空气缝隙对抗直流分量电流互感器影响研究

现代的电力系统中的交流电难以避免地会存在直流分量,直流分量导致交流电能计量误差,影响电能公平计量。抗直流分量电流互感器可在实现直流分量存在时的交流电流准确测量,但是其复合磁芯工作在大电流的情况下容易饱和。文中通过Ansys Maxwell对抗直流分量电流互感器的复合磁芯建模并引入空气缝隙,分析了对其工作的线性范围影响以及气隙的大小对抗直流分量电流互感器的影响。研究结果表明,空气缝隙有助于改善复合磁芯的线性工作范围,扩大正常工作时的线性电流范围,增强互感器的抗饱和能力。

永磁同步电机FOC控制下相电流直流分量影响与抑制策略研究

永磁同步电机在矢量控制时需要对电机相电流进行采样,采样过程中参考电平波动等诸多因素都会造成相电流中包含直流分量,此外直流电压注入法等永磁同步电机参数在线估计方法,也会在相电流中引入直流分量。本文详细分析了不同情况下直流分量的产生机理,研究了直流分量对控制效果、转矩脉动、效率等性能的影响。提出一种可滤除三相交流信号中直流分量的数据处理方法,该方法对不同因素引入的直流分量均能起到良好的抑制作用,从而增加控制稳定性,降低转矩波动,仿真和应用实践验证了算法有效性。

用瞬时值对称分量计算不对称短路电流直流分量衰减时间常数

为解决电力系统不对称短路电流直流分量的衰减时间常数缺乏简便可行的计算理论与方法的问题,提出一种实用计算方法。该方法将基于120变换的瞬时值对称分量用于电力系统等值模型和不对称短路边界条件,导出120复合序网,通过分析特殊相直流分量的1、2、0序分量流经的120复合序网通路,导出相应时间常数的理论计算公式。EMTP仿真实验值和理论计算值验证了所提方法的正确性与适用性。

计及衰减直流分量的基波幅值相位实时检测

电力系统的瞬时性故障易产生暂态衰减直流分量DDC(decaying DC component)、高次谐波等干扰信号,有效滤除干扰信号以实现电压基波幅值相位的快速、准确检测,对于提升电能质量非常重要。为此,基于三相畸变电压信号的周期性和半波对称性,提出在abc坐标系下对畸变电压分别延迟半周期、全周期采样,实现DDC分量的单位周期检测。其次,针对同时含有DDC与高次谐波的畸变信号,在dq旋转坐标系下将DDC检测算法与滑动平均滤波算法结合,实现单位周期同时滤除DDC与高次谐波分量。最后,将所提检测算法与电压相位开环算法结合,通过搭建RT-LAB半实物实时仿真平台对基波电压幅值相位进行检测验证。实验结果表明:在dq坐标系下同时滤除DDC与高次谐波干扰信号的检测算法响应时间仅为20 ms,验证了所提算法的有效性以及分析结论的正确性。

大直流分量时间常数下SF_(6)断路器开断能力

近年来,随着我国电网系统电压等级的逐步提高以及一次设备电抗和阻抗比值的增大,导致电网中短路电流直流分量的衰减时间常数逐渐增大,直接影响对电网系统起重要控制和保护作用的断路器开断能力,进而影响整个电网的安全运行。该文通过关于直流分量时间常数对短路电流和断路器开断性能影响的分析,同时结合工程实践,提出了一种压气式SF_(6)断路器能否成功开断较大直流分量时间常数的短路电流判别方法,并采用热态气流场仿真计算和试验方法,验证了该判别方法的合理性。结果表明,当系统短路电流直流分量时间常数从45 ms提高到120 ms时,363 k V SF_(6)断路器在非对称短路电流开断试验(T100a)中短燃弧时间减小0.5 ms,长燃弧时间增大2 ms,导致断路器的有效开断区间需要增加7%。对于压气式SF_(6)断路器,为了保证能够成功开断直流分量时间常数较大(120 ms或者更高)的长燃弧,断路器需要具有足够的有效开断区间,且在长燃弧开断点应具有2.5 m/s以上的分闸速度。该结论为判别电网中断路器在短路电流直流分量时间常数不断增大时能否安全可靠运行提供了一种科学且有效的方法。

基于零序电流直流分量比的单相接地保护研究

针对高压供电系统中小电流故障选线方法在实际应用中使用效果不佳的问题,以尔林兔35 kV箱变的实际参数为例,以理论分析和计算机仿真相结合的方法,研究其10 kV系统消弧线圈接地方式下发生单相漏电故障的暂态分析,得到故障选线判据。首先通过列解等效电路的微分方程,得出了非故障线路零序电流和故障线路零序电流的计算公式,并采用MATLAB脚本程序进行编程验证;然后详细描述了各电气量与接地电阻的关系,指出接地故障瞬间故障相电压初始相位是影响暂态过程的重要因素;再利用傅里叶变换和傅氏算法分别给出直流分量的计算方法,并用实际参数进行了相互验证。最后进行了MATLAB/SIMULINK仿真,验证了等效电路和理论分析的正确性以及故障选线判据的选线准确性和普适性。

基于现场总线的变压器中性点直流分量监测系统设计

变压器作为直流输电技术中关键设备,其运行工况直接关系着配电网运行状态,为保证直流输电不影响配电网稳定运行,设计基于现场总线的变压器中性点直流分量监测系统。在硬件方面,采用AD7506多路开关设计数据采集模块,采用LM53603-Q1型号DC-DC芯片设计电源模块;在软件方面,基于半周积分算法设计数据采集算法,基于Lonworks现场总线设计通信协议。本文设计的变压器中性点直流分量监测系统在测试中表现良好,验证了此系统的功能与性能,达到预期目标。

电力系统短路电流直流分量及其对断路器开断能力的影响

短路电流中的周期分量和直流分量对系统短路容量都有贡献,而后者在工程应用中没有引起足够的重视。从仿真计算和实际故障录波2方面介绍了超高压输电网中短路电流直流分量的衰减情况,定量估计了直流分量对运行中的断路器开断能力的影响。最后,对运行中的断路器的开断能力和关合能力做出了综合评价,并得出结论:如果按短路电流周期分量校核断路器开断能力,则需要留有10%～30%的裕度,以考虑开断电流中可能存在的直流分量;限制运行中的断路器使用的仍是其开断能力而不是其关合能力。

特高压系统中的短路电流直流分量与零点漂移

结合1000kV特高压试验示范工程及规划的中国特高压电网,研究了交流1100kV断路器瞬态问题中的短路电流直流分量衰减时间常数及交流电流过零点的漂移现象,在此基础上提出了我国交流1100kV特高压断路器的工作条件建议,如特髙压断路器试验的短路电流直流分量衰减的时间常数等。

基于变压器电流直流分量衰减特性的励磁涌流识别方法

为有效区分励磁涌流与短路电流,确保变压器保护的可靠性,针对变压器励磁涌流与短路电流直流分量衰减特性的差异,提出了一种新的励磁涌流识别方法。该方法以变压器高压侧和中压侧出口断路器电流作为识别励磁涌流与短路电流的信号源,将电流直流分量与基波分量幅值比的衰减速率设置为判据,可以辨识出励磁涌流与短路电流。基于典型建模仿真分析了励磁涌流与短路电流直流分量衰减特性的差异,以及不同系统短路容量、变压器额定容量、铁心剩磁等因素的影响。经典型仿真结果及工程现场实测数据验证,该方法有效,适用于断路器未加装合闸电阻的情况,并具有原理清晰、所需测量数据少、简单易实现等优点,为新型继电保护装置开发及工程应用提供了参考。

1000kV交流断路器开断电流的直流分量时间常数和零偏现象

为了确定特高压断路器短路开断电流的试验直流分量时间常数,依托本期和远期1000kV晋东南-南阳-荆门示范工程,采用EMTP程序模拟计算方法,研究了影响示范工程断路器直流分量衰减时间常数和零偏现象的因素;提出了将模拟计算的直流时间常数折算至断路器试验值的计算公式;统计分析出远期示范工程三相短路直流分量时间常数折算后最长为112ms,因此建议我国特高压断路器直流分量衰减时间常数可选120ms,并得到示范工程采用。特高压断路器开断时间内电流产生零偏现象有接地短路故障、合空线、并网前单相接地和合空变4种工况,这4种工况都不会损坏断路器,可不采取装分闸电阻的应对措施。

滤除衰减直流分量的动态同步相量测量算法

在动态条件下的故障电流不仅往往含有衰减直流分量,而且其基波分量的幅值与频率也可能是随时间而变化的。正是这2个因素影响了由传统傅里叶变换得到的相量测量的精度。拓展了原来的静态信号模型,使其能正确表示信号基波分量的时变性以及衰减直流分量,再利用基波滤波器和直流滤波器来分别对基波分量的时变性以及衰减直流分量进行估计,并对短时傅里叶变换相量测量结果进行修正来提高相量测量精度。分别应用理想信号以及PSCAD/EMTDC仿真信号来检验算法的性能,仿真结果表明,虽然需要增加有限的运算量,但与传统的算法相比,所提出的算法能消除或减弱故障电流的基波分量时变性以及衰减直流分量对同步相量测量的影响,并大大提高故障电流的相量测量精度。

故障电流中衰减直流分量的滤波算法研究

在电力系统中,任何故障或扰动都会使得系统中出现衰减直流分量,它将影响继保装置的测量精度。该文通过引入一组滤波算子,实现了衰减直流分量参数的在线计算,并在此基础上说明了信号基波和谐波分量的计算方法。该算法的数据窗只需要一个基波周期,具有很好的快速性,理论上是一种精确算法。对传统DFT算法和本文算法的仿真结果表明了这种算法的有效性。

一种滤除衰减直流分量的全波傅氏改进算法研究

全波傅氏算法在提取故障电流中基波分量时受衰减直流分量的影响较大。针对此问题,提出了一种滤除衰减直流分量的全波傅氏改进算法,给出新型衰减直流分量参数估算方法的公式推导。首先利用一个周波内的采样值求出故障电流中衰减直流分量的初始幅值和衰减时间常数,用采样值减去衰减直流分量值得到修正后的采样值,再利用全波傅氏算法计算出基波分量。分别采用静态模型信号、PSCAD/EMTDC仿真信号检验了该算法的性能。仿真结果表明,所提出的算法能够有效地减少衰减直流分量的影响。与一般改进算法相比,所提算法仅需要一个周波的采样数据,计算量小,计算的基波分量准确性高。

光伏逆变器的调制方式分析与直流分量抑制

单相无变压器型全桥并网逆变器由于体积小、效率高、造价低,被广泛地应用于低功率光伏并网系统中。在双极性脉宽调制方式下,全桥逆变器的共模电压恒定,不产生共模电流。但此调制方式不能消除输出电流的直流分量。为此,提出一种新的控制算法来抑制直流分量的输出。该算法使用2个补偿环节分别抑制由于调制脉宽不对称和并网电流检测误差导致的直流分量,无需增加外围硬件电路,且所增加的环节只占用很少的控制芯片资源。实验结果证明了理论分析和算法的正确性。

光伏并网逆变器输出电压直流分量的瞬时补偿策略

光伏并网逆变器输出电压中的直流分量会给逆变器、电网以及负载带来危害,为此,提出了一种基于重复控制思想的光伏并网逆变器输出电压直流分量的瞬时补偿策略。分析了光伏并网逆变器输出电压直流分量的产生原因。引入重复控制思想,以载波周期为单位检测光伏并网逆变器输出电压直流分量,并将每个载波周期检测得到的输出电压直流分量结果之和作为反馈与输出电压PI控制环一起调整正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)占空比,实现对光伏并网逆变器输出电压直流分量的补偿。实验结果验证了该策略的可行性。

直流分量对正弦幅值积分器同步信号检测方法的影响及其抑制方法

三相并网变流器的控制需要电网基波电压同步信号的确准检测,正弦幅值积分器锁频环(frequency-locked loop based on sinusoidal amplitude integrator,SAI-FLL)是一种结构简单、性能良好的同步信号检测方法。文中首先分析了当输入信号含有直流分量时,正弦幅值积分器锁频环的性能,分析结果表明,输入直流分量会在正序幅值和频率信号中产生工频波动,负序幅值中还会产生附加直流分量。文中提出一种抑制直流分量影响的方法,该方法将直流分量作为频率为零的交流分量,利用正弦幅值积分器(sinusoidal amplitude integrator,SAI)的选频特性,形成统一的SAI方法,控制结构简单。理论分析和实验结果都表明,文中提出的方法可以在电网不平衡和频率变化等情况下消除直流分量的影响,并快速准确地提取电网电压基波正负序分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。

逆变器输出电压直流分量产生原因与抑制方法

基于输出电压和滤波电感电流双闭环瞬时反馈控制技术的三态滞环控制逆变器,其输出交流电压中通常含有的不能满足要求的直流分量。详细分析了产生逆变器输出电压直流分量的几种原因,介绍了减小逆变器输出电压直流分量的方法。理论分析和试验结果证明:三态滞环控制逆变器输出电压直流分量的变化量与其基准正弦波直流分量的变化量成正比。同时,运算放大器的零点漂移、开关管属性不一致等因素对逆变器输出电压直流分量也有较大影响。

一种能滤除衰减直流分量的新递推离散傅氏算法

为了减少传统全波傅里叶算法的计算量,人们总结出了递推离散傅里叶算法,但它对衰减直流分量的滤除不明显。该文提出了一种新的递推算法,该算法基于三角函数和差公式以及线性方程组的求解,并且计算量与原有递推傅里叶算法相近,理论上可以消除直流分量对各次谐波的影响。

基于全周波富氏算法滤除衰减直流分量新方法

提出了一种非递推全周波富氏算法中滤除衰减直流分量 Aetτ的新方法 ,并在单一数据窗口中推导了与τ无关的精确校正算法 ,该算法简单 ,适用于微机继电保护中提取各次谐波分量 .