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。

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。

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。

基于故障数据的线路分布参数时域辨识方法

针对目前基于故障数据的频域辨识方法难以精确辨识线路分布参数的问题,基于线路分布参数时域模型,提出了一种更精确的分布参数辨识方法。该方法利用线路两端采集的故障电压电流信号,在时域内通过最小二乘搜索法辨识得到线路参数,避免了频域法向量转换导致的误差。并采用瞬时对称分量法提取序分量,实现时域内分别对正序和零序参数的辨识;采用LOWESS方法平滑故障信号中的噪声,以提高算法的抗干扰性。仿真算例的结果表明,所提出的方法能够准确辨识线路的分布参数,并且对各种故障条件均具有良好的适应性。

VSC-HVDC三相不平衡控制策略

分析了电网三相不平衡时电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)系统的谐波传递特性,设计了一种基于瞬时对称分量法的序分量检测技术,适用于VSC-HVDC系统的正、负序双回路的双闭环控制策略。该控制策略利用瞬时对称分量变换获取电压和电流的无延迟正、负序分量,不仅在时域范围内对传统对称分量法进行了扩展,而且也解决了正、负序分解时所带来的延迟问题。另外,提出在三相不平衡电力系统的控制中增加一个不平衡指令补偿模块,改善VSC-HVDC系统在电网三相不平衡时的运行特性。最后,在仿真软件PSCAD/EMTDC的环境下建立了一个VSC-HVDC系统及相关控制策略,验证了所设计控制策略的正确性。

一种改进的无锁相环FBD谐波电流检测方法

针对传统FBD谐波电流检测法在提取基波正序有功电流信号时存在误差较大的问题,提出了一种改进的FBD谐波电流检测方法。该方法利用瞬时对称分量法和同步基准变换法对三相电压进行变换,得到与基波正序电压同相位的基准电压信号来代替锁相环提取的电压正余弦量,计算出准确的三相瞬时正序有功等效电导,提取基波正序有功电流,最终获取精准的谐波电流。理论分析表明,该方法不受电网电压不对称和电流畸变的影响,消除了锁相环提取信号带来的误差,提高了检测精度且易于实现。仿真结果验证了该方法的精准性和可行性。

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。

一种DSTATCOM补偿指令电流的实时检测方法

提出一种改进型瞬时对称分量法。该方法根据二维时域正交坐标系中旋转相量与其瞬时值的对应关系,采用两点采样法,只需连续两次采集三相相量共计6个瞬时值即可确定各序分量的瞬时值。仿真结果表明,该方法能够实时、精确地检测出三相不对称相量中各序分量的瞬时值。基于该方法,提出一种配电网同步补偿装置(DSTATCOM)补偿指令电流的检测方法。该方法避免了复杂的移相电路、锁相环电路以及正余弦函数表的发生器及其查表过程等,消除了由此带来的误差和故障。试验结果显示,该电流检测方法能够快速、准确地检测出与系统电压基波正序分量同步的基波正序有功电流分量,从而检测出DSTATCOM装置补偿所需包含的谐波、负序以及无功分量的指令电流。

基于改进自适应滤波器的电网同步技术

电网同步是风力发电系统实现故障穿越的必备功能,为了实现快速准确的电网同步,提出了一种基于改进自适应滤波器的电网同步方法。通过数学方程表达式揭示了改进自适应滤波器的原理,利用对称分量法计算电网电压的正序分量和负序分量,对频率自适应环节进行了分析和设计。基于Matlab/Simulink仿真,对传统二阶广义积分器方法和该方法进行了对比研究,结果表明:和传统方法相比,该文提出方法的正负分量序误差幅度<0.1%,频率误差<0.08 Hz,验证了该方法的有效性。所提方法可以解决实际应用中电网电压不平衡、谐波和直流偏置情况下电网同步误差的问题,

分布式电源动态无功补偿控制策略

根据分布式发电的无功特点及现在SVC补偿系统的不足,利用瞬时无功理论和对称分量法,提出一种实时求取电力系统无功功率的方法。以分布式电源的无功功率为控制目标,采用P I调节产生无功补偿电流,控制SVC装置的补偿投切,有效地保证了分布式电源节点无功功率的恒定。与传统SVC控制策略相比,该方法产生无功补偿电流的时间明显缩短,使SVC能够快速地补偿系统无功功率。并利用m atlab/s im u link进行仿真,验证了其可行性。

基于序分量法的D-STATCOM直接功率控制策略研究

将基于序分量法的P-DPC引入到配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)的控制研究中,来解决传统预测直接功率控制策略只可控制补偿负荷无功功率的问题。将电网电压不对称因素考虑在内,利用瞬时对称分量法对各个采集电气量进行序分解,构建正、负序等效电路。无功和三相不平衡负荷补偿时,根据序网络等效电路分别推得正、负序功率预测模型。基于正序功率预测模型的P-DPC算法控制D-STATCOM补偿负荷无功,而基于负序功率预测模型的D-DPC算法控制补偿负荷所需负序电流。两种算法相互牵制,严格控制了D-STATCOM的输出电流,消除了装置在电网电压不对称时可能产生的过流威胁,实现了负荷无功和平衡化补偿。仿真结果表明,不论电网电压对称与否,该控制策略都能良好地补偿负荷的无功和负序电流,确保电源侧三相电流平衡且单位功率因数运行。

直驱永磁同步风电机组不对称故障穿越的研究

分析电网发生不对称故障对直驱永磁风力发电机组(D-PMSG)的影响,研究其控制策略,以提高其不对称故障穿越的能力。把电网电压实时引入机侧整流器参考功率的计算中,提出了按照电网正序电压和其额定电压的比减小发电机输出功率的控制策略。建立了经背靠背双PWM变流器并网的D-PMSG仿真模型。机侧整流器控制内环采用电流前馈控制,外环采用功率环控制发电机输出功率。网侧逆变器控制内环采用电流前馈控制,并控制负序电流为零,外环采用电压环稳定直流电压。仿真结果表明,在不对称故障时,这种策略保持了发电机功率平衡和变流器功率平衡,限制了直流电压的升高,保持了逆变器三相电流对称,实现了机组不对称故障穿越。

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。

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。

基于二阶广义积分器的基波正负序分量检测方法

提出了一种检测基波正负序分量的新方法。首先通过瞬时对称分量法及坐标系变换理论分析了在αβ坐标系下通过90°移相算子实现正负序分量检测的原理;然后构造了基于二阶广义积分器的移相系统。理论分析及仿真结果表明,该移相系统在特定频率下具有90°移相特性,同时表现出滤波作用。采用双线性变换法实现移相系统的离散化,并提出了基于所构造移相系统实现基波正负序分量检测的方法,该方法省去了锁相环和低通滤波环节。利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果证明了所提方法的正确性和有效性。

三相电压跌落检测新方法

为实现三相电压跌落的快速精确检测,提出含稳态分量和补偿分量的解耦检测方法。首先运用瞬时对称分量法在坐标系中推导出基波电压正序、负序分量的解耦检测模型;然后根据该解耦模型构建含稳态分量和补偿分量的离散卡尔曼滤波器,采用数学形态滤波器和网格分形方法定位电压突变发生和恢复时刻,并重置卡尔曼滤波器参数以加快检测动态响应速度;最后将提出的检测方法用于各种电压故障情形下的检测和动态电压恢复器（dynamic voltage restorer,DVR）补偿仿真中。仿真结果表明,所提方法的检测动作时间为2~3个采样周期,与传统dq变换法相比,其动态响应速度快一个数量级,证明了所提解耦检测方法在响应速度、稳态精度方面具有优越性。

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。

基于改进瞬时对称分量与三点算法的相量测量新算法

相量的频率、幅值和相角的实时在线估计需要算法在精度和实时性方面能够很好统一,传统DFT方法,数据采集周期较长,测量精度受系统频率波动的影响较大。另外,在系统发生不对称运行或不对称故障时,对电量的正负序分量测量有利于动态分析。针对这些问题,提出了一种基于改进瞬时对称分量法与三点算法相结合的相量测量算法。该算法利用瞬时对称分量法获取电量各个序分量的瞬时值,并进行基波正、负序电量的检测,然后利用改进三点法对基波量进行频率、幅值和相角的计算,它易于实现、实时性好、精度相对较高。通过Matlab进行仿真验证,结果表明所提方法在实时性和精度方面能够得到较好统一。

不对称短路故障下非故障6kV电动机速断保护动作行为分析

根据对称分量法,分析了单相接地短路和两相接地短路两种不对称短路故障下的电压向量。对6kV电动机在不同序电压下的运行情况进行了分析,表明运行在同一6kV母线上的非故障电动机速断保护在不对称短路情况下,特别是在两相接地短路时,负序电压产生的较大电流可能会导致电动机速断保护误动作。提出在进行电动机速断保护定值整定校核时,不仅需要考虑启动电流,还需要考虑不对称短路故障时的负序电压影响的问题。