A Study on the Conducted Interference of Capacitor Charging Power Supply

In this paper, a mathematical analysis of the EMI (Electromagnetic Interference) for a 20 kHz/10 kV capacitor charging power supply in frequency-domain is presented, and a related circuit model considering the transient switching interference is proposed. Due to the high working frequency and the device-switching transitions, the conducted EMI caused by the charging circuit which includes the harmonics of grid frequency, working frequency and device-switching transition frequencies. Thus under certain working situations or loads parallel power supply, the interference may cause charging failure. To solve this problem, a high frequency transformer modeled with stray capacitances and an approximation of the device-switching transition is applied in the Spice-based simulation model, and a mathematical analysis in frequency-domain is presented.

基于高频振荡的变流器杂散电感多参数提取方法

针对变流器不同位置杂散电感准确获取困难的问题,提出一种基于LC高频振荡原理的杂散电感多参数提取方法,充分利用变流器自身结构,通过3个现场实验主动构建不同的谐振电路,并根据它们的振荡频率计算变流器不同位置的杂散电感。首先阐述了高频振荡法的基本原理,建立了不同谐振实验的等值电路模型。然后,以1700 V/450 A IGBT变流器系统为例,通过仿真与实验进行了可行性与有效性验证。最后,通过实验与传统双脉冲法进行了对比分析。研究表明:所提出的方法可有效提取变流器内不同位置的杂散电感参数,与双脉冲法提取开关杂散电感结果基本一致,精度可达纳亨级。

高比例电力电子电力系统过电压(二):交流对称故障下暂时工频过电压机理

随着新能源等电力电子设备占比的不断提升,故障扰动后引发的系统暂时工频过电压问题日渐凸显,严重时易引发新能源大规模脱网,威胁电网安全稳定运行。新能源发电设备的故障穿越特性直接影响过电压水平,亟需进行机理分析。该文首先分析交流对称故障下高比例电力电子电力系统过电压的引发原因,建立计及新能源故障穿越特性的过电压简化分析模型,并基于矢量关系解析三相短路故障后新能源机端过电压最大值;然后分析不同故障穿越策略和系统参数对新能源机端电压最大值的影响;提出防止新能源大规模脱网的故障穿越等效无功电流系数的取值区间,进一步综合考虑新能源故障期间的无功支撑要求和故障清除后的电压安全约束,分析不同系统强度下等效无功电流系数的合理取值区间;最后通过时域仿真验证理论分析的有效性。

基于高频暂态的复杂接触网故障测距研究与仿真

接触网线路在发生故障时快速进行故障点清除对于保障高速列车的稳定运行至关重要。分析了传统的接触网故障测距方法以及测距方法中存在的问题,提出了一种适用于复杂线路的高频暂态故障测距方法,该方法在进行接触网故障测距时,采用接触网线路参数模型确定波速度以及合适的数学方法查找波头,可实现主支线故障区分。选取上海铁路局某复杂自耦变压器(AT)供电线路进行仿真验证,仿真结果表明,基于高频暂态的复杂接触网故障测距方法具有良好的系统适应性,为复杂结构的供电线路故障测距提供了理论依据。

脉冲负载下电力系统暂稳态功率特性

脉冲负载由于其周期性脉动的特点,使电网系统公共母线的功率产生持续的、高峰值脉冲,严重威胁到电力系统的安全稳定运行。针对常用脉冲负载结构,建立了以脉冲负载为主负载的公网和柴油发电机组(60 kW)供电试验平台。基于脉冲负载的工作机理,分别对不同脉冲频率、占空比下的脉冲负载进行联网/脱网试验,对公共母线处的暂态和稳态功率特性进行对比讨论。针对传统平均功率无法准确、有效表征系统稳态功率的问题,提出了基于脉冲频率的瞬时功率平均值(pulsed frequency based instantaneous power average value,PFIPA)的计算方法,试验结果证明,该方法具有一定的合理性和正确性,在联网和脱网电力系统均可适用。所建试验平台及分析结论,对脉冲负载在电力系统中的应用、设计、系统容量、功率分配等方面具有重要意义和参考价值。

输电线路感应雷击暂态特征分析及其识别方法

该文对架空输电线路感应雷电冲击所产生的暂态过程进行了详细的分析,并由此引出其对基于暂态量保护所造成的影响;对输电线路感应雷击与短路故障的不同暂态特征进行了深入的分析和比较;在此基础上,给出了一个识别输电线路感应雷击暂态量的方法,该方法利用暂态量的线模和零模信息构成判据,能够有效地区分感应雷击暂态量和故障暂态量。大量的 EMTP 仿真计算结果表明,所提出的判据是正确、有效的,能作为附加判据用以提高基于暂态量保护的抗干扰能力。

工频试验变压器在高压开关设备试验中的运行工况

随着高压开关设备的型式试验考核项目逐渐增多,工频试验变压器的试验工况也变得复杂,对其绝缘性能的要求更加苛刻。为了使试验变压器运行在安全工况下,并采取可靠的防护措施,需要对其运行工况做出清晰的判断。文中介绍了在工频耐受电压试验、联合加压试验和隔离开关开合容性小电流试验中试验变压器承受的稳态电压和暂态过电压,以及实际试验中采取的保护措施;提出了对试验变压器入口端VFTO进行建模仿真和实测研究以及利用磁环原理抑制VFTO侵入的建议。文中对工频试验变压器的设计制造和选型、试验标准的修订以及工频试验变压器寿命研究具有一定的参考意义。

特高压输电线路暂态特征估算方法

以实验室主频理论工作为基础对暂态噪声主频分量的特性进行了研究,得出主频与故障距离、系统阻抗成反比,而电流主频分量幅值与其均成正比。通过对暂态特征进行最小二乘拟合提出了一种新的估算方法,能够得到主频和主频分量幅值的解析式,对暂态特征进行直观的估计。仿真和误差分析结果显示,主频的估算误差小于6%,主频分量幅值的估算误差在故障距离小于600km时小于8%,说明该估算方法能较准确地对暂态特征进行定量分析。基于估算方法进一步得到,并联电抗器的存在使得主频增大,幅值减小,对暂态过程有利。而随着电压等级的升高,主频频率减小,而幅值增大,暂态过程愈发严重。

电力变压器在特快速暂态频率范围内的谐振分析

为改善电力变压器线圈在特快速暂态电压作用下的电压分布,从而提高电力变压器特快速暂态绝缘耐受能力,基于改进的变压器集总参数模型,研究了电力变压器特快速暂态频率范围内的谐振特点。结果表明:采用普通纠结式或改良纠结式线圈作为首端线饼的绕线形式可以有效降低最大响应因子;纠结连续式组合线圈中连续式线段更有可能发生局部振荡,是整个线圈的薄弱环节;最大振荡电压发生的位置大多位于线圈的前半部分,且有效振荡频率越高,最大振荡位置就越靠近首端。研究结果表明在设计变压器时更应关注靠近线圈首端部分的绝缘特性。

基于暂态高频零序瞬时功率的配电网故障选线方法

在配电网故障特征的基础上,利用小波包分析技术提出了一种基于暂态高频零序瞬时功率的配电网故障选线新判据,解决了小波应用中频带选取困难的问题。该判据以幅值最大高频暂态瞬时功率的符号作为主判据,以大小作为副判据。仿真表明该选线方法对接地阻抗、故障距离、短线远端接地等故障均能准确判断,且不受中性点接地方式、故障接地时刻等因素的影响,具有良好的通用性。

基于双管反激变换器的全桥式高频交流环节AC/AC变换器研究

提出了以双管反激变换器为基础的全桥式高频交流环节AC/AC变换器拓扑。该拓扑由输入周波变换器、高频储能式变压器、输出周波变换器以及输入、输出滤波器构成，能够将不稳定劣质的交流电变换成同频率稳定的优质正弦交流电压。分析研究了这种变换器的工作模式、稳态原理特性与电压瞬时值反馈控制策略，给出了变换器的外特性曲线以及变换器内阻对外特性的影响、关键电路参数设计准则。理论分析与原理试验表明，这种变换器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、两级功率变换(LFAC/HFAC／LFAC)、双向功率流、网侧功率因数较高、负载适应能力强、音频噪音小、负载短路时可靠性高、适合于高压输入小功率变换场合等特点。

贯通式同相AT牵引供电系统牵引网边界频率特性研究

分析贯通式同相自耦变压器(AT)牵引供电系统及由牵引变电所出口处电容和区外一段接触线构成的牵引网边界频域特性,分析牵引网及边界对高频暂态信号的衰减作用及故障位置对保护安装处检测到的高频暂态信号的影响。研究结果表明,在现行贯通式同相AT牵引供电系统中,牵引网对高频暂态量的衰减作用小于边界对其的衰减作用;保护安装点检测到的高频暂态量与故障发生的位置密切相关。建立仿真模型对贯通式同相AT牵引供电系统牵引网及边界的对高频暂态量的衰减作用进行验证,仿真结果验证了研究结果的正确性。

输电线路超高速暂态量保护抗干扰性研究

在对高频信号及故障信号进行频谱分析的基础上,针对不同位置不同故障类型做了大量仿真测试,对暂态量保护在高频信号干扰下的可靠性进行了研究。

激波风洞瞬时动导数试验方法研究

为了克服高超声速激波风洞工作时间短,发展并建立了瞬时动导数实验技术。该技术在传统自由振动风洞试验装置基础上,使用新研制了高频动态天平,通过风洞启动时的随机扰动获取模型/天平系统的高频响应数据,最后经瞬时功率谱数据分析方法辨识出动稳定导数。不仅阐述了瞬时动导数实验原理与瞬时功率谱数据分析方法,而且介绍了高频动态天平及其实验装置结构。M=8.0、10°尖锥模型激波风洞试验结果表明,与自由振动方法相比,试验装置结构简单,易于实现,具有较高的精准度,有能力解决在高超声速激波风洞动稳定实验问题。

含VSC-HVDC电网扰动后暂态频率解析模型

通过附加频率控制,柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSCHVDC)参与电网调频,其快速控制特性可改善调频效果。文章基于潮流模型,计及同步发电机转子运动方程及调速系统,推导发电机转速与负荷扰动关系;考虑VSC-HVDC附加有功-频率下垂控制,提出电网暂态频率解析模型。IEEE 14节点算例分析表明,VSC-HVDC确实可改善暂态频率;量化解析模型和时域仿真结果误差验证了前者的准确性;比较两者误差计算时间,验证解析模型计算效率;修改VSC-HVDC附加控制器参数,验证解析模型在不同运行条件下的适用性。

一种抑制牵引网压低频振荡的网侧变流器控制策略

基于CRH3型动车组和牵引供电系统建立车—网电气耦合系统的简化模型,对牵引网压低频振荡的产生机理进行分析。结果表明:当网侧变流器控制策略为既有的瞬态电流控制策略时,因为系统中的1个极点基本位于虚轴附近,系统处于临界稳定状态,所以随着动车组开行数量的增加很容易引发牵引网压低频振荡。为抑制牵引网压低频振荡,提出多变量极点配置的网侧变流器控制策略,即通过对系统状态量的反馈控制,实现对系统极点的直接配置,从而在保证网侧变流器正常运行的同时,避免牵引网压低频振荡现象的发生。通过所建立的系统简化模型对多变量极点配置的网侧变流器控制策略进行仿真试验,验证了该网侧变流器控制策略抑制牵引网压低频振荡的有效性。

小波变换在零序电流暂态高频信号分析中的应用

小接地电流系统单相接地时,在零序电流中的高频暂态信号包含了可用于区别故障线路与非故障线路的信息。利用Morlet小波对此信号实施变换,通过分析变换结果的幅值和相位可以有效的区别故障线路与非故障线路。经过仿真和实验证明该方法是可靠、有效的。

基于改进Hilbert-Huang变换的暂态电能质量扰动定位方法

针对经验模态分解过程中容易过度筛选的问题,该文改进了筛选停止准则,对Hilbert-Huang变换进行了改进,并将改进Hilbert-Huang变换方法应用于暂态电能质量扰动信号的检测及时频分析中。该方法在对暂态电能质量扰动信号进行经验模态分解得到固有模态函数后,再进行希尔伯特变换,可以定量、准确地刻画扰动信号的时间、频率和幅值信息。实验结果表明:该方法可以实时准确检测扰动的起止时刻、持续时间和扰动幅度,适用于暂态电能质量扰动的监测系统。

大容量机组投运对湖南电网的安全运行影响研究

2006年湖南电网将新建大容量电源机组,这些新机组的投运,为湖南电网的可靠供电提供强有力的保障,但这些大容量机组的投运却将给湖南电网带来新的问题。文中着重分析大容量机组通过单一500 kV上网对湖南电网输送能力及湘中联变输送功率的影响,同时分析大容量机组投运对暂态稳定的影响,对负荷中心大容量机组跳闸对系统稳定性的影响及鄂湘联络线输送功率的影响也进行了详细分析。根据计算结果,提出了协调大容量机组与湖南电网的安全稳定运行的措施。

核电厂管道系统的典型振动现象及其治理

管道振动过大会诱发本体和连接结构失效,对核电厂的安全可靠运行带来威胁。由于管道结构尺寸、介质条件、连接设备等的不同,表现出的振动响应特征也存在很大差异。通过对核电厂管道系统典型振动现象及案例的分析,将管道振动归纳为瞬态振动、低频振动、中频振动和高频振动四类,总结其振动原因与机理。最后对每一类振动问题,提出了减振治理的方法。