正负序时变幅频旋转矢量及其在三相静止坐标系上投影瞬时值间关系的特征及仿真分析

随着电力电子化并网设备在电力系统中所占比例的大幅增加,电源侧的输出特性明显区别于传统以同步发电机为代表的电源输出特性,电力电子化电力系统故障分析尤其是网络不对称故障分析面临新的挑战。然而现有的故障分析方法基本未认识到设备内电势的时变幅频特征,仅有的基于时变幅频信号提出的时变幅频对称分量法也仅是1组数学化的分解公式,无明确的物理内涵作为方法支撑。针对此,通过分析正/负序时变幅频旋转矢量投影三相瞬时值间关系的特征,诠释了时变幅频对称分量法的物理本质。首先,研究时变幅频内电势旋转矢量的产生机制;然后,基于正/负时变幅频旋转矢量在三相静止坐标系上投影瞬时值特性建立描述各相的旋转相量概念及正/负序三相旋转相量图;最后,基于上述旋转矢量投影等效三相旋转相量的过程建立时变幅频对称分量法的物理内涵,由此将不对称故障点电压等效为正/负序旋转相量,并结合仿真进行分析。分析结果表明,所提故障分析方法为时变幅频内电势激励下网络不对称故障分析提供了基础理论。

配电变压器三相不平衡附加损耗量化分析

配电网变压器三相不平衡附加损耗的计算由于缺乏对铁耗等的全面分析而精度不高。考虑到损耗治理依赖于精确有效的损耗数据,故提出计及铁耗变化的配电变压器三相不平衡附加损耗计算方法。利用磁动势平衡方程式来分析励磁磁动势和主磁通的产生过程,以建立励磁电流与一、二次侧相电流的关系。根据配电变压器的绕组联结方式建立正序、负序和零序等值电路模型,给出三相不平衡下的附加损耗计算方法。仿真测试结果表明,与现有方法相比,所提附加损耗计算方法能够量化反映三相不平衡对变压器损耗产生的影响,在不同负荷率和不同励磁阻抗参数条件下均具有更低的计算误差。

单相三轴法与单轴三相法的等价性

严格论证了三相交流系统中相量图两种画法即三轴法和单轴法的等价性。

中点钳位式三电平STATCOM的动态相量建模与仿真

首先介绍了中点钳位式(NPC)三电平静止同步补偿器(STATCOM)的结构和原理,采用一种改进的空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法,用以解决换流器直流侧两个电容的电压均衡问题;通过开关函数详细描述了换流桥的离散动态过程,使用动态相量法得到STATCOM的动态模型,并同时给出了电源、负荷和输电线路的动态相量模型;最后使用Simulink/Matlab平台分别实现了含NPC三电平STATCOM测试系统的电磁暂态模型和动态相量模型的建模,仿真结果验证了动态相量模型的精确性和有效性。

四分之三基波周期最小二乘相量估计算法

同步相量估计算法对同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的性能有重要影响,如何获得准确、实时性好、具有良好动态性能的相量估计算法值得研究。为此,提出四分之三基波周期最小二乘(three-quarter fundamental period least squares,TQLS)相量估计算法。TQLS法的估计周期为四分之三基波周期,即对该时间窗内的信号进行采样,根据公式推导的结论,可以得到采样结果与基波相量之间的关系。利用最小二乘法,可以由采样结果估计出相量。在整个估计过程中没有泰勒级数展开。理论分析表明,所提TQLS算法可以准确估计基波相量,同时,该算法在基频附近频率响应的幅值平坦,可以准确估计动态相量。仿真结果分别从频域和时域角度验证了TQLS算法的有效性,并且仿真结果显示TQLS算法的计算量与傅里叶变换法相当。

基于GPRS和GPS的三相电能质量监测仪

针对目前电力系统配网中谐波污染日益严重的情况,提出了一种基于GPRS无线通信和GPS同步采样的低成本电能质量监测装置。该装置通过采用GPRS无线通讯技术,极大地节省了通讯设施的建设费用,同时凌阳处理器的使用也有效地降低了装置的成本。GPS对时技术的引入既提高了系统同步采样精度,又为故障识别、谐波源源定位及谐波状态估计提供了重要的前提条件。

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。

不对称三相电压下电压源型换流器谐波分析与抑制策略

不对称三相电压下,电压源型换流器(VSC)将产生低次谐波,给电网造成谐波污染。随着VSC在电力系统中的广泛应用,这类问题必须得到更多的关注,提出有效的解决方法。基于动态相量和序分量,推导出序分量动态相量,并对其特性进行了分析;将含开关函数描述的VSC时域模型转化为动态相量模型;定义交流电流和直流电压的各阶序分量动态相量为状态变量,建立了以状态空间描述的VSC序分量动态相量谐波分析模型,综合考虑了开关函数的详细动态特性和交直流侧谐波的相互作用,从而揭示了VSC产生谐波的机理,实现了VSC谐波的解析求解。在此基础上,提出负序补偿的不对称调制策略,以抑制低次谐波的产生。通过各种不对称情况下的仿真和计算,验证了所提出的谐波分析模型的正确性和谐波抑制策略的有效性。

基于动态相量法的三相双有源桥直流变换器闭环系统建模与稳定性分析

三相双有源桥(dual active bridge,DAB)直流变换器作为两个不同电压等级的直流电气系统的连接桥梁,能够实现能量的双向流动。对于闭环控制系统,DAB直流变换器控制器参数的选取影响着系统运行的稳定性。针对此问题,本文基于动态相量法对使用单移相控制策略的三相DAB直流变换器进行建模,并考虑了闭环控制器,得到状态空间模型。基于此推导系统小信号模型,根据小信号模型进行稳定性分析,最后进行仿真验证。研究表明,本文所提模型能够分析使用单移相控制策略的三相DAB直流变换器闭环系统的小信号稳定性。

三相不平衡高频振荡的相量测量方法

实时测量高频振荡相量可为高频振荡自适应抑制环节提供信息支撑。然而,高频振荡频率处正负序都可能存在不稳定模式,从而导致振荡信号三相不平衡特征明显,影响高频振荡相量测量准确度。因此,提出一种基于sinc插值函数的高频振荡相量测量方法。首先,对系统三相信号进行Clark变换;然后,基于sinc插值函数对负序振荡分量进行建模,进一步求解得到高频振荡相量和频率;最后,通过采用数值仿真信号、PSCAD仿真数据和实测数据进行测试发现,所提方法比传统方法具有更好的负序分量干扰抑制能力,准确度更高。

基于三轴加速度传感器的抽油机悬点位移测量装置设计

针对常用单片机滤波算法不能有效滤除加速度数据中的杂波干扰和单轴加速度数据在加速度传感器与地面不垂直情况下不能准确计算抽油机悬点位移等缺点,利用自相关数字滤波算法对加速度数据进行数字滤波,并采用三轴加速度传感器ADXL362同时采集抽油机悬点三个轴向的加速度,通过相量合成对加速度数据进行修正,提高位移计算精度。详细介绍了硬件电路、抽油机冲次计算、抽油机悬点位移计算,最后给出了该装置现场测试数据。现场测试表明,该装置具有运行可靠、精度高、功耗低等优点。

单相二极管箝位三电平电压源型换流器谐波分析

电压源型换流器(voltage source converters,VSC)正常工作时会产生谐波,对电网造成污染。因此,有必要建立其谐波分析模型,分析谐波产生机理和相互作用规律。本文首先分析了单相二极管箝位三电平电压源型换流器时域下的数学模型且建立不同调制方式下开关函数的动态相量模型,并将单相三电平时域模型转化为动态相量谐波分析模型;然后基于龙格库塔法解得不同调制方式下,交流侧电流和直流侧电压各次谐波含量;接着,通过仿真分析,验证了所提出谐波分析模型的正确性;最后,通过分析单相三电平电压源型换流器的动态相量模型,揭示了交流侧电流和直流侧电压谐波产生的机理和相互影响规律。

一种基于三端式振荡器相位平衡的相量图解释

在对高频线路三端式正弦波振荡器研究中,当满足三端式正弦波振荡器振幅平衡条件时,对利用"射同异反"的构成原则来判别相位平衡条件是否满足,提出了相量图法来解释此构成原则的一种方法。此法直观明了且让人易接受。

动态条件下的T形输电线路故障测距算法

当电力系统在功率低频振荡等动态情况下发生故障时,电力信号幅值和频率往往表现出一定的动态特性,影响了传统的T形输电线路故障测距算法的精度。因此,提出了动态条件下T形输电线路故障测距算法。该方法拓展了传统的静态信号模型,建立了时变的信号模型使其能正确表示信号的动态特性,并加入基于同步相量测量单元(PMU)的动态同步相量测量算法估计的信号相量值,从而可以在动态条件下正确判断出故障支路和估计线路参数。最后通过牛顿迭代算法得到准确的故障距离。应用PSCAD/EMTDC软件模拟各种工况对算法进行验证,仿真结果表明所提出的测距算法在动态条件下具有较高的故障测距精度,并且不受过渡电阻和故障类型的影响。

二表法测量三相电路有功功率

依据二表法测量三相电路有功功率的原理,分析和讨论了在采用二表法测量三相三线制有功功率时,电路中各线电压和线电流之间的关系。围绕有功功率表的读数等于该功率表电压线圈所接电压的有效值、电流线圈所通过的电流的有效值以及电压与电流相位差余弦的乘积这一重要的概念,用实例说明在不同的接线情况下如何利用各电量的相量关系来确定所测的线电压、线电流之间的相位差角。方法简单、实用。

三相三线制电能表错误接线分析及电量纠正

交流电能表的正确接线是保证电能表正确计量的前提。三相四线电能表的错误接线一般都比较直观,而三相三线制电能表的接线对接入的电流、电压相序要求是唯一的,比较容易接错,造成差错计量。本文就三相三线制电能表错误接线有功计量差错电量矫正做出分析。

用电流相量图判定三相变压器联接组别的方法

介绍了三相变压器联接组的电流相量原理，并基于此原理提出了解决三相变压器联接组别问题的一种新方法——电流相量图法，说明了其判定原则和步骤，并通过一些实例对三相变压器联接组别的确定进行了分析。

变电一次设备三相通流模拟带负荷状态测相量研究

探讨采用工频三相大电流发生器在变电一次设备上三相通流模拟带负荷状态测相量的测试方法,确认变电间隔电流互感器所有电流二次回路可以正常使用,直接用该间隔的线路保护送电,以简化送电方案。适用于110kV及以下的变电设备送电测相量。

一种三相变压器联结组别的巧识法

三相变压器联结组别在实际工程中应用广泛,在实际中检测很重要,而学生在学习时不太容易掌握。该文首先分析了传统判定法,然后介绍采用巧识法来判定三相变压器的联结组标号。此方法简单、易懂,在实际应用中也很方便,便于学生学习和应用,也可供相关工程技术人员借鉴。

基于多分支电流混合量测的配电网三相状态估计

同步相量测量应用于配电网高级应用中是近年来的研究热点。针对配电网同步相量与智能电表的混合量测问题,提出一种以支路电流为状态变量的配电网状态估计方法。该方法在含分布式光伏接入的配电网中,将微型同步相量测量单元(Micro-Synchronous Phasor Measurement Unit,μPMU)和智能电表量测数据进行等效变换,实现异构数据支路电流幅值量测误差最小。首先,基于混合量测系统,推导三相量测方程模型。然后,运用加权最小二乘法实现了三相支路电流的状态估计。所提方法适用于三相不平衡、多分支电流量测的配电网。最后,通过对含分布式光伏的IEEE 37节点系统进行仿真,验证了方法的有效性。