Study on Earth Surface Potential and DC Current Distribution around DC Grounding Electrode

DC magnetic biasing problem,caused by the DC grounding electrode, threatened the safe operation of AC power grid. In this paper, the characteristics of the soil stratification near DC grounding electrode was researched. The AC-DC interconnected large-scale system model under the monopole operation mode was established. The earth surface potential and DC current distribution in various stations under the different surface thickness was calculated. Some useful conclusions are drawn from the analyzed results.

Effects of DC Magnetic Bias on the Magnetic and Sound Fields of Transformer

DC bias current flowing into the neutral point of power transformer will seriously affect the normal operation of AC power system. In this paper, exciting current, harmonic component of the excitation current, magnetic flux density and noise of transformer were analyzed when the transformer is in the no-load operation state based on field-circuit coupled method. Through the calculation and analysis, some reference bases are provided for design of transformer.

HVDC直流偏磁电力变压器铜屏蔽中涡流损耗分析与仿真

为了研究高压直流输电系统中直流偏磁电力变压器铜屏蔽中涡流损耗分布,基于Problem 21基准族中的P21c-EM1简化模型进行了详细实验研究和仿真分析。重点考察不同激励方式下变压器结构件(如:变压器油箱等)铜屏蔽中涡流损耗的分布,研究交流激励源和直流激励源之间的交叉作用对铜屏蔽损耗特性的影响。通过模型实验分别获得了电力变压器铜屏蔽在不同直流偏置磁场强度作用时和标准的正弦激励作用时的损耗分布情况并进行了对比分析。提出采用三维瞬态场计算电力变压器直流偏置涡流场的实用措施,不同偏磁工况下,模型涡流损耗的计算结果和测量结果具有较好一致性,所得结果和结论有助于通过优化设计来提高电力变压器的性能指标。

直流偏置型游标磁阻电机系统低开关频率交替箝位PWM策略

提出一种具有零序电流调节能力的直流偏置型游标磁阻电机(DC-biased vernier reluctance machine,DC-biased-VRM)系统低开关频率交替箝位脉宽调制(pulse width modulation,PWM)策略。DC-biased-VRM利用电枢绕组中附加的直流偏置电流来构建转子磁链,为调节直流偏置电流,采用开绕组逆变器提供零序电流通路。相比于传统三相逆变器,开关动作的次数增加了1倍,在调整直流偏置电流、降低开关损耗方面存在一定优化空间。针对以上改进需求,引入交替箝位控制方式,并提出重新配置的零电压矢量实现零序电压的实时调节,保证零序电流的调节能力。最后,通过样机实验验证提出策略的有效性。提出策略可以减少开关动作次数,保证逆变器的低开关损耗,为提高DC-biased-VRM驱动系统效率提供有效的解决方案。

考虑短路电流非周期分量影响的磁偏置型超导故障限流器设计方法及其限流特性分析

随着电力负荷快速增长,电力系统的故障电流水平持续上升,甚至超出了现有断路器的开断能力;为有效限制故障电流,超导故障限流器(superconducting fault current limiter,SFCL)逐渐投入应用。SFCL在正常运行时呈现零阻抗,故障发生后迅速转为高阻抗,可作为配合断路器开断的理想选择,提高电力系统的运行安全性。介绍了一种磁偏置型超导故障限流器(magneto-biased superconducting fault current limiter,MBSFCL),提出了考虑短路电流非周期分量影响的MBSFCL设计方法,对于MBSFCL的制造具有一定的指导意义。通过搭建仿真模型,验证了所提出方法的可行性,并对MBSFCL的限流特性进行了深入分析,讨论了不同非周期分量对断路器的开断影响,以及MBSFCL中电感、电阻参数变化对短路电流及其分量的限流效果影响。分析结果表明,在所提出MBSFCL设计方法中必须考虑非周期分量,且MBSFCL的电阻参数变化对短路电流的抑制效果更为显著。

变压器直流偏磁在线监测系统在辽宁电网的应用

分析辽宁电网变压器直流偏磁问题产生的原因及危害,并针对现场直流偏磁检测方法中存在的不足,结合智能运检建设需求,研发了一种变压器直流偏磁在线监测系统;目前该系统已经在辽宁徐家500 kV变电站得到应用,有效提升了该变电站2组主变压器的运行可靠性。

直流偏磁条件下变压器励磁电流的实验与分析

直流偏磁工作条件下,变压器励磁电流的实验与分析是研究变压器直流偏磁电磁特性的关键问题。本文基于产品级的叠片铁心模型,模拟直流偏磁变压器铁心的实际工作状态;研究了因高压直流输电引起电力变压器直流偏磁工作条件下,变压器励磁电流的实验测量方法及其仿真计算与分析。提出并利用Matlab计算软件实现了直流偏磁励磁电流的工程解法,数值计算的结果证明了本文方法的有效性和正确性。

特高压变压器直流偏磁空载电流实时计算

通过获取特高压（UHV）变压器的电感一电流曲线和偏磁情况下空载电流峰值一直流偏磁电流曲线，提出了一种特高压变压器直流偏磁空载电流实时计算方法，与直接用场一路耦合法的计算结果对比，验证了该实时计算模型的准确性；通过选取最优迭代算法和变步长策略，提升该模型计算的效率和实时性；由任意偏置量的直流数据，实现在ms级的时间内得到该直流偏置对应的电流波形。结果表明该特高压变压器直流偏磁空载电流实时计算模型计算速度快，计算准确性高，在变压器直流偏磁电气参数扰动在线评估、防止保护拒动或误动和保障其他电气设备安全运行等方面具有广泛的应用前景。

变压器直流偏磁的仿真研究

基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和Hilbert变换,提出了一种新的变压器直流偏磁分析方法。首先对变压器励磁电流进行EMD分解,提取包含最多励磁电流畸变信息的基本模式分量(intrinsic mode function,IMF);再对IMF分量作Hilbert变换,得出其瞬时频率和幅值。仿真结果表明:该方法能够准确检测出励磁电流畸变的时间、频率和幅值。

交直流共走廊输电系统换流变偏磁特性研究

交直流共走廊输电系统换流变偏磁直流量构成比较复杂,正确分析其构成分量对系统稳定运行具有重要意义。建立了换流变直流偏磁模型和交直流共走廊输电线路模型,分别计算了土壤地电位和交直流工频感应产生的直流量;研究了交直流线路平行架设长度、交直流杆塔中心接近距离对换流变偏磁的影响规律。研究结果表明:交直流线路平行架设长度越长,换流变偏磁直流量越大,工频感应产生直流量占总直流量的比重越大,且土壤地电位对此比重影响越小;交直流杆塔中心接近距离越大,换流变偏磁直流量越小,工频感应产生直流量占总直流量的比重越小,且土壤地电位对此比重影响越大。

基于电阻取样法测量变压器中性点直流电流的传感器设计与应用

基于电阻取样法设计了用于测量中性点直流的直流传感器。基于电阻取样法的测量原理和双积分型A/D转换器调理电路工作原理,实现了变压器不停电安装中性点电流在线监测装置。设计的直流传感器输出特性与温度基本呈线性关系,便于在线对传感器进行校正。当测量电流大于10 A时,其测量误差为2%;当测量电流小于10 A时,其测量误差小于0.2 A。设计的直流传感器成功运用于现场测量,监测数据表明其运行可靠。

换流变压器中直流偏磁电流的计算

根据背靠背直流系统的技术特点 ,详细计算了由于触发不平衡和交流系统正序二次谐波在换流变压器中产生的直流偏磁电流。计算结果表明 ,2 2 0kV和 330kV侧每台换流变压器网侧绕组中最大等效直流电流的计算值分别为 5 .2和 3.5A ,符合设计要求。

永磁饱和型高压直流限流器参数优化设计

随着高压直流系统短路电流水平的提升,故障电流可能超出断路器遮断容量,或使其体积与成本急剧增加。使用故障限流器抑制故障电流上升速度,能够降低对直流断路器性能的要求。其中,永磁饱和型故障限流器具有无需外加控制、自动响应、无需外加励磁电流和损耗较低等优点。目前限流器参数设计主要针对稳态电感值,考虑暂态特性的参数设计及优化方法仍待研究。为此,文中提出一种用于直流系统的永磁饱和型故障限流器参数优化设计方法。首先,介绍了该类型限流器的工作原理。其次,提出了限流器优化设计的约束条件和优化目标函数,以成本最低为目标进行了限流器参数优化设计。最后,建立了有限元和电路仿真模型进行仿真计算,并研制了一台限流器样机,进行了试验。仿真和试验结果表明:采用所提方法可以设计出符合要求的限流器,降低了限流器成本,减小了直流断路器分断过程中的应力。

GIC作用下换流变压器饱和特性的仿真研究

地磁感应电流(GIC)通过中性点侵入换流变压器时,会使处于额定工作状态的变压器铁心偏磁饱和,使得变压器励磁电流畸变,从而产生大量谐波及较大的无功损耗,导致变压器损坏或降低使用寿命,严重时甚至引起系统电压降低、系统继电保护误动作。文章基于UMEC磁路模型建立了用于GIC问题分析的换流变压器模型;并利用该模型在PSCAD/EMTDC中进行仿真计算,详细地分析了在GIC作用下换流变压器励磁电流的谐波特性、换流变压器网侧和阀侧谐波特性及无功损耗特性;最后提出了GIC影响下换流变压器抑制直流偏磁的方法并进行了分析比较。

地磁感应电流对变压器影响的仿真研究

太阳风引发地磁暴时会在电网中产生地磁感应电流(Geomagnetically Induced Currents,GIC),准直流特性的GIC会导致变压器产生直流偏磁。阐述了GIC的产生原理,根据零序磁通的磁路情况分析了不同铁芯结构变压器受GIC影响的大小程度。基于MATLAB-SIMULINK仿真软件建立了三相三柱式变压器和三相组式变压器的直流偏磁模型,通过对比两种变压器在GIC作用下的励磁电流、磁链和谐波阶次来对比分析不同铁芯结构受GIC影响的程度。仿真结果表明,零序磁通回路磁阻小的铁芯结构变压器更易受到GIC的影响,产生明显的直流偏磁,励磁电流含有各阶次谐波,对电网的安全稳定运行带来一定的影响。

直流偏磁条件下电力变压器铁心B-H曲线及非对称励磁电流

基于变压器铁心的直流偏磁特性提出了一种有效获取大型电力变压器直流偏磁条件下绕组励磁电流的方法。首先在按与实际产品1/50比例制作的产品级模型上通过试验研究建立了处于不同直流偏磁水平铁心的磁通?激励电流(Φ-I)曲线族,(B-H)曲线族;其次通过仿真计算考虑了偏置磁通对这些曲线的影响;最后提出了适合变压器工程应用的直流偏磁条件下非对称励磁电流的计算方法。实际测量数据与仿真计算结果的比较表明文中提出的方法是正确的。

高速高精度电流检测电路的设计

传统的电流检测电路中,单一的负反馈回路结构因带宽受限,无法满足用于微处理器的电源管理芯片对速度和精度的要求,需进行改进。在传统电流检测的基础上多引入一条负反馈回路,得到一种带动态偏置并联负反馈电路的新型电流检测电路。用Cadence EDA工具Spectre进行仿真,结果表明:在宽负载电流变化下,新型电路的单位增益带宽和增益相比传统型有较明显的提高,相位裕度在整个负载变化内都在65℃以上,检测电压的上冲现象得到有效抑制,且峰值比较靠近理想电压,具有较高的检测精度。因此,新型峰值电流检测电路的检测速度和精度与传统型相比,均有所改善,满足系统宽负载的设计要求。

直流接地极近区三维大地电阻率模型建立方法

大地电阻率模型不准确是造成对直流输电接地极极址周边地面、地下导电体以及交流电网影响评估不准确的主要原因。根据接地极电流产生的地表电位（earth surface potential,ESP）具有以接地极为中心类同心圆分布的特点,利用地壳/上地幔历史电磁测深数据、资料和直流接地极工程选址设计电磁测深数据、资料,提出评估接地极近区ESP分布的大地电阻率三维模型建立方法。利用？800 k V天中直流输电工程哈密接地极周边交流电网直流偏磁电流（DC biasing current,DCBC）的实测数据,证明利用大地电阻率三维模型计算的电网DCBC准确、可靠,所建模型对接地极选址设计和电网DCBC治理方案优化都有重要意义。

地电流对电力变压器影响研究

介绍了对南方电网和华东电网在直流输电系统以单极大地回线方式运行时直流接地极地电流对电力变压器的影响以及缓解措施的调查情况,并对接地极地电流对电力变压器的影响进行了分析研究,提出应根据实际运行情况采取合适的保护措施。