Definition of the characteristic impedance

Currently available definitions of the characteristic impedance are ambiguous andior inaccurate.A general definition,based on the description of discontinuities between adjacent waveguides,is given.This definition is accurate and independent of the structure concerned.So it can be applied to the design of passive components in any type of transmission lines.Using this definition,a given structure can be uniquely characterized,but the absolute value of the characteristic impedance has no sense any more.As an example,the design of a microstrip impedance transformer using this new definition is presented.Numerical results using the mode-matching method prove the accuracy of the theory.

计及换流站控制特性的多端混合直流输电系统故障暂态计算方法

精确的故障暂态计算是多端混合直流输电系统参数设计及其控制保护策略研究的基础。为此,该文计及不同换流站的控制特性,提出一种适用于多端混合直流输电系统的故障暂态解析计算方法。首先,分别构造考虑LCC整流站和MMC逆变站控制系统的复频域等值模型,建立计及直流架空线路频变特性的分布参数模型,推导多端混合直流系统的节点阻抗矩阵。在此基础上,计算故障节点电压和故障支路电流的复频域值,再利用拉氏反变换获得电压和电流的时域值。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建三端混合直流输电系统模型,对所提故障计算方法的准确性和快速性进行仿真验证。

绕组交叉换位排布方式下高频变压器阻抗建模及谐振特性分析

高频变压器设计中通常采用初、次级绕组交叉换位排布方式来降低漏电感和交流电阻,但是绕组结构改变会同时影响变压器内部寄生电容参数大小和分布情况,进而造成宽频带谐振特性发生变化。为了明确不同交叉换位排布方式对寄生电容、频变漏电感以及谐振频率的影响规律,该文首先结合绕组的排布方式和绕制方法,建立4种典型绕组结构的分布等效电容表征模型,基于能量等效原理推导出相应绕组排布方式下六集总电容表征模型的电容解析计算式。然后,为了计及宽频区间内绕组漏电感参数的频变特性,基于电磁对偶原理建立含频变参数有损电感表征模型,并给出各项参数提取方法。在此基础上,构建不同绕组布置方式下高频变压器宽频带阻抗特性分析模型。将寄生电容、漏电感参数以及开短路阻抗特性和谐振频点计算结果与仿真和实验测量结果进行对比,验证了所提方法的有效性。

高速铁路全并联AT牵引网端口阻抗特性研究

阻抗特性是全并联AT牵引网距离保护和故障测距的研究基础。为得到全并联AT牵引网端口阻抗特性,计及AT和牵引变压器漏抗,推导各端口阻抗表达式,分析各端口阻抗的差异,进而揭示过渡电阻、变压器参数对端口阻抗的影响规律。理论分析和仿真结果表明,各端口阻抗具有相同的变化趋势和相近的数值;各端口阻抗受过渡电阻影响相同且仅有电阻受影响;各端口阻抗都受到变压器漏抗影响,非故障端口阻抗在线路首端受变压器漏抗影响显著,故障端口阻抗在线路首端受变压器漏抗影响最小。

基于改进积分变换法的导体不连续电缆无损识别与定位技术研究

随着配电网电缆使用量的逐年增加,出现部分电缆导体不连续的质量问题,造成经济损失的同时可能威胁到配电网的安全稳定运行,现有方法难以无损检测识别并定位此类问题。建立了电缆首端宽频阻抗谱数学模型,分析了导体不连续电缆的宽频阻抗谱特点;采用了积分变换法将电缆宽频阻抗谱函数变换为空间域函数,用以实现电缆不连续点的识别定位,并采用切比雪夫窗和传播系数实测法对积分变换法进行了改进,大幅减小了定位曲线的涟漪效应,提高了定位的准确性;最后,定制了50 m长的10 kV导体不连续配电电缆。实验验证了所提算法的有效性,定位误差不超过0.8%。研究成果对于实现电缆精细化运维、提高配电系统运行可靠性具有一定参考意义。

基于铁磁特性虚拟相位在变压器保护中的研究

针对励磁涌流和电流互感器(CT)饱和对变压器差动保护影响的问题,从铁磁特性角度提出变压器虚拟相位保护方法。首先,阐述铁磁磁化特性,通过对应于磁化曲线、磁通、电流和相位的方法,对得出的波形进行谐波含量分析。然后,提出新型的变压器虚拟相位保护的方法:通过求故障分量电压平移后的虚拟纵向阻抗相位差来判断区内外故障。由理论分析可知:当发生外部故障时,虚拟相位差小于90°;当发生内部故障时,虚拟相位差大于90°;当发生外部故障、励磁涌流及CT饱和时,谐波不会使保护动作,内部故障保护能可靠地动作。现有的CT精度能满足要求。搭建模型并仿真后可知:当发生内部故障时,相位差由0°突变到180°附近,保护动作;外部故障、CT饱和及励磁涌流时,相位差范围为0°~30°附近,保护不动作。仿真结果与理论分析一致,验证了方法的正确性。

配电网拓扑参数未知场景下中压用户窃电检测方法

新型电力系统建设下配电网运行方式面临更加频繁的调整,导致配电网的拓扑与线路参数记录档案难以得到及时更新,为中压配网的运行状态分析带来了挑战。提出一种配电网拓扑参数未知场景下的中压用户窃电检测方法。基于电网运行机理选择支路阻抗作为窃电特征判断指标,并构建窃电检测模型;根据配电网运行特点建立了线性潮流模型,并通过简化模型快速求解特征参量;研究了窃电行为对特征参量变化的影响机理,并结合能量守恒定律,提出完整的窃电检测方案。以IEEE 33节点配电系统、IEEE 85节点配电系统和江西进贤某10 kV实际配电网作为算例,结果表明,所提方法在多种窃电场景下均可有效辨识窃电时段并精准定位窃电用户,同时对用电数据的量测误差表现出较强的鲁棒性。

YN/联结平衡变压器运行特性的数学模型

ＹＮ／联结平衡变压器是为适应电气化铁道牵引供电系统高电压、大容量发展趋势，减小由牵引变电站在电力网中引起的负序电流和谐波而提出的一种新型牵引变压器。本文考虑绕组漏阻抗，应用多绕组变压器理论首次建立了该变压器运行特性（即输入、输出特性，绕组电压、电流与负载电流之间的关系）的数学模型；讨论了数学模型在该变压器的分析和设计应用中的有关问题；利用物理模型对数学模型进行了验证。所得结果对于该变压器的绕组设计和运行分析具有重要意义。

单相变压器空载合闸励磁涌流暂态特性建模与实验

变压器在空载合闸时,由于铁芯饱和导致在变压器的一次绕组内会产生很大的励磁涌流。励磁涌流一方面会引起变压器差动保护装置的误动作;另一方面励磁涌流会导致绕组之间产生机械力作用而损伤绕组。通过分析单相变压器空载合闸的数学模型得出了励磁涌流及其间断角的计算公式。采用分流器和数字示波器对不同容量的单相变压器进行测量后得到了与理论分析一致的涌流波形。理论和实验结果表明励磁涌流是含有高次谐波的单侧衰减尖顶波。在相同条件下,合闸角越小、铁芯剩磁越大、饱和磁通越小,都会导致产生更大的励磁涌流幅值。

特高压直流输电系统非特征谐波分析

特高压直流输电(UHVDC)以其特有的大容量、远距离、高电压等优点,在国内迅速发展起来。针对特高压直流输电系统普遍存在的网侧非特征谐波电流问题,展开了一系列的研究。首先理论分析了特高压换流变阻抗不平衡和触发角不平衡时,5、7次等非特征谐波电流的产生。其次,根据国内某一实际的UHVDC相关运行参数,以PSCAD/EMTDC软件为平台,搭建了其仿真分析模型。最后,重点针对换流变阻抗不平衡和触发角不平衡两种情况,计算了网侧5、7次非特征谐波电流。仿真结果表明,换流变阻抗不平衡对交直流互联系统的影响较小;换流器触发角不平衡时,网侧5、7次非特征谐波电流较大,超出了谐波电流含量最大1%的标准,对交直流互联系统的影响较大。

计量用电流互感器二次回路状态监测终端及应用

基于电流互感器不同状态下的回路等效电路,提出了电流互感器二次回路状态诊断方法,实现了对不同负荷电流下正常连接、开路和短路状态的准确识别。基于此开发了电流互感器二次回路监测终端,并进行了挂网试运行,同时结合案例对监测终端的功能与性能进行了分析。

摩擦式缓冲器阻抗特性在列车纵向动力学中的应用

缓冲器的动力学特性在较大程度上决定着列车纵向动力学性能。传统缓冲器的阻抗特性曲线未能完整描述阻抗力与缓冲器行程变化率之间的关系,并且存在间断点。在列车纵向动力学应用中,引起很多难以克服的困难。本文以摩擦式缓冲器为研究对象,利用接触力学方法,给出阻抗力与缓冲器行程变化率之间的关系;根据处理静摩擦开关效应的相关理论,提出一种处理阻抗力曲线间断点的实用方法。数值算例验证了所提方法的合理性。

频响阻抗法诊断变压器绕组变形

变压器绕组变形是变压器的主要故障类型之一,严重威胁电网安全。为此,提出频响阻抗法诊断变压器绕组变形。研究了变压器绕组在低频和中频段的阻抗频率特性,以频率响应的测试接线为基础,测量相关的电压和电流值,对测得的电气数据进行处理以获得阻抗频率曲线,通过对比曲线间的差异实现对变压器绕组变形的诊断。建立了变压器绕组变形的仿真模型,通过改变模型中不同类型元件的参数值模拟绕组故障。仿真结果表明该方法能明显反应绕组故障,验证了频响阻抗法的有效性。

Y/>▽平衡变压器输入阻抗平衡的研究

分析了Y/ >/ 平衡变压器对称短路时输入阻抗所必须满足的平衡条件 ,提出了这种平衡变压器绕组等值阻抗的设计理论 ,并据此分析了其运行特性。

多层压电变压器基本工作特性的研究

采用阻抗分析仪等测量仪器系统地测量了多层压电变压器的输入阻抗特性、升压比和输入输出特性，为多层压电变压器的设计和研究提供了依据。

对偶式潮流调节器

提出了一种潮流控制的新方法。该方法通过调节串联在双回线路上、特殊设计的互感器的电抗 ,来调节线路上的功率。文中分析了基于这种新方法的潮流调节器对线路功率的调节特性 ,以及本身的电流、电压、功率特性。实例计算表明对偶式潮流调节器结构简单 ,经济性好 。

阻抗匹配平衡变压器运行特性研究的数学模型及实验验证

本文首次将多绕组变压器理论、变压器的磁势平衡方程以及电网络理论中的基尔霍夫定理相结合,推导了阻抗匹配平衡变压器运行特性研究的数学模型,并进行了实验验证。此数学模型对进一步研究在不问的负荷情况下,该变压器的漏阻抗对一次侧零序、负序电流、二次侧二输出臂电压的相用差、一、二次侧电压损失的影响、以及对进一步研究电源进线的换相问题,双边供电等问题都有重要意义。

嵌岩特性对嵌岩桩桩顶纵向振动阻抗的影响研究

基于平面应变模型和Rayleigh-Love杆模型,建立了成层地基中嵌岩桩纵向振动的计算模型和控制方程,结合边界条件和初始条件,采用Laplace变换技术和阻抗函数递推技术求得了任意荷载作用下嵌岩桩桩顶纵向振动复阻抗的频域解析解,并在桩基础动力设计关注的低频范围内详细讨论了嵌岩特性对嵌岩桩桩顶纵向振动阻抗的影响。结果表明:对于同一上覆土层,动刚度随着嵌岩深度的增大而减小,而动阻尼则逐渐增大;对于嵌岩桩段半径等于桩半径的嵌岩桩,动刚度和动阻尼均随着桩身截面半径的增大而增大,对于嵌岩桩段半径小于桩半径的嵌岩桩,随着嵌岩桩段半径的减小,动刚度逐渐减小,动阻尼逐渐增大;随着岩层特性变好,动刚度逐渐增大,动阻尼逐渐减小。

二极管波过程理论分析

理论分析了二极管磁绝缘传输线(MITL)区阻抗不连续和二极管阻抗随时间的变化对波过程的影响。结果表明:若MITL区电长度远小于入射波脉宽,则二极管前端测得的电压电流幅值反映了阴极处电压、电流,电压与电流的比值由二极管阻抗确定;为加快阴极处电压、电流前沿,MITL区各段传输线沿波的传输方向可采用阻抗渐增的方式,且取中间元件的阻抗为其两端元件阻抗的均方根;测点电压、电流前沿在时间上可分为传输、全反射和束流形成阶段;梯形电压波入射下,测点波形前沿全反射阶段电压较传输阶段增长速度倍增,电流为一段平台;实际电压波入射下,测点电压波形前沿为一条不断增长的曲线,电流波形前沿存在振荡。

宽带阻抗匹配变换器的设计

为解决宽带阻抗匹配变换器设计的复杂问题,克服频率展宽对阻抗变换器的影响,设计了一种两节λ/4宽带阻抗变换器,并分析了宽带阻抗变换器的频率特性。利用微波网络级联理论分析了两节宽带阻抗变换器的设计过程,推导了频率特性的数学模型,最后对模型进行仿真实验。结果表明可以找到最佳转换比(负载与特性阻抗之比)使得频率特性得到改善程度,适用于宽带阻抗匹配变换器的快速设计。