Analysis on the Phase Frequency Characteristic of Soil Impedance

Soil is a typical porous media and its impedance characteristic directly determines the performance of grounding system. Soil phase frequency characteristic measurements were carried out on various soil types and water content. This paper finds that the impedance angle of soil specimen presents a capacitive performance when power frequency (f) is low. As the frequency increases, soil impedance angle goes up rapidly. Furthermore the frequency characteristic while f > 1000 Hz is distinct in terms of different water content. In particular, at low moisture content, soil impedance angle would be higher than 0?, that is, the inductive component is obvious. The study result indicates that porous media possesses the unique conductivity property dif-ferent from conductor and solution. Its mechanism needs further study.

环月-地面激光通信链路运动特性分析与设计

为了实现中国环月飞行器与地面站之间的高速激光通信,建立了环月-地面激光通信链路运动特性模型并进行了仿真分析。结果表明:利用地面站与环月飞行终端分别构建月地直接信息传输链路和月地中继信息传输链路时,喀什站的两种链路总可见时间比阿根廷站分别增加了约4.5%和6.5%,因此选取喀什站更有利于月地激光通信链路的构建;对于环月终端,其转动机构方位角范围-180°~+180°,俯仰角范围-19°~+89.7°,其最大提前指向角达18.2μrad;该月地激光链路的SEP(sun-earth-probe)角和SPE(sun-probe-earth)角近似呈周期性变化,每隔约15天出现一次最小值,因此激光终端设计时须考虑抗日光干扰;对于1550 nm激光载波的多普勒频移量为±1.28 GHz,多普勒频移变化率达1 MHz/s,因此激光通信体制的选择须考虑多普勒频移变化特性。根据链路仿真结果和功率预算给出了环月-地面激光通信链路的设计建议。研究结果可以为环月-地面激光通信链路的设计提供参考。

基于角频率暂态前馈的VSG控制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)并网时,输出功率的稳态性能与动态性能之间存在耦合,无法同时满足抑制有功振荡和电网一次调频的需求,提出基于角频率暂态前馈的控制策略,通过补偿输出功率,减小Δω,进而减小振荡过程。该控制策略可以有效抑制有功振荡,并且实现了稳态性能与动态性能间的解耦,不会影响一次调频特性,同时提高了响应速度。首先建立VSG有功闭环小信号模型,分析了输出功率稳态性能与动态性能之间的矛盾,并根据同步发电机功角特性分析了有功振荡机理;在此基础上提出了基于角频率暂态前馈的控制策略,利用闭环零极点与Bode图分析了所提控制策略对系统的影响;最后通过仿真和RT-LAB半实物平台验证了所提控制策略的可行性与优越性。

计及恒定减载桨距角控制的风电高占比电力系统频率动态特性分析

在新型电力系统中,风电主动参与电网频率调节已成为必然,如何评估风电参与调频对频率动态特性的影响也成为了研究热点。围绕现有的风电调频措施,提出一种可以在额定风速前减少变桨动作次数的恒定减载桨距角的改进风电机组变桨控制,推导出该控制下风电机组参与一次调频的调差系数表达式。基于此构建了含恒定减载桨距角控制的电力系统频率响应模型。推导出频率动态特性指标的解析表达式,揭示了风速、初始桨距角等对风电机组调差系数及频率动态特性的影响机理。通过改进的IEEE三机九节点系统验证了所构建频率等值模型的准确性以及所提调频方法的有效性和可行性。

基于两相介质理论天然气水合物超声探测分析

针对海底裸露的块状天然气水合物的超声波识别探测问题,提出基于双相多孔介质理论的天然气水合物声场计算方法。对“海水-天然气水合物”模型进行超声波传播特性的仿真分析,并研究相关参数对天然气水合物吸收特性的影响规律。研究结果表明:当超声波频率设置为20 kHz以上时,天然气水合物的声波吸收系数随着频率的增加而增加;天然气水合物的饱和度越高,固相平均密度越小,吸收系数越高;孔隙度越高,吸收系数也越高;而同一入射频率下,孔隙大小对吸收系数的影响则相对有限;同一入射频率下,入射角度越大,吸收系数越小,当入射角度大于60°时,几乎不能获得含有有效信息的回波信号。

电力系统频率动态与功角振荡的耦合特性分析

为探究频率动态与功角振荡间的耦合特性,文中以双机系统为例推导扰动后系统稳定电网频率动态特性和功角振荡机理,基于扩展等面积准则(extended equal area criterion,EEAC)扩展至多机系统,提出了基于Pearson系数的耦合强度量化评估指标,根据频率动态特征和功角振荡特征对耦合关系进行量化。文中分析了功角振荡对频率动态特征指标的影响,量化评估了不同频率动态指标与功角振荡指标的耦合强度。理论分析和算例结果表明构建的指标体系具有合理性,电力系统的频率动态与功角振荡相互耦合,为频率和功角的优化控制措施提供了参考。

特高压输电线的运行特性与变电站的无功补偿

特高压输电是大电网的发展方向,分析特高压输电线路的运行特性和变电站的无功补偿极为重要。为此,建立了由分布参数表达的输电线的功角特性方程,导出了送端恒电压、受端恒功率因数控制下输电线的P-U特性方程,利用运行圆图导出输电线的失步功角和极限传输功率的算式以及产生工频过电压的传输功率区间和最大过电压标么值的算式。研究表明,输电线的传输能力随受端功率因数的上升而提高,但其过电压的功率区间和最大过电压标么值也随之增大。两端恒电压控制可显著提高输电线的传输能力。提出以变电站母线电压和输电线的有功为给定值计算变电站无功补偿量的方法并导出了相应的算式。以晋东南—南阳—荆门特高压输电线为例比较了两种控制方式下的传输能力,给出了各变电站的无功补偿量。

小电流接地故障暂态方向保护原理研究

分析了小电流接地系统接地故障暂态零序电压电流特征。根据线路的相频特性将频率分为不同区段,论证了在一选定的低频区段内,所有健全线路分别可用一集中电容等效;在该选定频段内,故障线路暂态零序电流或无功功率方向与非故障线路相反。据此提出了检测暂态零序容性电流或无功功率方向的暂态方向保护算法。该方法灵敏度、可 靠性高,不受消弧线圈和不稳定电弧的影响。实际故障数据验证了该方法的正确性。

压电加速度传感器在机载测试领域中的安装研究

在机载测试工程领域中,要保证压电加速度传感器测得的数据可靠,需要在传感器校准、电缆布设、传感器安装、数据采集记录等方面给予质量保证。由于飞机翼尖局部无法直接安装压电加速度传感器用以测量法向振动,通常的做法是把压电加速度传感器安装在直角转接支架上,这样做是否能够测得飞机翼尖的真实振动量,是主要探讨的内容。

综合工频与特征频率零序导纳角差的选线方法

针对配网线路中大量电缆线路的使用导致故障线路与健全线路零序电流差异小的问题,提出一种基于线路自身工频与特征频率上的零序导纳相角差的故障选线新方法。在分析线路特征频率的基础上,利用S变换提取直流与特征频段内整倍工频频率点幅值信息,通过比较两部分幅值大小判断故障合闸角范围。基于特征频段内频率点幅值最大原则确定故障系统零序电流的特征频率,并进一步分析线路工频与特征频率下零序导纳向量特性。最后提出利用故障线路、健全线路的工频与特征频率零序导纳角差相差180°构建判据。基于Matlab的仿真验证本选线方法具有良好的选线效果。

基于暂态电流极性的小电流接地系统故障选线装置

根据均匀传输线路的频率特性,对于空载线路,当频率小于fm时,线路输入阻抗呈容性,线路可用一集中电容等效.小电流接地系统发生单相接地故障时,对零序分量来讲,非故障线路相当于空载.根据这一特点,对小电流接地系统中线路的零序参数相频特性进行研究,得出系统发生单相接地故障时不同频带上暂态零序电流特性.在选定频带(Selected Frequency Band,SFB)内,非故障线路零序电流极性和故障线路相反.应用小波包对各线路的暂态零序电流进行分解,小波包系数的符号代表了相应频带零序电流的极性,通过比较SFB内小波包系数的符号,便可找出故障线路.RTDS(Real Time Digital Simulator)试验结果表明此方法可以准确地实现单相故障选线.

基于线路零序频率特性的小电流接地系统故障选线

根据均匀传输线路的频率特性,对于空载线路,当频率小于fm时,线路输入阻抗呈容性,线路可用一集中电容等效。小电流接地系统发生单相接地故障时,对零序分量而言,非故障线路相当于空载。根据这一特点,对小电流接地系统中线路的零序参数相频特性进行研究,得出系统发生单相接地故障时不同频带上暂态零序电流特性。在选定频带SFB(SelectedFrequencyBand)内,非故障线路零序电流极性和故障线路相反。应用小波包对各线路的暂态零序电流进行分解,小波包系数的符号代表了相应频带零序电流的极性,通过比较SFB内小波包系数的符号,便可找出故障线路。EMTDC仿真试验结果表明该方法可以准确地实现单相故障选线,并验证了文章对输电线路零序输入阻抗相频特性分析的正确性。

TCSC次同步频率阻抗特性及其抑制SSR的参数设计

正确分析TCSC次同步频率阻抗特性是研究TCSC抑制次同步谐振(SSR)能力以及进行TCSC参数设计的重要基础。基于对TCSC次同步频率阻抗模型的研究,绘制了三维频率阻抗图,分析了TCSC次同步频率阻抗特性,特别提出了次同步谐振导通角的概念。基于内蒙古上都电厂串补输电线路模型,在满足工频基波阻抗调节特性的前提下,根据次同步频率阻抗特性研究了考虑TCSC自然抑制SSR时其主电路参数的设计原则。通过对上述系统各模态频率阻抗特性的综合分析,讨论了TCSC控制参数的选择方法。仿真结果证实了次同步频率阻抗特性分析结果的正确性。

基于混合储能的变惯量虚拟同步耦合控制技术

若混合储能设备的静止能量拓展为旋转惯量的能量来源,则灵活可控的虚拟同步耦合运行方式,会使电力电子化电力系统的暂态稳定更具可控性。为提高新能源高渗透系统的暂态稳定性,首先建立电池储能、电容储能与同步发电机旋转机械动能间的能量转化关系,使静止混合储能设备具有与系统同步耦合运行的能力。其次,分析由混合储能引入的虚拟惯量对频率稳定和阻尼特性的影响机理,并提出基于混合储能的变惯量虚拟同步耦合控制技术,使静止储能设备在更加灵活的同步耦合运行方式下,转移同步发电机承受的暂态能量,减小系统内旋转机械的频率及功角振荡。最后,利用MATLAB/Simulink搭建含光伏、混合储能高渗透的仿真系统。结果表明,在所提控制策略下,含静止能量的储能设备可显著改善系统的暂态稳定性。

可控惯量光储互联系统的稳定性分析与区域协同控制

利用混合储能装置扩展惯量来源能够有效改善光储互联系统的频率稳定,但多机惯量调整将影响系统的暂态稳定。为解决可控惯量带来的系统暂态稳定问题,首先推导了光储互联系统的等值数学模型,分析两区域虚拟惯量对系统功角首摆的影响。其次,通过建立互联系统的小信号模型,观察系统特征根随两区域惯量系数的变化,分析了可控惯量对系统阻尼特性的影响,并提出一种基于光储互联系统的区域协同控制策略。最后,利用MATLAB/Simulink对高光伏渗透率互联系统进行仿真分析。结果表明:所提控制策略不仅能够抑制系统频率突变,改善系统频率稳定,还能兼顾系统的阻尼与功角稳定,体现出更加友好的并网特性。

井间地震资料特点分析

与地面地震和VSP相比,井间地震资料有着明显的特点。从波场类型、管波特点、反射角度分布以及频率特征等方面,系统分析了井间地震资料的特点。分析认为：①井间地震的复杂波场虽然增加了该技术的用途,但也给有效波场的识别与分离增加了难度；②井间地震的管波是一种沿井筒传播的波与沿地层传播的波的组合波；③井间地震的反射属于大角度反射,但绝大多数反射角在临界角以内；④特高频率的资料在大幅度提高分辨率的同时,也给处理特别是同相叠加带来困难。但通过提高叠加次数,可以获得正确的反射波场成像结果。

考虑流固耦合的双弯头压裂管汇的振动特性

高压压裂过程中,压裂车与交流管汇相连接的弯头极易因管汇的剧烈振动发生疲劳损坏,降低了弯头的使用寿命。为此,基于流固耦合理论,推导了高压弯管的运动方程,对弯头在波动流作用下的流体力学模型和固体运动模型引入摩擦耦合因素,并运用ANSYS Workbench软件进行仿真计算,分析了双弯头的连接角度、弯管的壁厚、曲率半径等参数对弯管固有频率的影响,通过现场实测数据对仿真计算结果进行了验证。结果表明:(1)双弯头连接角度对固有频率影响较大;(2)双弯头固有频率随着弯头内径的增大近似线性增大,随着弯头曲率半径的增大而减小。结论认为,(1)双弯管连接角度介于75°~105°更有利于减小管汇的振动强度,弯管的振动强度最大可减小约30%;(2)在流固耦合的作用下,双弯头弯管的固有频率随弯管内径的增长呈近似线性增长的关系,压裂现场压力为60 MPa左右时应选取内径为?101.4 mm(4 in)的压裂管线;(3)在压裂现场激振频率不高的情况下,弯管内径为70 mm时,弯管的曲率半径应该尽量控制在160 mm左右。

土壤阻抗角的频率特性及其影响因素

土壤的阻抗特性直接决定了接地系统的性能,为此通过搭建土壤导电的频率特性试验电路,测量了我国常见的黄土壤、赤红壤和红壤这3种典型土壤的阻抗角随频率的变化规律,以及水分质量分数、土壤粒径对土壤阻抗角频率特性的影响。研究发现:当电流频率较低时,土壤试样的阻抗角总小于0,呈现为容性特征,且随着频率的增加,其阻抗角快速上升;但当频率上升到1 000 Hz以上时,土壤阻抗角的变化速度变缓;当水分质量分数较高时,土壤试样的阻抗角总小于0,且随着水分质量分数的降低,其阻抗角先增大到大于0,然后随着频率的进一步上升逐渐下降到0。通过对该现象进行分析提出,土壤中离子在电场下的迁移运动是造成土壤阻抗容性特征的主要原因,孔隙水形成的离子通道的感抗是造成土壤阻抗感性特征的主要原因,二者共同作用形成了土壤阻抗角的频率特性。研究结果证明多孔介质具有独特的导电特性,其机理有待更为深入的研究。

传递函数的幅角定义探讨

在诸多经典自动控制原理的教材中,对传递函数频率特性的幅角定义十分模糊甚至不准确,传递函数的幅角求取和幅角定义不完全一致,这使得学生在课堂学习以及自学后对于幅角的求取往往会出现两种不同的结果。本文从对幅角定义出发,分析了现存教材中幅角定义和求取不一致的原因,最后给出了一个比较完整的传递函数幅角定义修正方案和计算公式。

车用加热器电磁燃油泵供油特性试验研究

介绍了车用加热器电磁燃油泵的结构和泵油原理。对影响电磁泵供油特性的油泵安装角度、泵油频率等因素进行了试验分析。提出了欠油容积概念,并认为泵油量主要受欠油容积和节流作用的影响,二者又受柱塞运行速度的影响,而速度又与泵油频率和重力有关,其实际作用于柱塞上的有效重力之大小又与电磁泵的安装角度有关。