证所提控制策略能有效地抑制配电网电压越限,避免不必要的有功削减,同时在负荷、光伏波动时具有较强的鲁棒性。

基于模糊理论的输电网络电压无功控制策略

为解决新能源、电动汽车、储能等新技术应用下,高复杂度电力系统电压稳定控制问题,提出了一种基于模糊理论的输电网络电压无功控制策略。该方法引入模糊理论中的隶属度函数,根据系统节点与不同分区之间的耦合程度制定无功控制策略。根据灵敏度计算网络各个节点之间的电气距离,通过模糊聚类算法对节点进行初步分区,并采用聚类融合算法对聚类产生的多个结果进行融合,从而得到最终分区结果。根据关键节点对各个分区的隶属度制定主辅控制策略。IEEE30节点输电网络的算例分析表明,该控制策略可以有效实现对无功功率的控制。

综合提升新能源高占比受端电网小干扰和暂态电压稳定性的SVG优化配置方法

由于新能源发电设备的弱支撑性,新能源高占比的受端电网的电压支撑强度难以满足系统安全稳定运行的要求。为了解决现有静止无功发生器(static var generator,SVG)配置方法未能充分提升系统小干扰电压稳定性和暂态电压稳定性的问题,提出了一种综合考虑系统小干扰电压稳定和暂态电压稳定的SVG优化配置方法。首先,在第一阶段考虑SVG投资运行总成本和系统小干扰电压稳定裕度,在第二阶段引入SVG接入对系统故障后暂态电压稳定裕度的影响。然后,利用基于组合赋权法和相对熵距离的改进理想解法得到最优配置方案。最后,应用PSDBPA对新能源高占比受端电网算例进行分析,验证了所提配置方法能充分发挥SVG对系统电压稳定的提升作用。