基于半桥MMC特征信号注入的柔性直流线路频变参数辨识

柔性直流电网故障电流上升速度快与电力电子器件过流能力弱形成突出矛盾,线路保护需要在数毫秒级完成故障判别,输电线路精确参数的获取对于提升继电保护的性能至关重要。然而直流系统中缺乏稳定基频,导致输电线路相关参数难以获取、保护实现较为困难。针对柔性直流线路频变参数难以获取的问题,提出基于半桥模块化多电平换流器(half bridge modular multilevel converter, HB-MMC)特征信号注入的柔性直流线路频变参数辨识方法。首先通过换流器控制在线路中注入特定频率信号,然后利用快速傅里叶分解提取不同频率的信号并计算指定频率下的线路参数,最后依据不同线路参数的频变特性拟合出对应的幅频特性曲线。仿真表明,所提参数辨识方法可以准确拟合保护所需直流线路频变参数,参数辨识频段内相对误差小于1.5%。

VSC-HVDC频变参数电缆线路电流差动保护新原理

电压源换流器型直流输电(voltage source converter HVDC,VSC-HVDC)控制系统复杂,故障承受能力差,且多采用参数频变特性明显的电缆线路。提出一种频变参数电缆线路电流差动保护新原理。它建立在分布参数模型基础上,由两端电气量分别计算线路中点电流,并由此构造差动判据。为计算频变参数线路沿线任一点电流,提出一种计算沿线电流分布的新方法。仿真结果表明,该保护都能灵敏可靠地区分区内外故障,且对采样频率要求低,不受线路频变参数和分布电容的影响。

考虑频变参数和直流控制的直流输电系统线路故障解析

提出了考虑频变参数和直流控制的直流输电系统线路故障时域解析方法,为直流线路故障分析与故障检测提供了解析基础和实用工具。首先,建立了直流输电系统线路故障的复频域模型,推导了故障电气量的复频域表达式。继而,根据故障行波沿直流线路的传播规律,提出了频变参数的惯性等值模型;根据直流线路故障后直流控制系统的动作规律,提出了直流控制的比例—积分等值模型。进一步,基于频变参数和直流控制等值模型,对复频域故障电气量进行拉氏反变换得到时域表达式,并对解析结果与EMTDC仿真结果进行比较,相关结果验证了所提出的解析方法的有效性。最后,探讨了故障解析可能的工程应用场景,以直流线路行波保护为例进行了具体分析,分析结果表明故障解析具有良好的工程应用价值。

考虑频变参数的高压直流输电线路距离保护

提出了一种基于频变参数模型的高压直流输电线路距离保护方法。该方法的主要原理是将线路的频变参数特性用补偿矩阵表征,从而将频变参数模型传输矩阵分解为理想分布参数模型传输矩阵与补偿矩阵的级联,并在实际应用中将该补偿矩阵用有限冲激响应(FIR)滤波器实现。在此基础上,用保护安装处的电压电流准确地计算保护整定点处的电压电流;然后,以整定点为观测点,通过解时域微分方程求得故障距离。所述算法提高了直流线路末端故障的测距精度,容易在时域实现且动作快速,显著改善了高压直流输电线路距离保护的动作性能。

基于频变参数辨识的共模扼流圈集中参数模型

为避免传统阻抗测量法受寄生参数与导线非理想特性的影响,造成误差较大,以及无法表征模型参数随频率变化特性的问题,提出基于频变参数辨识的共模扼流圈高频建模方法。建立共模扼流圈高频集中参数模型,模型包括共模扼流圈的绕组电感、绕组漏感、绕组间寄生电容、绕组内寄生电容、磁心等效电阻和绕组铜损等效阻抗。采用在传统最小二乘法的基础上引入遗忘因子和矩形窗的算法,对模型中的频变参数进行辨识提取,证明了该方法的均方收敛性。通过对比一个实际共模扼流圈在150kHz～30MHz的扫频结果和仿真结果,验证了建模方法的合理性。研究发现,共模扼流圈在谐振频率处对电磁干扰的抑制效果最好,通过共模扼流圈对一开关电路产生的电磁干扰的抑制情况验证了这一结论。

基于递归算法的含频变参数架空线的模量计算模型

利用常实数模变换矩阵,对含频变参数的架空线系统在模域进行了研究。为了便于时域卷积,对不同模量上的特征阻抗和延时函数在复频域采用矢量匹配法进行拟合。提出了含频变参数架空线的模量计算模型,既保证了较高的计算精度,又简化了计算。最后,应用所提出的算法对架空线的瞬态波过程进行仿真计算,验证了算法的正确性和有效性。该算法可推广至水平分层土壤情况,同时结合时域有限差分法(FDTD)可得到架空线上各点的电压和电流波过程。

考虑频变参数补偿算法的长线距离保护

特高压长距离输电线路的测量阻抗与故障距离不成正比,并且故障暂态过程中谐波丰富,只有计及频变参数的影响,长输电线路距离保护才能够正确地反映故障点位置。为此,根据传输线路方程,在分布参数模型的基础上构造补偿矩阵,利用有限脉冲响应滤波器描述线路频变参数特性。实际应用中,新的距离保护原理由保护安装处的测量电压和电流,利用长距离传输线路精确数学模型计算整定点处的电压和电流,并以此为观测点构造距离保护。仿真结果表明,所提出的算法能够在时域里快速、准确地识别故障位置,有效提高了长线距离保护的性能。

动力基础频变参数模型及设计

为了改进现行动力机器基础设计理论模型,结合质量-弹簧-阻尼模型理论和半空间理论的特点,提出了更符合实际的频变参数模型。通过计算推导,获得了该模型的动力解答,进一步分析了模型的特征及其参数的影响;同时,指出现有质量-弹簧-阻尼定参模型在低频段低估了体系的动力响应,在高频段则过高地估计了体系的动力响应,频变参数模型的谐响反应频率与外扰力频率之间存在的差值不大。最后,针对原设计规范存在的不足,提出大而轻的基础形式是一种更值得推荐的设计方案。该文为动力基础设计规范的改进和完善提供了参考。

用动力测量值确定基础－地基系统的频变参数

提出了基础－地基系统具有频变参数的质－弹－阻模型，在这个模型中，系统的刚度Ｋ＝Ｋ０－Ｋ１ω２和阻尼系数Ｃ＝Ｃ０＋Ｃ１ω随系统振动频率而变化。文章以竖向振动为例，给出了用稳态激振下的动力反应测量值确定系统参数Ｋ０、Ｋ１，Ｃ０，Ｃ１的方法；讨论了基础频变刚度系统与附加质量系统的等效范围和差别。

高速IC芯片内互连线频变参数的有效提取方法

采用二维时域有限差分（２Ｄ－ＦＤＴＤ）法精确计算了高速集成电路芯片内互连线的频变等效电路参数．有耗吸收边界条件和非均匀渐变网格技术的提出和应用减少了空间网格的数目，用时间序列预测的方法来预测时域信号或提取传输线频域参数大大减少了ＦＤＴＤ模拟时间，明显提高了计算效率．传输线特性的计算考虑了导体和硅基片损耗，计算结果与其他方法及测量结果比较，一致性较好．

用于汉语全音节识别的新特征参数——频变参数

本文探讨了一种特定人的汉语全音节语音识别方案,介绍了一种基于人耳听觉特性的语音参数的提取方法,对以1/3倍频程分布的16个通道滤波器组的对数能量输出用非线性时域归正方法归正到定长,然后求出相邻通道间频谱的变化量,即得到一组新的特征参数——频变参数.这组参数能够较好地反映语音中与感知有关的特性,如高音、音强、音调等.音节被选用来作为识别的基本单位,以400个汉语无调音节作为字表.最后给出了识别结果.

基于管状导体模型钢轨高频频变参数计算

牵引供电系统中,钢轨等输电线路电感和电阻随频率发生变化,存在参数频变现象,会导致故障行波在钢轨传播过程中产生色散现象。为研究故障行波在钢轨传播过程中的色散特性提供基础数据,针对钢轨频变参数计算展开研究。根据现有等效管状导体模型,提出一种针对高频行波计算钢轨频变参数的简化管状导体数学模型,给出该模型计算过程中所需各参数确定方法,并利用该简化模型对P50钢轨进行实例计算。计算结果表明,钢轨参数频变现象较为明显,计算模型对于后续研究牵引供电系统行波故障测距中行波色散问题可提供基础数据参考。

考虑钢轨铁磁特性的牵引网阻抗频变参数矩阵计算

行波故障测距装置因行波在线路中传播的色散现象而难以准确计算波速,影响测距精确性,而行波色散主要原因来自于线路阻抗的依频特性。牵引网中钢轨与其他导线不同,具有特殊性,本文通过软磁材料磁性能检测中的冲击法对钢轨的磁特性进行检测,得到了P60钢轨基本磁化曲线、磁滞回线和矫顽力等磁特性数据,以此数据使用有限元仿真软件计算出钢轨精确的阻抗频变参数,在此基础上通过平行多导体传输线理论计算出充分考虑钢轨特殊铁磁特性的牵引网阻抗、导纳频变参数矩阵,为牵引网行波故障测距的研究提供线路阻抗的计算方案和数据基础。

直流频变电缆参数测量与故障定位原理

对于频变参数的研究一直是解决电缆问题的关键。首先提出了可以应用于实际工程中的电缆参数测量计算方法,在不同频率下通过测量线路对应模量的开路阻抗和短路阻抗,计算对应模量的频域分布参数,得到随频率变化的精确电缆参数;根据计算参数,提出了一种结合小波算法的应用于VSC-HVDC直流系统线路的故障定位方法,该方法适用频变参数模型利用双端电压、电流分别从两端计算沿线电压分布计算故障处位置。突破了小波变换仅利用于行波波头识别的传统观念,将小波变换用于频变电缆的阻抗法故障定位计算中切实可行,并且提高了定位精度。

双导体有损频变均匀传输线的电磁暂态时域仿真模型研究

特征阻抗和传输函数是多导体传输线电磁暂态时域仿真模型中的2个重要参数。该文以有损频变均匀双导体传输线为研究对象,采用相模变换实现传输线耦合量的解耦,在模态域利用Pade近似和Foster电路模型获得特征阻抗的时域等效电路。同时利用拉普拉斯反变换和Prony近似得到传输函数的近似函数。该文基于等效电路和近似函数通过MATLAB编程建立了双导体传输线的电磁暂态时域仿真模型。最后,用该时域仿真模型获得了阶跃激励下传输线首末端的电压响应,并与PSCAD/EMTDC软件仿真结果进行对比分析,验证了所提时域模型的有效性。

芯片内互连线电阻和电感频变分布参数提取

本文使用导体截面矩量法提取芯片内互连线电阻和电感频变分布参数。根据芯片内多接地导体的情况重新推导了公式 ,实现了对算法的改进。研究了硅衬底导电率变化对金属绝缘半导体传输线的分布电阻和分布电感参数的影响。通过两个例子的计算 ,证明算法可应用于芯片内互连线参数提取。

基于频变等效参数的无砟轨道-路基动力响应分析

基于动力半空间理论及路基与半空间的等效条件,得到考虑频响特性的路基频变等效参数;采用有限元法建立无砟轨道-路基动力分析叠合梁模型与梁板模型,并考虑轨道不平顺激励的轮轨力施加于钢轨的不同位置,分析不同荷载施加情况下的轨道结构动力响应特性,并将数值模拟结果与现场实测值进行对比,验证建模方法及路基等效参数计算方法的可靠性。该方法真实地反映了轨道-路基结构的频响特性,不仅可应用于轨道-路基动力响应分析,也可应用于整个线路系统的动力分析中。

金属化膜电容元件宽频特性研究

金属化膜电容器被广泛使用在换流阀等电工装备中,在电力电子开关快速动作的影响下,电容器将承受高频冲击,因此有必要研究宽频范围内电容器的特性。本文以单个电容元件为研究对象,使用数字电桥对20 Hz~2 MHz范围内电容元件的阻抗特性进行了测量,通过数据拟合和实验测量结合的方式建立了等效电路模型,并对不同频率下的阻抗特性和等效电路参数进行了分析。研究结果表明:在低频(<150 kHz)下,参数恒定的等效电路模型可准确地描述电容元件的阻抗特性和内部物理过程;而在高频(>150 kHz)下,电容元件内部不同区域的电流分布将发生变化,导致电容元件的等效电感和等效电阻等参数发生频变,引起阻抗特性发生变化。本文结果可对分析高频冲击下电容器劣化机理提供指导。

考虑牵引网线路参数频变的相模变换矩阵计算

针对现有的相模变换矩阵不能满足线路参数随频率变化的牵引网多导线系统的解耦计算,本文提出了一种适用于该情形的相模变换矩阵的计算方法,即根据特征向量和特征值的数学关系并利用LM(levenberg-marquardt)算法来实现特征向量的近似迭代,结果表明可以保证相模变换矩阵在频域内的平滑连续性,综合对比其他相模变换矩阵的计算方法得出的相速度,证明了该方法的可行性和准确性。

频变输电线路模型中的低阶拟合方法

对特征阻抗和传播系数的有理函数拟合是考虑参数频变的输电线路建模中的关键步骤。传统的模域输电线路模型采用的Bode渐近线拟合法会产生大量零极点,其中一部分对提高模型精度没有作用并会导致电磁暂态仿真中产生不必要的计算。为避免冗余零极点的产生,提出了一种应用于频变输电线路模型中的低阶有理函数拟合方法。首先对线路特征阻抗和传播系数进行低阶零极点定位,然后用非线性最小二乘法提高拟合精度,从而实现对特征阻抗和传播系数的低阶有理函数拟合。对比Bode渐近线法的拟合结果,低阶拟合方法能够在保证拟合精度的同时降低拟合函数的阶数,从而提高电磁暂态计算效率。