中文通信作者变阻抗高温超导限流器的限流特性研究

超导限流器在系统短路限流中具有良好的应用前景,但是电阻型超导限流器在深度限流后难以快速恢复,针对此问题本文提出了交流系统中的一种基于组合超导线圈的变阻抗超导限流器,能在增大限流率的同时显著缩短主通流支路超导带材的通流时间。基于单根超导带材的实验结果在Simulink中依次建立了单根超导带材和变阻抗超导限流器的R-Q仿真模型,仿真分析了变阻抗超导限流器的限流性能和恢复性能,并通过实验验证了仿真结果的准确性,最后在10 kV交流电力系统中分析了变阻抗超导限流器的限流效果。结果显示,本方案超导限流器的主通流和主限流线圈带材根数之比为2∶1时,限流阻抗能增大到常规超导限流器的3倍以上,能有效提高电力系统的稳定性。

双碳与新型电力系统背景下半波长可控调谐技术研究

面向“碳达峰、碳中和”目标,发展半波长输电技术可为构建以新能源为主体的新型电力系统提供能源保障。半波长技术因其输电距离远、经济性好等独特优势,在“西电东送”能源战略中有较好的应用前景。针对输电线路自然长度不足工频半波长现象以及固定调谐的不足,文章提出一种变阻抗型可控调谐方法,基于可控串补(thyristor controlled series compensator,TCSC)阻抗控制策略构造可微调的调谐电感,基于电容三级投切策略构造可分级的调谐电容。对可控调谐可行性、故障过电压特征以及串补过压抑制进行仿真分析。结果表明,可控调谐能够消除电气长度误差,使线路保持半波长特性,线路补偿效果与可控调谐长度相关。

基于VMD和零序电流暂态量相似度的高阻选线方法

针对配电网谐振接地系统高阻接地故障特征微弱和选线困难等问题,提出了一种基于变模态分解(variable mode decomposition,VMD)和零序电流暂态量相似度的高阻选线方法。首先,通过建立高阻接地故障零序等效网络,分析得到各线路零序电流暂态量的特征;然后,利用VMD提取零序电流和母线零序电压导数的暂态分量;最后,依据故障线路零序电流暂态量与母线零序电压导数暂态量的相关性系数小于健全线路的特征形成选线判据。利用搭建的仿真模型进行验证。结果表明,所述方法在不同工况下均能准确选出故障线路,且不受噪声干扰,具有较强的适用性和抗干扰能力,提高了高阻接地故障选线的准确性。

500kV自耦变中性点串接小电抗对接地短路电流限制效果分析

针对华北电网部分220kV母线单相短路电流超过其三相短路电流问题,分析了华北网的网架结构、电网特性和变压器的结构特点,以及220kV单相短路电流急剧增加的原因。根据华北电网2009年冬季大负荷数据,选择在华北电网的安定站、顺义站、滨海站和保北站,运用电力系统分析综合程序软件(PSASP),做主变中性点经小电抗接地的短路电流计算。根据短路电流计算结果,分析了500kV自耦变压器中性点经小电抗接地方式对220kV侧单相短路电流的限制效果,分析了网架结构对小电抗限流作用的影响,给出了小电抗选取的工程指导意见。

一体化集成变阻抗节能变压器的研究

随着电网规模的发展、电力负荷水平的持续攀升,短路电流不断增大,严重影响电力变压器的安全运行。为此,提出了一种新型的变阻抗节能变压器技术,该技术将高阻抗变压器和限流电抗器这2种常用的限制电力变压器短路电流方法的优点结合起来。首先介绍了变阻抗变压器的工作原理,然后对限流电抗器的设计、快速开关开断技术、变压器短路电流的限流效果、暂态过电压分析和变阻抗变压器的继电保护方案等实现变阻抗节能变压器的关键技术进行了详细阐述。研究结果表明,所提出的变阻抗变压器实现了快速开关型限流装置与变压器的一体化设计以及阻抗的自主调节,降低了短路电流对变压器的冲击及损耗。

电流型变频器的间谐波分析及应用模型构建

变频器产生的间谐波问题在电力系统中日益受到重视。本文以常见的电流型变频器为例,使用谐波调制理论,并结合开关函数的傅里叶分析,分析电流型变频器的等效阻抗特性,进一步推算电流型变频器在电源侧产生间谐波的机理,并由此建立适合工程应用的变频器间谐波模型。作为验证,依托某抽水蓄能电站实际变频起动装置,结合计算机仿真模拟,其对比结果表明了该模型的可靠性。

交流二次回路中性线阻抗对母线差动保护的影响及防范措施

为了提高母线差动保护的正确动作率,通过对现场一起母线差动保护误动事故的原因进行研究,从理论上分析了交流二次回路中性线阻抗的存在对母线差动保护的动作行为可能造成的影响。研究结果表明,当母线上所连支路发生故障时,若线路空载或轻载,故障相的短路电流及非周期分量均达到一定水平时,由于交流二次回路中性线阻抗的存在,会造成非故障相的电流互感器反向饱和,从而可在非故障相中产生异常电流,造成母线差动保护误动作。EMTP仿真结果证明了上述分析结论的正确性和合理性。对此进一步提出了相应的防范措施和建议,以避免现场类似事故的发生。

基于串并联结构的混合型三相四线制配电网电能质量补偿器

为了解决三相四线制配电网电能质量问题,特别是中性线电流过载问题,提出了一种基于串并联结构的混合型三相四线制配电网电能质量补偿器。该系统并联部分由三桥臂变流器构成,串联部分主要包括单相H桥变流器和小容量串联变压器,这种新型串联结构在治理中性线电流时,可以解决传统变压器并联补偿方式下所需变压器容量较大、治理效果不理想等问题。分析了新型串联部分的数学模型,将串联变压器等效为一个串联在中性线上的可变阻抗,并引入补偿系数α,通过调节α的大小来改变中性线上的等效阻抗和电流。从容量和治理效果两个方面将其与传统变压器并联结构进行了对比分析。最后,通过仿真实验分析表明了所提结构的正确性和有效性。

基于故障电阻测量的小电流接地系统保护方法

为解决小电流接地系统高阻接地故障检测的难题,分析了单相接地故障前后相电流变化特征:故障线路的故障相与非故障相电流变化量之差等于接地故障电流,非故障线路的故障相与非故障相电流变化量相等;并由故障相电压与故障电流之比计算出接地故障电阻,发明了基于接地故障电阻测量的高阻接地保护方法。EMTP仿真分析和动模实验测试结果表明,该保护方法能够保护各种高阻接地故障,具有较高的保护精度和可靠性,适合在配电自动化终端单元(FTU)上就地实现。

快速开关型变阻抗节能变压器绕组变形状态分析

电力变压器短路故障产生的短路冲击会造成绕组变形,限制系统短路电流对降低变压器绕组动态变形意义重大。文中以110 kV电压等级的三绕组电力变压器为例,中压绕组发生出口短路故障时,基于磁—力学耦合场研究方法,对变阻抗变压器和常规变压器绕组动态变形进行数值分析。变阻抗变压器的研究包括变压器本体和限流电抗器2部分,分析了短路电流作用下,变压器绕组和限流电抗器线圈的变形、动态应力、位移。常规变压器和变阻抗变压器绕组变形的对比可得变阻抗变压器变形量较小。分析结果为变阻抗变压器绕组变形状态评估提供参考依据。

分布参数共模等效电路关键参数确定及轴承电流计算

针对变频电机轴承电流计算问题,提出了分布参数共模等效电路模型,该模型考虑了电机绕组分布阻抗特性。此外通过解析法及有限元法计算了共模等效电路中关键参数,在此基础上提出了阻抗分离法确定分布参数共模等效电路中的关键寄生参数,该方法综合考虑了电机运行一定周期后绝缘材料性质的变化,使得参数确定更加准确。基于该方法得到了电机内关键寄生参数的频域特性。本文搭建了基于分布参数等效电路的轴承电流仿真模型,利用测得的关键参数,实现了对轴承电流的预测。最后搭建了轴承电流实验平台,测量了轴承电流、轴电压,仿真结果与实验结果基本吻合,证明了本文所提出的分布参数共模等效电路及阻抗分离法确定参数的合理性。

关于工频变化量距离保护可靠性的研究

在实际工作中,工频变化量距离保护继电器的动作特性会受到保护线路的影响。从工频变化量保护的基本特性出发,具体分析了以下两种情况:当保护背后线路含等效容性阻抗元件时,影响系统的测量阻抗,使得保护距离缩短,导致工频变化量继电器的误动作;当线路发生短路故障时,因限流器投入系统而增加的额外阻抗值不仅会影响到工频变化量继电器的测量阻抗值,也会影响到继电器的固有特性,从而导致继电器的误动作。并提出了通过改变整定值的方法来解决误动的方案。

基于突变量阻抗原理的差动保护的研究

基于网络的智能变电站母线保护若采用瞬时值数据作为差动原始数据,则在网络性能下降时,其保护性能将显著降低甚至出错。对相位比较型差动保护的原理进行深入的分析,得出其在区内故障存在流出电流情况下误动的根本原因,并据此提出基于突变量阻抗原理的差动保护。该差动保护方案同步性要求低、传输的数据量小、抗CT饱和能力强,且可用于母线保护、短引线保护、站域后备保护等场合。

变面积式电涡流传感器线圈阻抗理论计算模型

变面积式电涡流传感器相比于传统的变距式传电涡流感器具有线性度好和量程易扩展等优点。介绍了变面积式电涡流传感器的基本测量原理和理论模型的建立方法。该模型利用二阶矢量位结合截取边界法建立了相关电磁场方程组,在此基础上推导并建立了传感器的理论模型并给出了传感器线圈阻抗计算以及相关场量的闭合解析表达式。实验结果证明了此模型的有效性和正确性,该计算模型与传统的数值仿真运算相比,不仅物理意义明晰,而且极大缩短了运算时间。

电涡流传感器中变压器型等效电路的适用性研究

为考察电涡流传感器中等效电路的适用性,本文从被测体材料角度出发,在分析等效电路基础上,采用分离变量法和数值计算法,得到不同被测材料下探头线圈阻抗与提离高度的关系,并与从等效电路得出的结论比较,确定等效电路的适用性,同时考察被测体厚度对线圈阻抗的影响,最后对得出的结论进行理论分析。结果表明,等效电路的适用性与被测体的涡流渗透厚度无关;对非磁性材料作用下的检测系统,等效电路适用,对铁磁性材料则不适用;同时在计算线圈阻抗时,应保证被测体厚度大于其涡流渗透厚度的20%。

基于参考电流型光伏发电系统变功率输出控制策略

针对两级式光伏并网发电系统变功率输出技术的研究及应用现状,提出了一种新型的参考电流型变功率输出控制策略。通过光伏功率与指定功率的比较,实时改变光伏电流,可以实现最大功率跟踪和指定功率跟踪两种功率输出模式,并且在日照强度变化情况下能够快速有效地控制光伏功率的输出。所提控制策略对Boost变换器进行小信号建模,详细分析了不同功率下光伏阵列等效阻抗对前级系统稳定性的影响,并介绍了双模式功率输出的控制器设计。最后仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

110kV变阻抗变压器短路电流首峰值限制方法

该文研究110kV变阻抗变压器(VIT)短路电流首峰值限制方法。发生短路时,通过人工过零回路在短路电流上升阶段开断快速开关,使短路电流流过与高压绕组串联的内置限流电抗器从而被限制。仿真计算变阻抗变压器短路电流首峰值随短路瞬间电压相位的变化关系,结果表明,仅当电压相位处于[-180°,-120°]、[-60°,60°]以及[120°,180°]3个区间时才有必要进行人工过零限流,现有快速真空开关分闸时间及短路故障识别算法时间满足限流方案要求。快速开关开断后,变阻抗变压器绕组的短路电流将继续增长。通过提前触发人工过零回路,同时减小人工过零回路电容器电容量,可将变阻抗变压器短路电流首峰值限制到与快速开关保持分闸状态相同的水平。限流方案可采用大电流试验回路进行验证,其对快速开关开断能力的考验比实际变压器出口短路更严格。

500kV及220kV自耦变压器对电网单相短路电流的影响

江苏部分500kV枢纽变电站220kV母线单相短路电流大于三相短路电流较多,且已经逼近了断路器的额定开断能力。主要是由于大量采用自耦变压器引起的,考虑更换自耦变为非自耦变以降低单相短路电流,实质是减少零序网接地支路。通过序网图原理分析发现更换500kV自耦变为非自耦变比更换220kV站内的自耦变为非自耦变对单相短路电流的抑制作用大,算例也证明了理论分析的正确性。但是更换500kV自耦变在技术和经济上可行性都不强,所以抑制单相短路电流的最有效措施是500kV自耦变中性点加装小电抗。

栅式变面积电涡流位移传感器阻抗桥测量系统

文中提出了一种栅式结构的变面积电涡流位移传感器,该传感器将线圈以差动结构布局,采用不平衡阻抗桥式测量电路可直接输出差动后的传感器信号。文中按结构顺序详细介绍了测量系统中信号发生电路、阻抗桥式测量电路、解调电路以及输出差分放大电路。实验结果表明,采用差动结构的传感器测量电路不仅能有效提高传感器灵敏度和响应速度,而且还具备低功耗、共模误差小以及稳定性高等优点。

广东电力系统短路电流水平及限制措施研究

电力系统的高速发展导致了系统短路电流水平急剧增加 ,原有开关设备的遮断容量将不能满足系统要求。针对广东电网 2 0 0 5年、2 0 10年及 2 0 15年规划的短路电流计算结果 ,分析讨论了 2 2 0kV网络解环运行、采用高阻抗变压器中性点加装小电抗接地等限制措施对广东电网短路水平的作用 。