含主动限流控制的MMC-HVDC电网直流短路故障电流解析计算

传统的MMC-HVDC电网直流短路故障电流计算一般采用等效RLC电路方法。但是该方法没有考虑主动限流控制(ACLC)对等效电路RLC参数的影响,因此无法直接用于含ACLC的MMC-HVDC电网的直流短路故障电流的解析计算问题。该文通过将ACLC的控制效果等效为虚拟阻抗产生的压降,建立了体现ACLC的控制影响的等效RLC电路,以包含电流变化率限流环节的典型ACLC算法为例,推导了直流双极短路故障条件下ACLC的控制参数与虚拟阻抗的映射关系以及相应的直流故障电流解析表达式。最后,以基于含ACLC的半桥型四端MMC-HVDC电网为例,建立PSCAD/EMTDC仿真模型,对采用ACLC的直流双极短路故障电流解析计算结果进行了验证。结果表明:故障后10ms内直流短路故障电流的PSCAD仿真结果与所提出的含ACLC的等效RLC电路解析计算结果的平均误差在8.29%以内,最大误差在10.99%。因此,使用所提出的方法具有工程实用性。

基于虚拟功率比的柔性直流输电系统短路故障检测方法

柔性直流输电具有潮流灵活、输送能力强的优点,快速、灵敏的故障检测技术对直流系统的安全稳定运行极其重要。由于过渡电阻和限流电抗器的存在以及测量噪声的影响,使得故障后的暂态特征微弱,进而使得多数故障检测方法的应用受限。为此,提出了一种基于虚拟功率比的柔性直流输电系统短路故障识别方案。首先,分析了多端直流输电系统的故障特性,利用虚拟接地点简化故障后的等效电路,明确了发生区内外故障的特征差异。在此基础上,提出虚拟功率比以增强故障发生后的特征差异,分析了不同工况下的虚拟功率比的特点,提出基于双端非同步虚拟功率比的故障保护策略。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了四端直流输电系统模型,对各种工况下的故障检测性能进行仿真验证。结果表明:所提保护策略能够实现对直流故障的准确识别,只需20 kHz的采样频率,即可在1 ms内完成故障检测,且对过渡电阻、噪声具有较强的耐受能力,相比于其他故障保护方法具有显著优势。

基于改进Bi-LSTM的虚回路自动校验方法研究

针对智能变电站中虚回路人工校验效率低下、依赖于变电站配置描述(Substation configuration description,SCD)文件中虚端子定义不规范等问题,提出一种基于改进双向长短时记忆网络(Bi-directional long short-term memory,Bi-LSTM)的虚回路自动校验方法。首先,利用Word2vec模型对虚端子描述文本进行向量化编码,解决了虚端子描述文本的非结构化问题,使其能够在后续处理中被有效识别和分析。然后,引入了注意力机制与Bi-LSTM网络相结合的方式,以更全面地提取虚端子描述文本的语义特征。通过对比非标准虚端子与标准虚端子之间的相似度,实现了非标准虚端子的智能匹配,并建立了一个标准虚端子库作为基础数据支持。接着,利用经过验证的SCD文件与标准虚端子库,构建了虚回路模板库,该模板库能够有效存储并管理各类智能变电站设备的虚回路信息。最终,基于虚回路模板库实现了虚回路的自动校验,显著提升了虚回路校验过程的效率和准确性。试验结果表明,所提方法不仅提升了智能变电站虚回路校验的自适应性和精确度,还能够有效降低人工校验的工作量,显著提高智能变电站的自动化运行水平。该研究为未来智能变电站的虚回路校验和管理提供了重要的技术参考。

弱电网下自同步电压源低电压穿越双模式切换控制方法

针对弱电网情况下自同步电压源在低电压穿越时的瞬态过电压和过电流问题,推导电网阻抗、角度跳变、电压跌落深度下的数学方程,并分析影响过电压和过电流的关键因素,进而提出一种自同步电压源低电压穿越(LVRT)双模式切换控制方法,当电网正常运行时采用自同步电压源均衡控制方法,该方法基于虚拟阻抗并通过模拟阻抗来实现平衡电压环和电流环的控制能力;当电网处于电压跌落状态时采用基于强电流控制的LVRT模式,可有效提升电压跌落瞬态、低电压穿越过程以及电压恢复阶段的平滑过渡能力。并提出一种电压恢复控制策略,该控制策略基于多状态反馈跟随器,可有效抑制过渡过程中电压与电流瞬时变化,通过相位突变补偿控制策略抑制瞬态过电流冲击,帮助电网电压恢复。最后,利用Matlab/Simulink建模仿真软件验证该控制方法的可行性和优势性。

VSG控制的无人船低电压故障短路电流计算方法

为保证某混合能源无人船中储能设备并入交流母线的稳定性和安全性,采用虚拟同步发电机(VSG)技术对储能设备进行控制。通过对无人船电力系统发生对称低电压故障后的虚拟同步发电机进行暂态分析,考虑到虚拟同步发电机与传统同步发电机在功角特性、耐流能力等方面的不同,对虚拟同步发电机提出新的暂态分析方法,并改进传统短路电流的计算方法,提出考虑内电势变化的改进短路电流迭代计算方法,以提高短路电流计算的精确性。相比于不考虑内电势变化,该计算方法计算得到的短路电流实现了理论值与仿真值的吻合,误差率小于0.5%,可为后续无人船保护整定提供精确的参考依据。

电网三相短路故障下并网虚拟同步发电机的暂态特性评估与提高

与同步发电机相比,虚拟同步发电机(VSG)的显著缺点是没有过流能力,故障发生时的过电流会损坏逆变器的器件。对此,研究电网三相短路故障下VSG的暂态问题综合考虑了电压控制和功角稳定性电流限制,通过增大虚拟阻抗和改变有功功率参考值,可限制VSG输出电流,保持VSG功角稳定。此外,细化和定义了电网三相短路故障VSG的暂态过程阶段,研究了虚拟电感和功率参考值在各阶段的调节范围,并提出了改善VSG短路故障暂态特性的控制策略。

短路电流仿真值与录波值的比对分析

对电网某短路故障进行仿真计算,再与实际录波比对,结果基本吻合,存在少量误差。误差由录波取值误差和仿真计算误差共同组成,录波取值的误差包括电流互感器误差、保护(故障录波仪)录波误差、有效值计算误差,仿真计算误差包括不能完全真实再现电网运行方式以及电网元件仿真参数误差。因此,在短路电流计算中,选择好基于潮流还是不基于潮流,并且控制好诸如零序互感、低压小机组、负荷模型等短路计算的影响因素,可以将短路电流计算值与实测值的误差控制在5%以内,说明目前采用的常规短路电流计算方法是可取的。

集成运算放大器输出电压求解方法的教学探究

集成运算放大器是模拟电子技术课程中重要的器件,已知输入电压和电路各元器件的值求解输出电压是集成运算电路的一个重要知识点,分别用虚短和虚断结合法、理论推导法求解集成运算放大器的输出电压,并对这两种方法进行了总结,以帮助学生更好地掌握该知识点.

闭环网络的拆环分析

本文用复频率波的概念分析闭环网络,采用拆环的 y 参量求网络函数的极点,采用虚短的概念求零点,因而使网络传递函数的求解大大简化。

基于虚拟仪器技术的异步电机定子匝间短路故障在线监测系统

为实现对异步电机定子匝间短路故障进行在线监测,提出了一种基于虚拟仪器技术的故障监测系统设计方法。以高性能ARM微处理器S3C2410X作为电机物理量采集的核心,利用LabVIEW7.0虚拟仪器开发平台计算电机定子负序电流,并考虑电机绕组先天不平衡因素,定义了故障灵敏度因子反映匝间短路故障程度。实验结果表明:该系统有较好的可靠性和实时性,并具备较强的匝间短路故障辨识能力,方法可行。

考虑故障限流的VSG暂态功角稳定控制方法

当电网发生严重故障时,虚拟同步发电机(VSG)易发生功角失稳并导致故障电流越限,现有方法大多忽略功角失稳与故障过流之间的内在关联性而将二者单独处理,导致二者难以同时解决.为此,分析了VSG的暂态功角特性和故障电流特性,阐释了产生上述问题的原因及相互关系;基于相图理论分析了多影响因素下VSG的暂态功角稳定性,提出了一种考虑故障限流的VSG暂态功角稳定控制方法,该方法在自适应调节有功功率指令以保持功角稳定的基础上联合调节无功调压系数,并引入准静态近似虚拟阻抗,同时实现了故障期间VSG的暂态功角稳定和全故障限流.仿真和实验结果验证了理论分析的正确性及所提控制方法的有效性.

也谈理想运放的“虚短虚断”概念

针对文献[1]提出的关于理想运放"假短真断(虚短实断)"的说法,对"虚短虚断"概念进行了讨论,指出"假短真断(虚短实断)"的说法是不合理的。讨论了"虚短虚断"概念在教学中的注意点,包括"虚短"成立的条件、"虚地"概念以及运放输出电流的来源等。本文的讨论可供从事电路教学的教师参考。

汽轮发电机转子匝间短路故障诊断方法的精度改进研究

采用虚功率原理诊断汽轮发电机转子绕组匝间短路故障时,空载电动势关于励磁电流的拟合函数E0=f(I_f)的精度对诊断起到关键性作用。以发电机现场运行数据为基础,对比了单一函数拟合和按有功分组拟合的计算误差,得到有功相同情况下E_0与I_f的近似线性化关系,并通过研究一次函数的斜率和截距与发电机有功功率之间的关系,提出了拟合函数的新构建方法,即对拟合函数的斜率和截距进行二次拟合得到空载电动势关于有功功率和励磁电流的二元函数,改善了空载电动势计算精度,有助于提高汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断的灵敏性和可靠性。

弱电网下基于虚拟同步机的并网逆变器短路电流抑制研究

随着电力系统中新能源发电渗透率的提高,电网逐渐趋于弱电网,导致发电系统中低惯量、弱阻尼现象日益严重。虚拟同步机(VSG)技术可以提高惯量增加阻尼,保证系统在小扰动下的动态稳定性。然而高渗透率的电网系统为非无穷大系统,当网侧发生短路故障时,故障瞬间产生因非周期分量引起的暂态冲击电流,仅依靠传统的VSG控制无法有效地抑制短路电流,难以保证系统在大扰动下的暂态稳定性。针对以上问题,本文基于VSG暂态功角特性,提出了适用于弱电网的单位圆混合相量分析法,并结合提出的动态调节控制策略能够在电网阻抗波动时有效地抑制短路电流的稳态值和暂态冲击峰值,保证了系统的暂态稳定性。仿真和实验结果验证了本文所提控制方法的正确性和可行性。

反馈电路教学的几点新思路

利用反馈元件与电路输入、输出端的连接方式,来简化反馈类型的判别过程,并根据电压和电流的相互转换关系,采用“瞬时电流法”判别反馈电路的性质;利用“虚短”和“虚断”的概念来估算深度负反馈电路的电压增益.通过对所举反馈电路的分析,来证明该方法的可行性和优越性.

集成运放电路分析方法探析

论述了利用“虚地”或“虚短”来分析带负反馈的集成运放电路及带负反馈的综合集成运放电路的分析方法 ,并进一步讨论了当集成运放电路在非线性区工作时 ,以及处于开环状态或正反馈状态时 ,利用转折点找出其输入输出关系的方法 .

运用齐次性定理分析理想运算放大器

根据理想运算放大器线性应用的特点,运算电路的传统分析方法是采用"虚短"和"虚断"的概念分析输出与输入的运算关系。在电路理论中运用齐次性定理分析线性网络十分方便。为了简化理想运算电路的分析方法,运用齐次性定理,采用"倒推法"分析了几种常用的运算电路的输出与输入的运算关系,得出了与传统分析方法同样的结果。结果表明,用该定理分析理想运算放大器简单方便、快速准确。

基于虚功原理的变压器轴向电动力测算

推导出了变压器轴向短路力与绕组轴向高度微变后电抗变化量关系的计算公式,解决了长期以来无法对变压器短路计算结果进行测量比对的难题。

基于虚拟电感与限流器的柔性直流电网故障隔离方法

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converters,MMC)的柔性直流电网能够支持大规模可再生能源的高效接入与可靠送出。为解决柔性直流电网发生双极性短路故障后短路电流上升速度快、峰值大的问题,文章提出了一种基于虚拟电感与限流器的柔性直流电网故障隔离方法。首先,在分析双极性短路故障电流特性基础上,基于虚拟电感限流控制实时改变换流器调制系数,控制MMC投入运行子模块数量,进而降低换流器出口电压,限制短路电流上升速率;然后,当故障电流到达限流器的动作阈值时,通过限流器支路换流与直流断路器(Direct Current Circuit Breaker,DCCB)协调配合抑制故障电流并隔离故障;最后,基于PSCAD/EMTDC电磁仿真平台建立三端柔性直流电网仿真模型,对双极性短路故障进行仿真分析。结果表明,文章所提方法可以快速有效地隔离柔性直流电网双极性短路故障,在直流断路器开断之前能够显著降低故障电流峰值,缩短故障隔离时间,并减小换流器闭锁风险,提高柔性直流电网运行的安全稳定性。

采用VSIC-MTPA的五相内嵌式永磁容错电机短路容错控制

五相内嵌式永磁容错电机(five-phase interior permanent magnet fault-tolerant motor,IPMFTM)发生短路故障后,现有id=0容错控制策略不能利用电机内的磁阻转矩,无法维持容错运行的高转矩输出能力。为此,该文提出一种基于虚拟信号注入最大转矩电流比(virtual signal injection control-maximum torque per ampere,VSIC-MTPA)的短路容错控制。首先根据故障前后基波磁动势不变原则推导出基波降阶矩阵,构建故障下基波解耦模型;其次采用短路相电流与其反电势的关系求取抑制短路电流负面影响的补偿电压;最后通过注入虚拟高频信号获取容错控制下的MTPA因子,使电机运行于最大转矩点。通过实测20槽/14极IPMFTM故障运行下的动、静态特性,验证理论分析的正确性和可行性。