DCO-OFDM系统TFI-SLM峰均比抑制算法

过高的峰均功率比(PAPR)造成的非线性失真是直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)技术亟待解决的问题之一。针对该问题,设计了一种基于时频交织(TFI)和选择映射法(SLM)的TFI-SLM峰均比抑制算法。该算法通过先对输入信号进行TFI,降低输入信号的自相关性,再利用小m序列产生随机相位因子对变换后的信号进行选择性映射。仿真结果表明:与传统算法相比,该算法不仅避免了发送过多的相位因子序列冗余信息,并且互补累积分布函数(CCDF)值为10-5时,PAPR比原始DCO-OFDM系统降低了2.8 dB。

考虑铁心结构的三相变压器励磁涌流和角型绕组环流分析

基于三相组式、五柱式和三柱式铁心结构变压器的磁路特征和运行方程,首先,提出运用星形侧零序电流和电压来拟合角型绕组环流的数值方法,并进一步研究不同铁心结构变压器的角型绕组环流和励磁涌流的特点;然后,进行软件仿真和现场录波以验证该数值方法的有效性,可判断三相组式和五柱式变压器的各相绕组差流即为对应相的励磁涌流,而三柱式变压器某相的绕组差流并不是对应相的励磁电流;最后,进一步的理论分析与仿真验证表明,在3类铁心结构的变压器从星形侧空载合闸时,星形侧任意两相的线电流之差可以认为是这两相等效磁路的励磁涌流之差。研究结论可以为不同铁心结构三相变压器的励磁涌流识别提供依据。

柔性低频输电系统的主变稳态负序差动保护

为了解决常规纵差保护难以适用于低频系统的问题,通过分析低频系统的序分量抑制策略,并根据低频系统故障进入稳态后单侧有负序注入的特征,提出一种基于稳态负序分量的主变差动保护方法。为防止该差动保护在区外故障时因电流互感器饱和出现误动,通过对比分析三类制动电流计算方式的制动性能,得到了差动保护的制动方程和制动系数。为解决励磁涌流、电流互感器断线可能导致误动的问题,提出了相电压突变量的差动保护开放条件。仿真分析表明,该方法能够灵敏反映区内金属性故障及轻微故障,在区外故障伴随电流互感器饱和时有可靠的制动裕度。

基于变频重构S/SP拓扑的无线电能传输系统恒流恒压研究

针对电动汽车无线充电系统耦合系数和负载变化导致系统输出电流和电压剧烈波动的问题,提出一种由交错叠放式线圈结构和变频重构控制策略组成的无线电能传输系统,通过重构补偿拓扑,并切换工作频率,实现了系统的恒流恒压输出。首先,分析了拓扑重构前后系统的恒流、恒压输出特性和零相角特性,对比恒流恒压工作模式下补偿电容的大小,给出了系统参数调整方法。其次,剖析了交错叠放式线圈结构模型,提出基于耦合系数波动最小原则的线圈结构优化策略。所提出的系统补偿元件较少,两个工作频率点符合国际标准。最后,搭建一套500 W的实验样机,验证系统的可行性和有效性。实验结果表明,交错叠放式线圈在X轴方向偏移发射线圈外径的55%(187mm)或Y轴方向偏移120mm时,耦合系数波动率小于5%。系统在恒流模式下电流波动率为3.58%,在恒压模式下电压波动率为4.83%,满足无线充电系统恒流恒压需求。

基于低频暂态零序电流畸变率的灵活接地系统高阻接地保护

灵活接地系统中,基于稳态故障特征构成的单相接地保护普遍存在耐过渡电阻能力低的问题,并联小电阻投入后该问题进一步突出。文中研究了并联小电阻投入后故障线路与非故障线路低频暂态零序电流中暂态直流分量比值关系,发现暂态直流分量比值仅与对地电容有关。分析了故障线路与非故障线路低频暂态零序电流畸变率之间比值关系,进一步提出了一种基于低频暂态零序电流畸变率的灵活接地系统单相高阻接地故障选线方法。通过比较特定时间窗口内各馈线低频暂态零序电流畸变率的大小实现故障选线,并可准确区分母线故障与出线故障。该方法能够避免零序电压互感器断线与零序电流互感器极性反接的影响,且受故障距离影响小。同时,该方法采用暂态故障特征构成选线判据,有利于克服并联小电阻投入后稳态故障分量微弱的问题,对互感器精度要求不高。最后,通过实时数字仿真和实验平台分别验证了所述方法的准确性和有效性。

不平衡电网下模块化多电平换流器的直流环流均衡策略

不平衡电网下模块化多电平换流器(MMC)存在三相直流环流不均衡问题,易导致相间电流应力和热应力差异,降低其在不平衡工况下安全运行能力。该文从桥臂功率角度分析不平衡电网下三相MMC直流环流不均衡现象和基于零序电压注入的直流环流均衡机理。提出一种零序电压注入的直流环流均衡方法,通过网侧电流与直流环流偏差量计算得到零序电压相位,经过比例谐振控制器生成零序电压注入量,进而实现直流环流的快速、有效均衡。在所提出的控制策略的基础上,研究该方法对MMC桥臂电流峰值、有效值及子模块电容电压纹波的影响规律。仿真与实验结果验证了该文理论分析与控制策略的有效性。

基于零序无功电流柔性调控的配电网覆冰线路不停电在线融冰方法

提出采用两台级联H桥变流器(cascadedH-bridge converter,CHBC)柔性调控配电网零序无功电流,实现覆冰线路不停电在线融冰。两台CHBC分别串接在覆冰线路首端和末端的接地变压器。通过末端CHBC在绝缘允许范围内调控配电网零序电压,产生的零序对地电容电流作为融冰电流流过三相覆冰导线,实现较单相接地短路电流融冰更佳的效果。通过首端CHBC调控配电网对地电容电流,实现融冰电流大小的任意调节。所提方法无需做单相接地短路,能够精准调控融冰电流,实现三相线路同时融冰。CHBC与配电网仅存在无功交互,节省了直流稳压电源容量,且功率交互之和为零,不影响配电网正常供电电压,全网负荷无需停电。仿真和实验结果验证了所提方法及控制方案的可行性和有效性。

新能源场站高比例接入下主流类型工频量距离保护比对

新能源场站高比例接入电网后,已有广泛应用的工频量距离保护判据存在无法准确识别电网故障的问题。文章着重从装置中保护判据与工频量提取算法入手,对比分析新能源场站高比例接入场景下不同类型距离保护算法的适应性。针对保护判据,对比分析了方向圆、多边形、比相式以及工频变化量距离保护各自的适应性,明确了能够较好适用于新能源场站高比例接入的距离保护判据。针对工频量提取算法,探究了不同类型新能源场站所提供短路电流中非周期谐波量的变化特性,进一步推导了受谐波量影响的傅里叶算法对工频量提取产生的计算误差,确定了影响工频量提取精度的关键谐波分量。

计及燃弧频次的配电网单相接地故障分类与辨识

尽管采用小电流接地方式的配电网发生单相接地故障时短路电流较小,但若故障发生后燃弧现象长时间存在,将会显著增加火灾发生风险。为减小火灾隐患,已有多数研究从燃弧现象发生与否角度对故障进行辨识,但并未计及燃弧频次的影响。为此,针对某地配电网实际单相接地故障案例,通过系统分析不同故障场景下零序电流变化特性与燃弧之间的关联规律,从火灾隐患程度角度提出了计及燃弧频次的单相接地故障分类方法;进一步挖掘出不同种类故障发生后零序电流波形分别呈现“平肩畸变”、“瞬态值”等特征,并利用不同频带能量占比、谐波重心和燃弧周期数对波形畸变特征进行了数学描述;以前述数学特征量作为输入,研究建立了基于长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络的故障种类辨识模型,经某电力公司现场收集的223组现场典型故障案例验证,模型识别准确率达96.4%,可有效识别燃弧故障种类,对于减小森林火灾隐患、节约配电网运维成本意义重大。

基于FPGA实时检测负序电压和负序电流的方法

深入研究了三相电网在不对称故障时负序分量的实时检测问题,针对传统检测方法实时性不足和扩展性受限的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的解决方案。该方案利用FPGA的并行处理能力和实时数据处理能力,结合DFT算法,实现了在极短时间(5μs)内精确计算负序分量的目标,误差控制在±0.2%以内。该方案不仅提高了负序分量检测的实时性和准确性,还为三相电网的故障诊断、保护和控制提供了有力支持。

基于改进瞬时对称分量法的STATCOM负序、零序电流优先补偿策略

为了提高三相四线制电力系统中静止同步补偿器(STATCOM)在补偿负荷中的利用率,基于改进的瞬时对称分量法提出了一种针对STATCOM的负序、零序电流优先补偿策略。该策略将系统参数分解成为正序、负序和零序网络后,得到实时的正序、负序和零序分量。利用控制负序电流和零序电流补偿三相负载不对称产生的负序分量和零序分量。利用控制正序电流补偿系统波动产生的谐波分量和无功分量。当STATCOM补偿容量不足时,优先补偿负序电流和零序电流,尽可能地补偿无功电流。结果表明,该补偿方法可以使STATCOM准确地动态补偿配电网三相负荷不平衡产生的负序、零序分量。

一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器

高频辅助变流器具有高功率密度、高变换效率的优势,是节省车底空间、优化乘车环境、降低能量消耗的重要手段。提出一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器,其拓扑能够实现输入侧直流电压的降压和均分,降低开关管电压应力并减少后级隔离DC/DC变换器的数量;同时,电容自均压拓扑中的开关器件均能实现零电流开关,降低了变流器的开关损耗;此外,电容自均压变换器具有输入电压自平衡特性,无需采用额外的电压平衡控制策略以维持输入侧串联电容的电压均衡。相比于现有的高频辅助变流器方案,本文提出的拓扑能够有效减少开关器件和变压器数量,降低器件损耗和控制复杂性,为车载辅助变流器体积、质量和效率的进一步优化提供了空间。分析该拓扑的工作原理、控制方法以及自均压特性,并提出相应的电路参数优化设计方法。最后,搭建功率等级6 kW的实验样机,通过开展均压特性、动态切换性能以及软开关特性实验,验证了所提出拓扑的可行性。

基于模糊神经网络的配电网短路故障自动化识别系统

为解决快速、准确地识别和定位配电网中短路故障的问题,设计基于模糊神经网络的配电网短路故障自动化识别系统。通过获取的零序电流的稳态基波分量和五次谐波分量,建立模糊神经网络配电网短路故障自动化识别模型;利用映射、生成隶属度函数,并进行模糊推理和归一化处理,输出识别结果。实验表明,当并发用户数达到550个时,系统预留空间维持在43%,超过预设阈值,确保了系统稳定运行。该系统能有效采集配电网线路的零序电流并分离其分量,同时准确识别A相接地短路和BC相间短路故障,应用效果显著。

一起配电变压器0.4kV侧短路故障的分析

针对某35kV变电所发生的一起短路故障中继电保护未正确动作,0.4kV开关柜烧蚀的情况,通过调取故障录波,采用对称分量法结合一次设备检查对故障过程、保护动作进行分析,提出增加0.4kV开关柜内裸铜排的绝缘防护、间距及缩短保护动作时间、保证配电变压器两侧保护逐级配合的优化建议。

零序电流互感器接线对接地故障保护动作的影响

接地故障是新能源电厂常见故障,零序电流保护能有效切除故障,零序电流通过零序电流互感器采集。若因零序电流互感器接线错误,则会导致零序电流采集偏差,影响保护动作。通过接地保护跳闸切入,分析零序电流互感器接线对保护动作的影响,为新能源电厂零序电流互感器安装调试、保护故障分析提供经验。

基于特征频带内暂态零序电流特点的配电网单相接地故障选线方法

提出了一种新的采用特征频带内暂态零序电流集中式比较单相接地故障的自适应选线原理,设计了两种选线算法:提取各馈线中特征频带内的暂态零序电流幅值并进行相对比较,算法可以随系统运行方式变化、故障条件变化自适应的捕捉特征频带内暂态电流分量。当故障初始角较小、过渡电阻很大暂态分量很小时,采用零序电流有功低频分量幅值比较算法。该算法可适用于中性点不接地、非直接接地系统单相接地故障的各种情况。ATP仿真数据和现场实录数据的测试表明,综合选线方法具有很高的准确性和灵敏度,算法已经应用于YH-B811小电流选线装置中。

利用高低频电流幅值比的VSC-HVDC输电线路全线速动保护新原理

VSC-HVDC(voltage source converter HVDC)控制系统复杂,故障承受能力差,研究适用于VSC-HVDC系统的高性能保护十分必要。对VSC-HVDC直流输电系统结构及边界特性的分析发现,输电线路两侧的大电容,因其对高频信号呈现低阻抗的特性,使得输电线路区内、外故障时,直流线路两端保护安装处感受到的电流信号频率成分存在差异。利用此特点,提出一种仅利用单端电流量的VSC-HVDC输电线路全线速动保护新原理,该原理采用高、低频电流的幅值比来区分直流线路的区内、外故障,该比值在区外故障时小,区内故障时大。本原理能够实现区内、外故障的判别,对采样频率要求不高,动作速度快,受过渡电阻影响小。利用PSCAD进行故障分析,大量仿真结果表明,该原理能可靠区分直流输电线路的区内、外故障。

基于暂态零序电流时频特征量的配网故障选线方法

中性点经消弧线圈接地的配电网系统不同故障条件下发生单相接地故障时,健全馈线和故障馈线的暂态零序电流在短窗时域和频域分布特性不同。利用各馈线故障后1/4工频周期时窗的故障暂态零序电流数据,经小波包分解并将其重构至不同频段,进而求得的时频特征量能在一时频窗内充分反映信号的时频特性,利用相关系数表征暂态零序电流的时频分布特性及其变化规律,并结合综合相关系数形成选线判据,实现配电网单相接地故障选线。大量电磁暂态仿真表明,该方法准确、可靠。

MOA新在线检测系统及其仿真研究

提出了一套有望提高MOA故障判断准确度的在线检测系统。系统通过传感器测取每相MOA的泄漏电流并计算出三相MOA的接地电流,综合利用基波阻性电流法、零序电流法以及电流3次谐波法综合诊断MOA运行状况,以DSP作为整套系统的数据处理核心,实现系统工作参数的现场设定、诊断结果的现场显示以及数据的后台管理。

基于暂态零序电流特征的小电流接地选线装置

提出了一种利用故障时暂态量信息的易于工程实现的小电流综合选线方案,并以此开发出了YH-B811小电流选线装置。装置算法基于自适应捕捉特征频带内的暂态零序电流幅值与零序电流低频有功分量幅值比较的综合选线原理。前者可以随系统运行方式、故障条件的变化自适应地捕捉特征频带内暂态电流分量幅值并通过比较选出故障线路;后者是当故障初始角较小、过渡电阻很大、暂态分量很小时,提取零序电流有功低频分量幅值进行比较选线。该综合算法可适用于中性点不接地、非直接接地系统单相接地故障的各种情况。装置硬件部分是基于MCF5272和FPGA的高精度快速工作平台。