变压器差动比率制动试验方法研究

随着微机变压器保护广泛使用,变压器差动保护现场检验项目和试验方法有了很大改变,现场调试人员往往未按照合理的作业指导书对保护装置功能和实用性进行全部检验,造成设备隐患。针对RCS-978变压器保护调试及在调试中遇到的一些问题进行研究、探讨,终于掌握了RCS-978变压器保护调试方法,充分利用测试装置的功能,改进了试验方法,简化了继电保护的调试方法,减轻了一线调试人员的工作负担,提高了保护装置的测试效率和质量。

柔性低频输电系统的主变稳态负序差动保护

为了解决常规纵差保护难以适用于低频系统的问题,通过分析低频系统的序分量抑制策略,并根据低频系统故障进入稳态后单侧有负序注入的特征,提出一种基于稳态负序分量的主变差动保护方法。为防止该差动保护在区外故障时因电流互感器饱和出现误动,通过对比分析三类制动电流计算方式的制动性能,得到了差动保护的制动方程和制动系数。为解决励磁涌流、电流互感器断线可能导致误动的问题,提出了相电压突变量的差动保护开放条件。仿真分析表明,该方法能够灵敏反映区内金属性故障及轻微故障,在区外故障伴随电流互感器饱和时有可靠的制动裕度。

基于等效序阻抗差异特征的低频输电线路差动保护优化方案

低频输电线路故障时,两侧短路电流均由模块化多电平矩阵变换器提供,两侧短路电流相角均受控且幅值相当,导致差动保护灵敏度严重下降。分析了低频输电系统定电压控制侧和功率控制侧的等效正、负序阻抗特征,指出因控制策略不同,系统故障时两侧等效正、负序阻抗特征存在明显差异。分析了低频输电线路区内和区外故障两侧保护装置测量到的等效序阻抗之间的差异性和相似性,基于此特征构建了两侧等效序阻抗差异指标,提出了基于等效序阻抗差异指标的差动保护制动系数优化方法。仿真结果表明,所提方案能够显著提升低频输电线路区内故障时差动保护的动作速度和动作灵敏性。

通信限制下多DG接入配网的新型电流差动保护

差动保护是解决分布式电源(distributed generation, DG)接入下配电网保护难题的有效手段,然而配网现有通信建设水平很大程度上制约了差动保护的构建。首先,融合电流相位与相量差动保护思想,同时将电流相位信息进行变换,实现通信信息降容。应用递推最小二乘法实现短路电流相位参数的快速估计,提出了短路电流相位修正策略,以应对CT饱和与直流分量对保护的干扰。最后,提出适用于含多DG配网的新型电流差动保护构建原则与保护判据。基于PSACD/EMTDC平台搭建仿真模型,验证了所提出的电流相位参数预测方法的精度与新型差动保护的性能。算例结果表明:所提电流相位参数预测方法速度快、精度高,具有良好的抗CT饱和能力;所提新型差动保护原理具有良好的性能。

考虑通信流量控制的配电网线路5G差动保护方案

针对5G通道承载配电网线路差动保护业务时数据流量大的问题,提出了考虑通信流量控制的配电网线路5G差动保护方案。从差动数据的发送频率、报文内容和报文类型入手,优化发送策略、简化数据格式、提高报文效率,并在此基础上优化差动保护数据同步方案和CT(电流互感器)饱和判别逻辑,大幅降低了数据流量,且不影响差动保护的性能,同时仍具备通道监视的功能。最后通过实验验证了该方案具备工程应用推广价值,为5G通信技术承载配电网差动保护业务的实用化提供了借鉴。

含逆变型分布式电源和分支负荷的配电网自适应电流差动保护

电流差动保护具有良好的选择性和灵敏性。但是,逆变型分布式电源(inverter-interfaced distributed generator,IIDG)和分支负荷接入改变了配电网的故障特性,现有配电网的电流差动保护面临拒动或误动的风险。为解决以上问题,该文在计及P/Q控制的IIDG和分支负荷的故障等值建模基础上,从故障点、IIDG和分支负荷的相对位置出发,挖掘配电网线路两端正序电流差的幅值特征以及正序电流故障分量的相位特征。在此基础上,提出一种正序电流幅值与故障分量相角阈值配合的双比例制动系数自适应差动保护方案,并且利用幅相平面分析所提保护判据的可靠性和灵敏性。最后通过PSCAD/EMTDC验证了所提保护方案的有效性,仿真结果表明该方案适应不同故障类型、位置和过渡电阻,且不受IIDG以及分支负荷接入的影响。

差动转向无人车轨迹跟踪和车身姿态控制研究

针对分布式驱动无人车转向时车身在离心力作用下外倾,引起内侧车轮载荷减小,严重时会导致差动转向失效乃至车辆侧翻等问题,提出了一种差动转向无人车的轨迹跟踪和车身姿态控制方法;该控制方法可通过差动转向实现无人车轨迹跟踪,同时通过主动悬架实现转向时车身主动内倾来保证差动转向有效性,提高了无人车的操纵稳定性。建立考虑侧倾因素的车辆模型及参考模型,通过分数阶单点预瞄驾驶员模型得到了参考模型跟踪期望路径所需的参考前轮转角;基于此,设计了H_(∞)鲁棒控制器,通过控制差动转向无人车的横摆角速度和车身内倾角,分别跟踪参考模型提供的参考值,得到了所需的差动力矩及左右侧主动悬架控制力。研究结果表明:所设计的分数阶单点预瞄驾驶员模型和H_(∞)鲁棒控制器能有效保证差动转向无人车实现轨迹跟踪,同时实现了车身姿态控制。

基于差动电流与分布电容电流比值的直流线路纵联保护方案

分布电容电流会对直流线路纵联保护性能造成影响。文中以三端混合高压直流输电线路为对象,讨论分析了差动电流与分布电容电流比值的故障特征。由于差动电流和分布电容电流都会随着过渡电阻的增大而减小,采用差动电流与分布电容电流的比值作为判据,可以削弱过渡电阻对判据的影响,提高保护的灵敏性。基于此,提出了一种基于差动电流与分布电容电流比值的纵联保护方法。基于PSCAD/EMTDC的仿真验证表明,所提保护判据整定简单且天然具有故障选极功能,能可靠识别区内外故障,耐过渡电阻能力强且具有较高的灵敏性和可靠性。

小曲率路面车辆差动转向与横摆稳定性集成控制研究

为减小车辆在前轮转向系统失效的负面影响,保证转向系统的瞬态控制性能,本文提出差动转向控制与横向稳定性控制相结合的控制方法,通过调节左右轮毂电机转矩形成横摆力矩,实现对系统完全失效车辆的转向控制与横向稳定性控制。首先设计基于LQR差动转向控制器跟踪参考前轮转角与参考横摆角速度,保证车辆轨迹跟踪能力,然后设计基于模糊PID横向稳定性控制器跟踪参考质心侧偏角,保证车辆横摆稳定性,两者构成双闭环控制系统将控制量最终转化为横摆力矩,实现车辆的集成控制。最后通过Simulink-Carsim联合仿真验证,仿真结果表明差动转向系统能够在前轮转向系统失效情况下实现车辆转向控制,并在横向稳定性控制系统的作用下有效地提高了车辆瞬态控制性能。

差动驱动并联机器人设计与运动学分析

基于Stewart并联机器人构型和偏置柔性虎克铰链,利用双螺旋副差动传动的方案设计了一款低成本高精度6-RR-RP-RR构型的6-DOF并联机器人。首先,基于双螺旋副差动传动原理,分别提出了串联和并联两种差动驱动方案,并对柔性虎克铰链进行了设计,确定了最终的整机结构设计方案;其次,对柔性铰链的柔度进行了理论建模,并仿真验证了其柔度和强度设计的合理性;此外,对该并联机器人开展了逆运动学分析,建立了其运动学模型,并采用牛顿-拉普拉森数值迭代方法进行了求解;最后,分别利用多体动力学和Ansys仿真软件验证了整机运动学模型和求解的准确性。

海上风电柔性直流输电换流变差动保护的适应性分析

海上风电柔性直流输电系统的故障特性有别于常规电力系统,因此常规继电保护方案应用于海上风电柔性直流输电系统时可能存在适应性不足的风险。分析了海上风电柔性直流输电系统故障情形下,不对称的电气量引发的谐波分量以及故障穿越过程中的负序抑制、限流措施对差动保护的影响。推导了计及序分量的差动保护灵敏度计算式并进行适应性分析,指出故障情形下的奇次谐波容易对差动保护产生影响,负序抑制及限流措施也将导致差动保护灵敏度下降。结合实际示范工程的仿真系统进行了大量仿真计算,结果表明,常规差动保护方案的灵敏性、可靠性均存在下降的问题。

提升抗时延抖动和数据异常性能的配电网故障自同步5G差动保护方案

配电网5G差动保护信道的来回时延不等导致传统同步算法无法应用,需要增加额外的同步装置。另外,5G信道存在时延抖动和数据异常等问题会对保护的可靠性产生影响。针对这些问题,首先提出了基于变频插值的故障自同步法,在保护装置启动后利用插值法处理故障前特定时刻数据窗来实现同步误差校正。以此为基础,分析保护可能面临的异常数据特征,提出了考虑舍去极值的Hausdorff故障判别算法。最后设计了一种能够提升抗时延抖动和数据异常性能的配电网故障自同步5G差动保护方案。在PSCAD对方案进行仿真验证,结果表明所提方案能够在不增设额外同步装置的前提下有效提升抗时延抖动和数据异常的性能,保证发生各类故障和存在大噪声时的保护可靠性。该方案可为配电网5G差动保护的可靠性提供保障。

电流差动保护在海上风电低频送出线路中的适应性分析

低频输电技术在中远距离海上风电领域应用潜力巨大。电流差动保护是广泛应用的传统交流保护,面对电力电子型电源时其性能可能受到影响,故有必要研究其在海上风电低频输电系统中的适应性。文中基于故障复合序网推导了直驱风机和模块化多电平矩阵换流器的电源特性对故障电流的影响,理论分析了电流差动保护的适应性。为定量分析保护适应性,提出了基于改进节点方程的故障电气量计算方法,计算给定故障条件下的故障电流和保护判据取值,判断保护动作情况。研究表明,单相接地和两相短路时保护灵敏度降低,甚至可能拒动;两相接地和三相短路时,保护能正常动作。最后,建立PSCAD/EMTDC仿真模型验证了理论分析和计算方法的正确性。

差动式电容传感器信号检测方法研究

为了提高差动式电容传感器信号检测电路的测量精度,本文提出了一种将增量总和调制技术和差动式电容传感器相结合,做成一个新型信号检测系统的方法。该信号检测方法将差动式电容传感器、前置放大器和相敏检波电路放置在增量总和反馈环路内,形成一个大的反馈环路。本文通过推导该检测电路的系统传递函数,分析该检测方法中利用增量总和调制技术的技术优点,根据该方法设计一版电路板并进行试验。研究结果表明,本文提出的信号检测方法的输出数字量与中心极板偏离平衡位置的大小和方向具有很高的相关性,对进一步提高差动式电容传感器检测电路的测量精度具有较好的促进作用。

基于物方差动共焦轴向测量引导的显微镜自动对焦方法

针对传统自动聚焦方法效率低,难以适应工业产品微观形貌检测高精度、高效率需求的问题,提出一种基于物方差动共焦轴向测量引导的显微镜自动对焦方法(DCAFM)。在获取测量系统中离焦量和轴向光强差之间的标定曲线后,控制运动机构使物镜与样本的轴向距离以等步距的方式采集图像。通过焦前与焦后位置光强差快速确定当前轴向离焦量,控制轴向运动机构,实现快速自动对焦。搭建显微镜自动对焦实验平台,对样品进行测试。实验结果表明:文中方法的图像对焦速度和灵敏度优于DFT,EOG等自动对焦方法,系统的轴向分辨率优于0.4μm,有效地提高了显微镜的对焦速度和精度。

差动式行星滚柱丝杠副的运动特性与动力学分析

差动式行星滚柱丝杠副是一种将环槽传动与螺纹啮合相结合的机械传动机构。为了探究差动式行星滚柱丝杠副的动态特性,研究一种新型的差动式行星滚柱丝杠副的结构组成与运动原理,建立其三维模型,并将模型导入虚拟样机分析软件中,通过设置合适的连接关系,对三维模型进行运动学及动力学仿真分析。结果表明:虚拟样机中差动式行星滚柱丝杠副的运动过程与运动分析相符合,验证了运动分析的合理性;当在螺母上施加负载时,滚柱与螺母之间的环槽设计使接触力波动更规律;随着负载的持续增大,丝杠与滚柱之间、螺母与滚柱之间的接触力波动也持续增大,加剧了机构内部的磨损情况,缩短了机构的运行寿命。

基于单芯移相变压器的差动保护配置研究

移相变压器能够有效调控潮流,为保障电力系统安全可靠运行,为移相变压器配置性能优良的保护不可或缺。以某示范工程的35 kV单芯对称型移相变压器为研究对象,提出相应的本体保护方案。首先,基于基尔霍夫电流定律和电磁感应定律分析其运行特性。然后,结合其拓扑结构,设计了保护用电流互感器的安装位置,构建了电平衡差动保护和磁平衡差动保护方案。此方案可覆盖单芯移相变压器内部各绕组和绕组引线相间故障以及各绕组匝间故障。最后,基于Matlab/Simulink平台搭建单芯移相变压器模型,通过设置本体内部典型故障,验证了提出的两种差动保护配置方案的有效性。

考虑不可测T接负荷的配电网虚拟三端电流差动保护

采用电流差动保护可解决高比例分布式电源接入配电网引起的馈线保护问题。然而当馈线内存在不可测T接负荷分支时,差动保护只能利用被保护线路两端的数据构造判据,性能受到影响。为解决该问题,首先分析了不可测T接负荷对传统两端电流差动保护的影响。在此基础上,提出了一种虚拟三端电流差动保护方法。该方法将被保护线路内部的不可测T接分支等效为一个虚拟支路,利用故障前后线路两端的电压、电流数据估算该虚拟支路的电流相量,并与馈线两端的电流相量一起构成三端电流差动保护判据。仿真结果表明,该方法在无需T接负荷测量数据的前提下能够满足配电网在不同场景下的保护需求,相比传统的电流差动保护具有更高的可靠性与灵敏性。

混合级联特高压直流输电线路纵联差动保护适应性分析

为探究现有高压直流输电线路纵联差动保护对混合级联特高压直流输电系统的适应性,结合混合级联特高压直流输电系统的运行方式,理论分析和仿真分析3种特殊运行方式下直流系统不同位置故障的故障特性和保护适应性。理论分析发现纵联差动保护适应性较好。仿真分析发现直流线路分布电容和逆变侧模块化多电平型换流器(modular multilevelconverter,MMC)控制特性影响在直流线路故障时直流线路电流延时自减值长时间处于波动状态,导致纵联差动保护长时间处于闭锁状态,此时,系统长时间承受MMC超大故障电流冲击。直流线路区外故障时整流侧与逆变侧直流电流差值的绝对值数值较大且长时间处于波动变化状态,纵联差动保护存在误动的风险。

超长海底电缆电流差动保护新方案

海底电缆作为确保海上风电场并网的重要纽带,其分布电容远高于架空线路,产生的电容电流不可忽略。目前的电流差动保护判据由于没有考虑分布电容且受到负荷电流的影响,抗过渡电阻能力较差,在超长海底电缆输电线路上的适用性不高。针对现有保护判据存在的问题,提出一种改进的电流差动保护判据,该改进判据对线路中较大分布电容电流进行了补偿,解决了正常运行以及区外短路时保护误动的问题,并减小了负荷电流对差动保护动作特性的影响,从而提升了抗过渡电阻能力。在PSCAD/EMTDC平台搭建220 kV长距离电缆线路模型,对所提的改进保护方案进行仿真分析,仿真结果表明,所提超长海底电缆电流差动保护新方案在确保区外故障可靠不动作的基础上,显著提高了区内故障的抗过渡电阻能力,是一种比较理想的高压电缆长线路电流差动保护方案。