基于电流变化特征量的保护方法探析

根据牵引网短路时和正常运行时电流的特点,结合电流上升率(di/dt)保护和电流增量(ΔI)保护的思想,提出了一种新的保护方案,并给出了整个保护方案的保护配置以及整定原则。

直流充电桩电能计量关键技术设计

针对当前直流(DC)充电桩电能计量存在计量效率低、误差大、电源纹波大、无法远程监控的问题,设计了充电桩计量电路。通过硬件乘法器级联原理实现三相交流有功功率的瞬时值硬件电路,能够快速获取交流(AC)有功功率在时域上输出的数据信息。将原始的多种信息输出变成单一的DC信号,为双通道模数转换器(ADC)同步测量提供了μs级别的AC有功功率信号。通过增量补偿控制输出模块对电网电压和实际输出电压的差值进行补偿,提高了充电桩测试电源的精度。DC充电桩能够远程无线通信,实现了多地区多客户端界面和现场操作终端界面的操作流程和数据的实时同步,大幅提升了DC充电桩电能计量能力。试验结果证明,该设计误差低、计量效率高。

裂纹监测仪恒流源系统设计

设计了一种高稳定的数控式恒流源,以减少电流波动对裂纹电位信号的影响;采用MSP430系列单片机(MCU)作为主控制器,进行系统软硬件设计;以基准电压为参考,结合串联负反馈电路和增量式PID算法对输出电流值进行实时调整。实验结果表明:该恒流源系统电流输出稳定性优于10×10^(-6),裂纹电位信号稳定性较好,满足裂纹监测仪需求。

锂离子电池在高脉冲工况下老化机理的分析与研究

随着性能的不断提高,锂离子电池也开始应用到高能器件上,通常要求电池频繁做大电流脉冲放电。然而当前学术界对电池老化的研究只关注循环充、放电工况或其他车用工况,对高脉冲工况缺少研究。本文旨在研究高脉冲工况下锂离子电池老化特性及规律。在循环工况实验过程中,通过电性能测试,即容量测试、混合脉冲功率特性测试和容量增量测试,分析锂离子电池的老化特征。结果表明,相对于1 C循环老化工况,高倍率脉冲放电工况下的电池容量衰减更快,至480周循环容量衰退率就达到21.8%。内阻增加同样表现得迅速,480周循环极化内阻与欧姆内阻增长率分别达到85.0%与141.3%,是1 C循环工况电池的数十倍。同样IC/DV曲线变化也更加明显。

不同产区杉木人工林初植密度对优势高生长的影响

【目的】探讨初植密度对不同产区杉木人工林优势高生长全过程的影响规律和发生程度,揭示杉木人工林优势高生长的初植密度效应及其对立地质量指示性的有效范围,为杉木人工林优势高生长评价及密度有效调控提供科学依据。【方法】以杉木中带东区(江西分宜)和中带中区(四川纳溪)共30块长期定位观测的杉木密度试验林样地(林龄范围为2~30年生)为研究对象,分析杉木人工林在不同产区和不同林分生长发育阶段下优势高对初植密度的响应规律。【结果】林分优势高与初植密度呈负相关关系,即初植密度越小,优势高越大。在林分生长发育前期,不同初植密度林分优势高生长轨迹几乎重合,初植密度影响较小,随林龄增长,不同初植密度间林分优势高生长差异呈增大趋势,至成熟龄期,林分优势高受初植密度的影响因产区而异,在中带东区影响仍很明显,在中带中区影响逐渐减弱。优势高年均生长量和连年生长量与初植密度呈负相关关系,且初植密度越大,其峰值越小,峰值出现时间越早。同一林龄下,与中带中区相比,立地条件整体更优的中带东区林分优势高生长受初植密度作用产生的分化程度相对更大。中带东区试点在5年生以后,中带中区试点在10~19年生期间,在低、中初植密度范围(1667~3333株·hm^(-2))或高初植密度范围(6667~10000株·hm^(-2))内,林分优势高生长不受初植密度显著影响,当初植密度达到或超过5000株·hm^(-2)后,其与相对低的初植密度(1667~3333株·hm^(-2))林分相比,林分优势高生长则受初植密度的显著制约。【结论】初植密度不同,林分优势高生长过程明显不同。在一定初植密度级差范围内,初植密度对林分优势高生长没有显著影响,超过一定级差时则高、低初植密度间林分优势高生长具有显著差异。标准年龄20年生时,中带东区试点差异显著的密度组合中,优势高差值最大达2.46 m,超过一个立地指数级,此时用优势高指示立地质量缺乏一定准确性。预估立地指数时,对初植密度高于5000株·hm^(-2)的林分需要修正密度的影响。

目标树经营对油松人工林生长的影响

为了解目标树经营对油松生长的影响,以冀北山地典型油松人工林为研究对象,对采取目标树经营及未经营的油松人工林的径生长进行了比较分析。研究结果表明,目标树经营实施4年后,油松人工林的径级结构明显向右偏移,对照样地的径级结构则未发生明显变化;经营样地平均木胸径和胸高断面积年生长量分别为对照样地的1.55倍和1.81倍(P<0.05);目标树胸径及胸高断面积生长量分别为平均木的1.24~1.58倍和1.55~2.01倍(P<0.05);目标树经营明显促进了大径级林木的蓄积生长量,经营样地大径级(DBH>20 cm)林木生长率为对照样地的1.33倍;油松对目标树经营措施响应迅速,采取经营措施后,经营林分与对照林分的胸径生长过程出现明显分化。由此得出结论,目标树经营措施明显促进了油松人工林目标树的生长,达到了培育优质大径材的目标。

钢板硬斑的增量涡流扫查成像方法与仪器

硬斑测试是高端钢板产品质量评价的关键内容。本文基于增量涡流检测原理,研制了国产化的钢板硬斑磁检测仪器,并对仪器功能和性能进行了实验测试。首先,研制了增量涡流检测传感器,开发了基于交流电桥测试和相位旋转解调方法的增量涡流检测电路,集成了专用仪器;其次,利用仪器在Cr12MoV钢板和X70管线钢中开展了多组检测试验,结果表明:传感器的横向分辨率可达10 mm,增量涡流信号解调波形峰峰值U_(p)随表面硬度增加近似线性下降。在高出基准34.8%的硬斑区域内,U_(p)值下降约75%。利用U_(p)这一敏感参数对X70管线钢进行扫查成像,可准确识别出宽约10 mm的硬斑。上述研究结果为高端钢板硬斑的在线无损检测提供了方法和仪器支撑。

基于固定时间判断的电流增量保护优化方案

为解决地铁直流牵引供电系统出现阶跃波形时引起的保护误动问题,提出了一种基于固定时间判断的电流增量保护优化方案。首先,阐述了电流增量保护优化方案;然后,在固定时间内通过动态判断电流变化率与电流增量确定触发保护动作出口;其次,为电流增量保护优化方案设计出完整的数据处理流程;最后,通过实验进行功能验证。实验结果表明电流增量保护优化方案能有效解决系统出现阶跃波形时的保护误动问题。

三相光伏逆变器并网控制策略的研究

针对光伏逆变器转化效率低、控制技术落后等问题,采用一种改进的电导增量法与电流反馈控制和电网电压前馈补偿相结合的控制策略,来控制前级非隔离型DC/DC升压变换电路和并网逆变器的工作状态,减少并网电流中的谐波含量改善并网电能质量。建立了基于Matlab/Simulink的控制系统仿真模型,仿真结果表明,所提控制策略不仅能快速跟踪光伏阵列的最大功率点,而且能较好地改善逆变器输出电流波形。

A型剩余电流动作断路器测试仪的研制

本文结合有关标准研究了A型剩余电流的特点,设计并研制了一种用于测试A型剩余电流闭合脱扣动作时间、突加脱扣动作时间和渐增电流等测试功能的测试仪,针对剩余电流动作特性试验过程中操作程序复杂的问题,用软件固化试验操作程序的方式简化了试验操作程序,规范了试验流程,并在传统测试仪的基础功能上增加了电压调节、50 Hz/60 Hz频率切换、剩余电流种类等试验参数设置功能,实际使用结果表明该测试仪测试参数准确、人机交互页面友好、操作简便、实用性强,显著提高了试验效率和检测质量。

基于百分比的水平匝间故障检测算法研究

变压器绕组匝间故障检测对于保证电力系统稳定运行有重要意义。变压器保护及时检测匝间故障(TTF)的早期发生对于系统的稳定运行至关重要。文章提出了一种基于百分比的匝间故障相关增量电流检测方法(PFRIC),用于精确检测1%绕组TTF的早期发生。利用增量电流的正负分量进行探测,通过引入工作电流和抑制电流,采用双斜率特性,将所提方法与TTF领域的先进检测方法进行比较,在2kVA的三相变压器上进行实验,检测时间仅为25ms,所提方法在重外部故障情况下的安全性得到提高,能够保护从两侧馈电的变压器以及多绕组变压器。

有源配电网差动保护自同步原理及误差分析

分布式电源的接入使得电流差动保护被引入配电网,需要解决的关键技术之一即是两端故障数据的同步问题。基于保护启动时刻的故障数据自同步算法可以在不增加额外设备的情况下实现数据同步,在配电网中获得了一定的应用,但对该算法的同步精度尚缺乏必要的理论分析和验证。文中在分析计算相电流突变量保护启动算法的基础上,从直流分量的衰减速度着手,导出了不同衰减速度下保护启动延时的计算表达式;并进一步分析了最大保护启动延时随故障初始相角、衰减速度的变化规律,得出不同故障条件下可能出现的最大自同步误差。分析结果表明,该算法的同步精度受故障时刻、线路参数、故障启动门槛、电流互感器测量误差等因素的影响,某些情况下会出现两端数据同步误差大于保护允许同步误差裕度的情况。最后利用继电保护测试仪验证了上述理论分析的正确性。

东北地区兴安落叶松人工林生长过程研究

为了了解兴安落叶松人工林的生长动态和对其制定有效的经营措施,对黑龙江省东折棱河林场人工兴安落叶松林解析木进行分析,分析了落叶松的生长过程,拟合了人工落叶松林树高、胸径、材积的生长模型,结果表明:"S"型曲线对落叶松的胸径拟合程度较好,幂函数方程对树高的拟合程度较好,三次曲线对落叶松材积的生长过程拟合较好,并通过了显著性检验。为预测该地区落叶松树高、胸径、蓄积的生长提供理论依据。

配电网单相接地故障区段定位矩阵算法的研究

配电网由于分支多、接地电阻大,单相接地故障定位问题长期以来没有得到很好的解决。提出了一种基于矩阵算法的配电网单相接地故障区段带电定位方法。针对FTU(Feeder Terminal Unit)测量数据建立故障信息特征矩阵,对于中性点不接地系统,特征矩阵中的元素为FTU测量到的零序电流与零序电压的相位差;对于中性点经消弧线圈接地系统,利用残流增量原理,特征矩阵中的元素为FTU测量到的零序电流幅值变化量。应用统一判据对特征矩阵进行分析,确定故障点所在的区段,同时分析了当故障信息不完整时的解决方法。现场试验数据充分验证了该方法的正确性与可行性。

直流牵引系统馈线微机保护装置

直流牵引系统馈线远端非金属性小短路电流故障是直流牵引系统馈线保护的难点。文中阐述了电流变化量保护原理,分析了牵引馈线远端经电阻短路和电弧短路故障电流的变化特征;提出采用电流变化率为启动元件电流增量检测的主保护判据,并针对电弧故障电流变化特征提出电流增量辅助保护判据,两者相结合实现直流牵引系统馈线保护方案;详细分析了不同情况下保护判据的动作特性及整定原则;以该保护方案为基础研制开发了馈线微机保护装置,并通过了保护测试与现场试验。

配合FTU的小电流系统单相接地故障定位方法

为解决小电流接地系统发生单相接地故障后,故障特性不明显因而故障定位困难的问题,分析了当前在小电流接地系统发生单相接地故障时故障定位常用的方法及现存的缺陷;对小电流接地系统发生单相接地故障后系统中不平衡电流分布情况作了深入的研究,并且考虑到中性点的不同接地方式以及过渡电阻、电流互感器(TA)不平衡电流、馈线终端单元FTU(FeederTerminalUnit)实际工作要求等诸多影响,提出了一种配合FTU工作有效的故障定位方法———零序电流增量法。介绍了零序电流增量法的基本原理以及如何配合FTU实际工作;说明了该方法的特点及适用范围,并用Matlab软件对其进行了仿真。

基于相电流增量的故障区间定位新方法

为解决配电网单相接地故障时定位效果不佳的问题,根据故障发生后健全线路及故障线路故障点下游暂态三相电流增量波形相似,而故障线路故障点上游故障相与非故障相暂态相电流增量波形差异较大的特点,提出一种基于相电流增量的故障区间定位新方法。该方法利用各个检测点的三相电流增量求出各自的功率系数并发送到主机,通过对比相邻检测点的功率系数判断出故障区间。其优势在于仅利用电流作为故障区间定位特征量的同时减少了通信系统的压力。通过仿真和数据分析表明,该方法在各种初始电压相位下发生高、中、低阻接地时均能正确的判断出故障区间,具有原理简单、适用性好的特点。

小电流接地系统单相故障选线的方法与实现

分析了小电流接地系统的故障特征,以基于傅立叶算法的稳态零序电流为依据提出根据消弧线圈调整前后之残流变化量实现单相接地故障选线的方法。该方法不受系统暂态过程、谐波污染以及线路结构不对称的影响,受过渡电阻影响很小,可以将单相接地故障准确地检测出来。在此原理基础上设计了一种基于80C196单片机的软硬件解决方案并开发出具体选线装置,它能够准确区分母线和线路故障并正确选择故障线路。文中详细论述了该方案的实现原理与组成结构。通过由发电机—变压器—配电线路构成的动态模拟系统的接地故障选线实验,验证了该方法是小电流接地选线中一种简单准确、实用有效的方法,表明所开发的装置抗干扰能力强,运行稳定,具有推广应用价值。

基于中值电阻投切的故障选线与定位新方法

消弧线圈接地系统并联中值电阻为故障选线与定位增大了信息的可利用度,基于此提出利用中值电阻投入前后工频增量系数的选线与定位方法。分析了中值电阻在系统故障时的投切时间,并梳理了投入前后零序电流工频信息的故障特征及其差异性。研究发现在投切电阻时故障线路零序电流分量突增而健全线路零序电流分量降低;故障区段的上游段零序电流分量突增而下游段零序电流分量降低。针对此差异性,计算投入电阻前后零序电流分量半周积分值的比值为工频增量系数K,基于故障线路与健全线路的K值比较及故障区段的上游与下游K值比较,实现故障选线和区段定位。利用Matlab/Simulink建立混合电缆-架空线系统仿真模型,仿真结果验证了所提出选线定位方法的有效性。

一种新的等效电磁流边缘分量表达式

增量长度绕射系数是目前用于计算边缘绕射场的一种方法,但对给定的人射波方向,在某此观察方向上,该方法会呈现出某些奇性。为消除上述奇异性,Micharli推出了等效电磁流边缘分量的另外一种表达式,该表达式除存在Ufimtsev奇点外在所有观察方向上均不发生奇异.然而Michaeli的表达式不是增量长度绕射系数的推广,在增量长度绕射系数不奇异的情况下,两者的计算结果可能会有较大的差别本文提出了一种新的等效电磁流边缘分量表达式.与Michaeli的同类表达式相比,新表达式既能有效克服增量长度绕射系数（ILDC）方法中的某些奇异性困难,又能与ILDC保持很好的一致性。