多绕组变压器复合短路阻抗与环流计算

为解决多绕组变压器建模复杂、复合短路阻抗和环流计算困难以及计算时间长的问题,提出一种基于简化变压器有限元模型的计算方法。该方法可以快速准确地计算多绕组变压器的复合短路阻抗和相应的短路环流。首先建立了简化的变压器有限元模型,并获得了绕组的电感矩阵。然后,将相关数据输入计算软件中进行计算,以得到多绕组变压器的复合短路阻抗和对应的短路环流。为了验证该计算方法的准确性,进行了实例验证。结果表明,该方法计算精度高并且耗时较少。通过使用这种基于简化变压器有限元模型的计算方法,可以有效地解决多绕组变压器的复合短路阻抗和环流计算中的困难,这不仅提高了计算效率,还能提供准确的计算结果,具有较好的工程应用价值。

适应高电流倍率工况的锂离子电池等效电路模型

等效电路模型(equivalent circuit model,ECM)是电池模型的主要类型之一,对电池特性分析和状态估计非常重要。然而,当前广泛使用的基于阻容(RC)结构的电池ECM无法应对复杂多变场景。例如,传统ECM无法反映电池极化电压在高电流倍率下的特殊现象,即传统ECM不能准确表征电池在高电流倍率下的阻抗特性。针对这一问题,本团队在不同SOC下进行了电池峰值电流实验,通过实验数据分析了电池在峰值电流下的极化电压和阻抗特性。然后,引入负电阻电容环节拟合实验结果,对传统ECM进行改进以充分体现高电流倍率下的电池极化现象。通过比较传统RC环节与负电阻电容环节特性,提出了基于阻抗特性曲线拐点的参数分离方法,其计算量小,模型求解便捷。最后,对分离参数后的模型进行验证,结果表明所提ECM及参数获取方法能够较好地模拟高电流倍率下电池的极化电压变化,进而更加准确地表征电池电压特性,模型输出与实验结果误差小于0.05 V。所提ECM相比于传统的RC模型精确度得到了极大提升,且不依赖于复杂的电化学模型,维持了模型的简单结构。

移动通信铁塔直击雷电流分布的研究

为研究雷击移动通信基站铁塔的电流分布特性,提出了一种全新的电路方法,创建了一个描述铁塔及其接地网构成的网络系统的电路模型。分析了铁塔上的雷电流分布及铁塔的冲击阻抗特性。仿真表明:铁塔及天线电缆屏蔽层上的雷电流分布情况与铁塔结构及雷击位置有关,但几乎不受大地电阻率的影响;而且,任意位置的直击雷在接地网对称位置的接地体上产生几乎相同的入地电流;"铁塔—接地网"网络的整体电阻和电抗随雷击点距地面高度的增加会有略微增大,其中电抗的变化比电阻的略大。研究成果为雷电防护设计提供了重要参考。

输电线路杆塔对雷电流监测结果的影响

在输电线路上实际测量雷电是进一步了解雷电流各种参数的有效手段,但实际测量到的结果是受被击物体影响后的雷电流。为了通过测量结果得到雷电流的原始波形,在输电线路杆塔模型中考虑了雷电波在杆塔传播过程中的衰减、畸变以及杆塔冲击接地电阻等因素,采用电磁暂态分析程序PSCAD对两种不同的输电杆塔进行了仿真计算,并对是否装设避雷线的情况进行了比较分析。结果表明避雷线对于雷电波的传播有很明显的影响,雷击输电线路杆塔时塔顶和塔底的雷电流波形有显著的区别,塔底电流随着杆塔的增高而变大。

新型同杆并架双回输电线路物理模型的研制

同杆并架双回线路动态物理模型在同杆并架双回线路相关研究中占有重要地位。文中以同杆并架双回线路共最小互阻抗模拟方法为基础,针对模型建设过程中面临的技术问题进行分析,提出了改进方案,并完成了模型的研制。仿真和动模试验情况表明,新型同杆并架双回线路物理模型与预期线路参数和实际线路参数吻合良好,为同杆并架双回线路故障和保护的研究提供了经济可靠的实验平台。

特高压同塔双回线路分段融冰装置感应电压、电流的抑制措施

为抑制感应电压、电流对输电线路分段融冰装置的影响,以Bergeron模型为基础搭建了1 000 kV同塔双回线路直流融冰仿真模型。分析了感应电压和感应电流对设备的应力、融冰装置电源以及三相桥换相的影响,并将4种抑制感应电流措施的效果进行了比较。研究结果表明,当采用上下相融冰接线方式时,融冰装置端口处的感应电压和感应电流约为上中相、中下相接线的2倍;并联电容、并联工频谐振滤波器对感应电流的抑制效果有限;串联电感能有效削减回路中的工频电流,当串联电感为1 H时,回路中的工频电流为不串电感时的20%,电网侧二次谐波电流为不串电感时的14%。因此,可采用上中相、中下相的接线方式,以及在出口处串联电感来抑制融冰装置的感应电压、电流。

不同电压等级同塔四回输电线路不同运行方式下零序互感对接地距离保护的影响

分析了不同电压等级同塔四回线路在不同运行方式下,零序互感对接地距离保护零序电流补偿系数及测量阻抗的影响。理论分析表明:所有运行方式中,线路同塔双回运行时零序电流补偿系数最大,测量阻抗最小;1回运行,其他3回检修接地时,对应的零序电流补偿系数最小,测量阻抗最大。在此基础上,给出了接地距离保护零序电流补偿系数的整定建议。利用RTDS对1 000 kV/500 kV同塔四回线路进行了仿真验证,仿真结果与理论分析一致。

同塔四回线接地距离保护的分析

同塔多回线路由于零序互感的影响,当发生接地短路时,接地距离保护的测量阻抗会产生偏差,导致保护误动或拒动。分析计算了同塔四回线在不同运行方式下零序电流补偿系数及其对接地距离保护测量阻抗的影响,并分析了线路不同运行方式下测量阻抗的偏差的特点,进而提出了整定零序电流补偿系数的方法。算例表明,按各方式下最小的零序电流补偿系数来整定,可保证在所有方式下保护至少覆盖线路的50%,保证两侧保护范围有交叉。

六序分量补偿的同杆双回线接地电抗继电器

由于平行双回线间存在复杂的电磁耦合,传统的距离保护动作特性受线间零序互感影响,可能造成拒动或误动。为此,采用六序分量法对同杆双回线进行解耦,推导出保护安装处的电压与电流关系。在此基础上,引入六序分量零序补偿系数,提出以环流零序电流I觶F0作为极化量的新型接地电抗继电器。仿真结果表明,新方案具有较高灵敏度与可靠性。

不同电压等级同塔四回输电线路零序电流补偿系数整定研究

不同电压等级同塔四回输电线路发生接地短路时,由于零序互感对接地距离保护的影响,测量阻抗产生的偏差可能导致保护误动或者拒动。为此在现有整定方法的基础上,同时计及零序互感和零序电容电流的影响,分析了不同电压等级同塔四回输电线路在不同运行方式下的零序电流的方向,对零序电流补偿系数的计算方法进行了改进,给出了同塔四回线路在各种运行方式下的零序电流补偿系数,提出了利用微机保护的定值切换来提高接地距离保护的动作性能的措施。最后利用PSCAD对不同电压等级的500 kV/220 kV同塔四回输电线路进行了仿真,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

基于单回电气量的同塔双回直流线路故障测距算法

同塔双回直流线路极线间存在复杂的电磁耦合关系,而实际工程中各回直流系统的控制保护仍基于本回电气量信息,必然无法实现其完全解耦分析,从而增加了准确故障定位的难度。首先利用同塔双回直流线路的相模变换对基于单回线路电气量的模量特征进行详细分析,构造了消去地模分量的新差模分量,并对其特点及参数选择进行了分析。然后根据非故障点的线路两端沿线计算电压在故障时刻附近具有最大差值的特点,定义了非故障点最大电压差值区段,进而提出了一种基于单回直流线路电气量的时域故障测距算法。基于PSCAD/EMTDC对实际同塔双回直流系统的大量仿真测试结果表明:所提算法测距精度高,且不受故障极线、故障位置及过渡电阻的影响。

基于分段传输线模型的同杆双回线路反击耐雷性能研究

为了更准确的计算超高压输电线路的反击耐雷性能,给出了同杆双回线路杆塔的分段传输线模型。利用EMTP程序对同杆双回500kV输电线路的反击耐雷性能进行了计算和分析,考虑到雷击塔顶时导线上工频电压的随机性,采用统计法确定超高压线路的反击耐雷性能。计算结果表明:采用本文介绍的分段传输线模型进行计算,在杆塔接地电阻相同时,塔顶电位低于单一波阻抗模型,并且与后者相比,塔顶电位受接地电阻影响更小;和单一波阻抗杆塔模型相比,采用分段传输线模型进行计算得出的耐雷水平更高,耐雷水平受接地电阻的影响更大。

影响电力系统短路计算结果的原因分析

电力系统短路计算是电力部门经常进行的基本计算,其计算结果是设备选择、继电保护定值整定的依据。无论使用调度自动化中的短路计算软件,还是使用继电保护定值整定软件,各种软件或算法的计算结果可能出现差异。产生差异的原因较多,分析表明主要原因有:(1)近似计算中各节点的正序正常电压处理不一致;(2)近似计算中变压器模型的等值阻抗处理方法不同;(3)详细计算中,由于未考虑分接头影响,至使变压器模型选择不当。变压器模型对短路计算的影响很大,建议采用C IM变压器模型,该模型具有原理正确和使用方便的特点。

有源等效阻抗限流器的研究

有源等效阻抗限流器由电压型电力电子逆变器、直流电容、滤波器组成,通过变压器串联接入电网。电网正常时,限流器实现提高电能质量的功能或停止工作;故障发生后,立刻投入限流,对电网来说限流器等效为一可调阻抗,此阻抗设定为纯电感时可同时满足限流及使装置提供的有功最小。给出了实际电路与控制方法,理论分析与仿真结果均表明限流器具有优良的限流特性。

输电线路雷击闪络分析中杆塔模型的研究

为更方便地计算输电杆塔各横担的电位以评估多回高塔的耐雷性能,建立了改进单波阻抗模型。基于电磁暂态计算程序,将新杆塔模型与传统的集中电感模型、单一波阻抗模型和多波阻抗模型对比,分析4种模型下塔身垂直方向上电位分布。采用反推法,由Hara多波阻抗模型推导出110、220、500 k V 3种电压等级下常见双回同塔和四回同塔高塔改进单波阻抗的推荐取值。研究结果表明,改进单波阻抗模型下的杆塔塔身电位分布与多波阻抗模型最为接近,在进行整条输电线路或者多基杆塔的防雷特性评估工作时,用改进单波阻抗模型代替多波阻抗模型,可以极大地减小计算量,实用性更强。

基于阻抗特性的动力电池系统电磁干扰仿真与测试

以锂离子动力电池单体为研究对象,测量不同频段下电池单体的阻抗特性以表征电池特性,并采用电气模型进行全频段阻抗特性拟合,结合电池单体及BUSBAR阻抗特性,建立整个动力电池包的电气特性模型。电驱系统是汽车上主要的电磁干扰源,在研究分析电机特性及控制策略的基础上,建立包括电驱系统在内的动力电池系统电磁干扰模型。通过仿真获取动力电池系统直流母线上的总电流变化,并与实车测试结果进行对比验证。对研究动力电池系统自身的电磁干扰及其影响机理,正确及时地发现潜在电磁干扰问题并加以解决,提高电池包系统、整车性能及增强系统运行可靠性有着重要意义。

线路模型对同塔短线路潜供电流研究的影响

同塔双回短线路在电磁暂态研究中具有多种建模方法,线路模型的选择直接影响潜供电流的计算结果。建立4机系统对同塔双回短线路的潜供电流进行仿真,对比分析了EMTP(电磁暂态程序)中输电线路的3种建模方法在潜供电流稳态值校核与暂态过程研究中的差异,并结合理论分析了引起各模型计算差异的原因,给出了同塔双回短线路潜供电流研究的线路模型选取建议。

接地电阻模型对冲击电流回路输出特性影响的仿真

在ATP-EMTP中建立了常电阻模型、非线性电阻模型、电容阻抗模型、混合模型4种杆塔接地仿真模型,研究了这些杆塔接地模型对8/20?s冲击电流回路输出电流波形参数的影响。结果表明:1当充电电压大于某个值时,非线性电阻模型和混合模型对应的输出波形开始受充电电压影响;2临界击穿场强Ec和土壤电阻率?主要影响接地模型中的非线性电阻部分。大的土壤电阻率?和小的临界场强Ec更有利于提高输出波形幅值并且使得波尾与波头的比值更接近2.5;3接地模型中的电容部分越大,输出波形幅值越大,但波尾和波头比值越偏离2.5;4Ri/R0对电容模型和混合模型中的冲击电流回路输出波形参数的影响差别不大。

基于虚拟阻抗的两级式逆变器二次纹波电流传播特性及抑制策略

两级式单相逆变器的输出瞬时功率包含2倍于输出电压频率的脉动功率,致使前级DC/DC变换器的输入存在二次纹波电流。前级DC/DC变换器控制环路的优化是解决该问题有效且低成本的方法。通过环路等效,给出了单环控制以及双环控制的等效电路模型,基于虚拟阻抗的概念分析了电压外环以及电流内环在二次纹波电流传递过程中的作用。在此基础之上,解释并归纳了现有控制策略的抑制原理,指出其中存在的局限性,并给出了2种优化方案。最后,构建了1.5 kVA两级式单相逆变器原理样机进行了仿真及试验验证,验证了分析方法的可行性以及控制策略优化的有效性。

一种基于线路优化的短路电流限制方法的研究

基于以较好性价比方式解决电网中存在的短路电流超过安全限值的考虑,本文提出一种通过优化配电网络线路组合来限制节点短路电流的方法。该方法基于对电网中计算节点的自阻抗的线性化计算公式进行推导和分析,将节点的短路电流值和线路状态之间的耦合性和非线性关系通过线性化的计算模型加以表达,并通过对该模型的计算得出预期的最优线路组合。基于保证模型计算的准确性的考虑,在模型计算过程中引入了线性化误差补偿算法。通过仿真测试表明,该模型能够有效降低节点的短路电流,具有良好的计算性能。