基于传输线理论的信道幅频特性与负载阻抗关联机制分析

电力线通信中负载阻抗多变,网络结构复杂难以分析,准确分析出负载阻抗对于提高电力线通信质量以及实现电网用户侧负荷预测具有重要意义。基于传输线理论分析了负载阻抗与电力线信道传递函数幅频特性的关联机制,根据电缆参数与网络结构,通过计算与输入阻抗相关的电流常数,对2~30 MHz的传递函数仿真,分析了不同传输线长度、节点数和负载阻抗的影响。通过与传输矩阵方法的分析对比,验证了提出方法的正确性。

超高压线路等传变快速距离保护

基于输电线路等传变理论分析可知,电容式电压互感器(capacitive voltage transformer,CVT)的暂态特性会造成参与距离保护计算的电压和电流经过的传变环节不一致,是引起距离保护暂态超越的重要因素。因此提出一种等传变快速距离保护方案,使保护安装处的三相电压和电流与故障点电压经过相同的传变环节,新方法主要包括3个步骤,即故障点电压的重新构造、虚拟数字传变以及求解R-L模型微分方程。ATP仿真结果表明,所提方法能有效地减小了CVT引起的暂态误差,故障后15 ms左右测距误差不超过5%,明显优于基于CVT暂态误差估计或系统线路阻抗比的各种自适应保护算法(测距误差不超过5%一般需要30 ms以上)。

风电场送出线等传变距离保护

分析了具备低电压穿越(LVRT)能力的双馈式风电场送出线路故障暂态特性。风电送出线路风场侧保护测得的电压与电流主要频率分量不一致,致使传统的依据工频电压、电流相量的距离保护元件动作性能受到严重影响,无法正常工作。基于输电线路时域模型的解微分方程算法不涉及信号的频域信息,可以克服送出线电压、电流主频不同带来的影响,但受高频分量的影响较大。等传变距离保护相较传统的解微分方程算法,增加了低通滤波及故障点电压重构两个环节,显著改善了算法的测距性能。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,线路不同位置处发生不同类型故障时,等传变距离保护算法均可以实现快速、准确测距。

利用等相角线的电网潮流转移分析与潮流控制

为提升大电网运行水平,加强调度员对电网结构的认知,提出了利用等相角线的潮流转移分析和潮流控制方法。该方法利用直流潮流的基本观点,依据相角线的高低对大电网进行送受端划分,并将复杂的电网结构简化为上下级通道关系,通过分析得出等相角线的一般性结论:处于相近的等相角线上的传输通道之间的转移较大,低位相角线区域(下级电网)对高位相角线区域(上级电网)可进行事故支援。华东区域某省级电网重载断面算例表明:等相角线的一般性结论在大电网中适用性较强,对于分析故障后潮流转移,采取合理的控制措施提供了依据,提高了调度员编制事故预案和进行事故处理的能力。

用FDTD法求解传输线方程

传输线的电路模型—电报方程(一阶双曲型偏微分方程组)是分析传输线暂态过程的出发点。借助电路理论、计算数学、程序设计等知识推导出一种简单、快速、有效的时域数值解法。利用有限时域差分理论对偏微分方程组进行离散,得到一种全新的差分计算格式,并根据电压、电流在始端、终端上的约束关系,运用传输线集中参数的等效模型确定边界条件;最后仿真计算得到响应波形。并对传输线在不同边界条件、传输线耦合等情况下的暂态过程进行MATLAB编程计算得到仿真波形。并将其仿真波形与EMTP-ATP软件仿真得到的波形进行对比,验证了此方法的可行性。

基于等传变思路的超高速输电线路保护研究与开发

提出了基于等传变思路的系列超高速线路保护新技术,包括基于单端暂态信息的输电线路解微分方程算法距离保护以及基于双端暂态信息的采样值差动保护。通过利用等传变思路有效克服了电容式电压互感器暂态传变误差以及线路分布电容干扰噪声对保护算法精度和速度的不利影响,同时针对性地提出了出口三相短路故障的加速动作方案。基于现有的保护软硬件平台实现了新型线路保护,实验室检测表明单端量保护算法针对出口三相短路故障的动作时间小于2.7 ms,双端量差动保护算法全线动作时间小于5.8 ms。所提保护新技术可以有效应对电力电子化电网中故障暂态特性复杂多变、对故障清除速度要求极高等线路保护面临的新挑战。

用于网架重构方案运行风险评估的线路投运模型

大停电后的网架重构恢复过程涉及到大量空载线路的投运。针对当前网架重构方案运行风险评估对线路投运风险的建模与评价所存在的局限,以两状态马尔可夫过程模型为基础,以空载线路可能的合闸失败和合闸成功后的可能停运作为线路投运过程的主要不确定因素,建立采用模糊修复率和统计故障率的线路投运模型。进一步,通过基于可信性理论的模糊模拟求解得到线路投运模糊状态概率的期望值。最后,采用该模型对已有的重构方案线路投运风险评估框架进行拓展。针对IEEE 30节点系统已有重构方案的评估结果表明:利用该模型可得到与方案恢复过程相对应的线路投运风险的变化轨迹,可为调度人员选择恢复方案提供更加全面的决策辅助信息。

基于灰色关联模型的输电线路舞动预警方法

中国是世界上架空输电线路覆冰舞动最严重的国家之一。近年来输电线路舞动跳闸呈现出频率高、影响范围大的特点。提出了一种基于灰色关联模型的输电线路舞动预警方法,根据舞动故障发生的主要原因,建立指标体系,并根据各指标的影响程度采用层次分析法对各个指标分别赋以权重。据此再利用灰色关联理论将当前数据与参考数据进行关联度分析,从而计算当前线路发生舞动故障的危险指数,对故障发生的可能性进行预测。检修人员可以基于预测结果选择相应的巡检策略,从而做到有针对性地预防舞动故障,提高巡检效率,进一步减小输电线路舞动带来的危害。

输电线路状态检测图像的增强算法研究

基于飞行器航拍的智能巡检,能够避免传统人工巡检方式的诸多不便,成为新兴的输电线路巡检方式。为了消除光照对巡线图像的影响,提高后续故障识别的准确率,针对输电线路巡线这一特殊领域,以可见光图像为研究对象,对多种增强算法进行实验与比较,提出适用于输电线路图像识别与故障检测的图像增强算法。

含集总源均匀传输线暂态响应的时域求解

为解决含集总源均匀传输线的暂态响应问题,将传输线的电路模型和时域有限差分法(FDTD)应用到分析传输线暂态过程的求解中。开展了电路理论、计算数学、程序设计等方面的分析,建立了一种简单、快速、有效的时域数值解法。利用有限时域差分理论对偏微分方程组进行了离散,提出了一种全新的差分计算格式。并根据电压、电流在始端、终端上的约束关系,运用传输线集中参数的等效模型确定了边界条件,通过仿真计算得到了响应波形。此外,对传输线在不同边界条件、传输线耦合等情况下的暂态过程进行Matlab编程计算得到了仿真波形,并借助EMTP-ATP软件对此仿真结果进行了验证。研究结果表明,该研究为均匀传输线暂态响应提供了一种简单可行的方法。

基于分形理论的输电线路覆冰厚度测量

输电线路覆冰是影响电力系统安全运行的因素之一,有效检测输电线路覆冰厚度,及时采取有效的除冰措施,能够预防由覆冰引起的电力事故。针对输电线路覆冰,提出基于分形理论的覆冰厚度检测方法。该方法采用毯子维分形方法分别提取导线和覆冰边缘,并用Koch曲线连接不连续覆冰边缘;根据导线直径的像素值与实际值之间的关系求出标定系数;利用标定系数计算横向和纵向的覆冰厚度。分别在覆冰现场和实验室环境下,用所提出方法进行实验,结果表明该方法不仅能够准确计算线路覆冰的厚度,还可反映覆冰的厚度分布情况,方法简单、误差小、抗噪性能好,应用于线路覆冰监测具有可观前景。

用分量匹配法实现对高速时钟电路的动态优化

本文讨论如何设计工作在GHz频率下的VLSI芯片时钟电路 .时钟树采用平衡平面布局消除时钟偏差 ;利用插入缓冲器对电路性能进行动态优化 .最后用一个电路模拟软件对电路进行评估 .和以往的工作相比较 ,本文实现了在频域内对时钟电路的优化 ,显著地提高了仿真速度 .

基于异构边界的串补输电线路单端量全线速动保护原理

针对串补给线路距离保护带来的超越误动问题,提出了一种基于异构边界的串补输电线路单端量全线速动保护原理。该原理将安装于线路一侧的串补装置作为线路保护范围的异构边界,利用单端测量信息构建R-L微分方程求解故障距离,并采用最小二乘算法对故障距离进行拟合估计,根据测距结果的拟合误差可以判断故障点与串补电容之间的相对位置关系,从而实现串补线路的全线速动保护。所提方法应用等传变理论克服了电容式电压互感器暂态传变误差以及线路分布电容对故障测距精度的干扰,仿真表明能够在40 ms内快速切除串补线路的内部故障。

特高压交流输电线路新型等电位转移棒的研制

特高压带电作业是确保特高压电网安全稳定运行的重要技术手段,因此等电位作业工器具的研制和完善具有重要意义。针对现有等电位转移棒存在的不足,研制了一款能实现快速进出电场、并具备高通用性的等电位转移棒。首先,结合带电作业相关规程和技术导则,提出模型设计的要求;随后给出3种转移棒设计方案,经分析比较,确定选用"蝴蝶"型等电位转移棒方案;最后,选用合适的材料完成样品的制作。样品测试结果论证了该设计方案的可行性和有效性。

带有空气开关的低压电力线通信信道模型

低压电力线网络结构的复杂性和时变性是影响电力线通信可靠性和稳定性的关键因素,为实现高速、可靠的低压电力线通信,需要对其信道有充分的了解。利用矢量匹配法给出了空气开关的RLC等效电路模型研究空气开关对室内电力线通信的影响。结合自上而下与自下而上两种电力线网络信道建模方法,利用级联矩阵方法,获得了含有空气开关的室内低压电力线载波通信信道传递函数。在1 ~200MHz频带,仿真与实测结果具有较好的吻合度,表明建模方法及仿真模型正确。研究对于室内宽带电力线通信技术的频带预选择具有指导意义。

高速列车屏蔽线转移阻抗与屏蔽效能研究

针对高速动车组屏蔽线缆受电磁干扰问题,在单层屏蔽转移阻抗解析法模型的基础上,考虑双层屏蔽对屏蔽层直流阻抗和小孔电感的影响,提出用于计算高速动车组屏蔽线缆转移阻抗的双层屏蔽解析法优化模型。同时结合传输线与屏蔽效能理论,推导屏蔽效能与转移阻抗的定量关系,以及芯线受到传导干扰后的理论数学模型。最后,以某动车组屏蔽线缆为研究对象进行建模仿真,分析线缆受扰情况,对比CST仿真值与计算值,验证了本文所提优化模型的正确性。优化模型在各频段的计算误差均值低于10%,验证了优化模型的有效性。揭示了高速动车组屏蔽线缆的受扰机理。

基于电位转移电弧能量的±800 kV直流输电线路等电位进入路径研究

进入等电位极导线是开展±800 kV特高压直流输电线路带电作业的关键环节,优化带电作业人员进出等电位的路径对确保人员的安全具有重要意义。本研究基于电位转移电流及其电弧能量的计算优化进出等电位路径,搭建了电弧能量计算模型,利用有限元(FEM)计算了3种进入导线方式下的人体电位、不同转移距离、悬浮电位人体-极导线的局部电容,分析了不同进出方式下与电位转移电流大小及电弧能量之间的关系。结果表明:从下方进入导线时人体电位最低,此时进行电位转移时的电弧能量在3种进入方式中最大;从上方进入导线时人体电位最高,其电位转移电弧能量最小。该计算方法和结果可供±800 k V直流输电线路带电作业进入路径选取和安全防护用具设计时参考。

多芯电缆屏蔽效能的仿真计算与测试

本文首先论述了由多导体传输线理论对多芯电缆屏蔽效能进行仿真计算,根据多芯电缆和同轴电缆的区别与联系,对各种电缆屏蔽效能的测试方法进行分析比较,提出了一种改进的测试多芯屏蔽电缆的转移阻抗,进而求出其屏蔽效能的注入线测试方法,并且比较了仿真计算结果和测试结果,达到很好的一致性。

社会主义生态文明建设的理论与实践研究(笔谈)

主持人语 随着生态危机越来越严重，党和国家对生态文明建设越来越重视，党的十七大首次提出了建设生态文明的目标和任务，党的十八大明确提出“大力推进生态文明建设”，党的十八届三中全会将“加快生态文明制度建设”列入全面深化改革的重要内容。本专题就是围绕着生态文明建设的理论和实践问题展开比较深广的探讨。

基于电网可靠性的输电线路雷击评估方法

针对电力系统的防雷保护着重于降低闪络率、仅通过电压等级进行区分、不考虑输电线路之间的功能差异、缺乏对电网可靠性影响的分析,从而导致一般输电线路的防雷设计过剩但对关键线路不足的问题,提出了基于电网可靠性的输电线路雷击评估方法。首先利用全波过程理论分析雷电绕击,采用先导发展模型描述传输线屏蔽失效的过程,提出了电网可靠性指标,并详细讨论了输电线路故障对电力系统可靠性的影响。通过指标系统计算了某市夏季雷击时电网可靠性,计算与分析结果表明,500 kV线路屏蔽故障跳闸率远高于绕击跳闸率,220 kV输电线路屏蔽故障跳闸率类似于绕击跳闸率,而110 kV输电线路绕击跳闸率则相对较高。