基于电场耦合的电能信号并行传输系统串扰抑制方法

针对较大功率电场耦合无线电能传输系统信号双向高速传输的需求,该文提出一种基于部分能量通道的电能与信号并行传输系统的串扰抑制方法。通过对所提出的系统拓扑进行分析,给出了电能传输增益表达式与电能串扰增益表达式,并分析了阻波电路参数变化对电能串扰增益的影响;基于交流阻抗法及香农定理分别给出了信号传输增益及信道容量表达式,分析了信号支路参数对信道容量的影响;在综合考虑信号传输增益、信道容量及阻波电路参数敏感性的情况下,给出系统信号支路参数的设计方法。该方法能保证系统在较大功率下降低电能串扰,保障信号稳定传输,实现信号的双向高速传输。通过仿真与实验验证了所提出的拓扑和参数设计方法的有效性。搭建的实验装置实现了传输530.4 W的电能,23.28 Mbit/s信号正向传输速度和24.2428 Mbit/s信号反向传输速度。

信号与能量极板层叠方式下的电场耦合式无线电能传输系统

为了提升共享部分能量通道式的电能与信号并行传输系统在传输极板面积受限的应用场合中的能量传输性能,并实现信号双向高速传输,提出一种信号传输极板与能量传输极板层叠方式下的电场耦合式无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)系统,给出系统拓扑及串扰抑制方法。基于交流阻抗分析法及香农第二定理,建立电能串扰增益、信号传输增益、信号最大传输速率及电能传输增益的数学模型,分析交叉耦合电容对电能串扰增益及信号传输的影响;以降低交叉耦合电容对信号传输增益及信号最大传输速率的影响为目标,给出层叠方式下EC-WPT系统信号传输极板面积及信号支路参数的设计方法。仿真与实验验证了所提出的系统及给出的方法能在较大传输功率下实现系统的信号双向高速传输。所搭建的实验装置实现了在系统输出功率达到520.2 W时,信号正向传输速度为18.64 Mbit/s和信号反向传输速度为19.36 Mbit/s。

±800 kV特高压直流输电线路雷电性能及防护措施研究

[目的]雷击是造成±800 kV特高压直流输电线路故障的首要原因,开展输电线路防雷评估对系统的安全与稳定运行至关重要。[方法]文章依托我国某在建±800 kV特高压直流输电线路工程,根据工程设计使用条件选用导、地线型,通过沿线各海拔、气象区分布塔型数量,确定了主力杆塔;综合沿线各塔位地面倾角、土壤电阻率、雷暴日、气象区等分布比例,评估了全线耐雷性能,并针对工程雷电特性,提出了具体的防雷优化措施,此外,还对比了电气几何模型(EGM)法中关于地形考虑的2种方法间的计算差异。[结果]计算结果表明:工程综合雷击闪络率不满足设计参考值要求,全线以绕击防护为主,沿线雷暴日与杆塔正极侧的地形条件是防雷关键影响因素。[结论]将全线位于C级及以上多雷区,山区正极侧地面倾角≥25°的杆塔保护角采用-15°设计后,可满足雷击闪络率不大于0.10次/(100 km·a·40 d)的防雷要求,经分析对比邻近已投运±800 kV线路的耐雷性能与实际运行数据,论述了文章计算方法及结果的合理性。

输配电工程施工建设用电安全性研究

为研究施工建设用电过程中输配电工程建设的重要性及其对用电安全性的影响,着重讨论了输配电工程建设过程中的安全措施和注意事项,以及如何保障施工用电安全的措施。研究发现,输配电工程建设对于保障施工建设用电安全性至关重要,提高输配电工程建设安全性势在必行。

220 kV输电线路综合防雷技术分析

重点探析了雷电对220 kV输电线路的危害,论述了常用的综合防雷技术,并提出了对220 kV输电线路综合防雷技术的优化策略,旨在增强输电线路运行的安全性、稳定性与可靠性,减少停电事故,规避输电线路的损失风险。采用安装避雷装置、对接地电阻的处理、增强绝缘子串的材料性能以及控制避雷线的保护角等技术方法,有效避免了雷击事故的发生,减小了雷击对输电线路的影响。

输电线路防雷计算中的新杆塔模型

为了超高压输电线路防雷计算的需要,建立了新的杆塔模型,即多波阻抗模型.新的杆塔模型与传统的集中电感模型、单一波阻抗模型相比,既计及了杆塔参数随高度的变化,又包含了波在杆塔上的运动过程,因此其计算准确度有很大提高.实例计算结果表明:在超高压输电系统中,采用多波阻抗模型进行计算,塔顶电位更低,受接地电阻的影响较小;塔基电位的计算结果相差不大,受接地电阻的影响很大.

对1000kV电网操作过电压及相位控制高压断路器的讨论

根据500kV及750kV电网操作过电压的数据以及1000kV电网应有的过电压水平,指出了对于1000kV电网断路器关合开断可能引起的多种操作过电压(如开断并联电抗器及开断中小短路电流的的重燃过电压等)必须给予重视。近年来国外用以抑制操作过电压的装置除并联电阻的高压断路器及氧化锌避雷器以外,相位控制高压断路器日益得以广泛应用。文章介绍了国外相控高压断路器的应用情况,总结了相控高压断路器的关键技术,并对将其应用于我国1000kV电网提出了几点建议。

基于BPA动态潮流的多直流馈入电网多重故障集构建

研究多馈入直流电网多重故障集的机理有助于电网安全分析与控制,为此提出考虑发电机调速及负荷电压特性的基于BPA动态潮流连锁故障模式搜索法。基于多馈入有效短路比(multi-infeed effective short circuit ratio,MIESCR)来衡量直流之间的相互作用,进而来选择多重故障集的第一层故障。在第一层故障的基础上断开一条输电线路进行动态潮流计算,提出基于平均传输距离、线路功率比和节点电压变化比的加权综合脆弱度指标,用于电网重要交流线路的识别,之后把重要的交流线路作为多重故障集的第二层故障。最后考虑输电线路和发电机保护、直流换相失败甚至闭锁的后续故障,进行连锁故障大停电故障集的构建。对上海电网的仿真表明,所提重要线路的识别方法更为全面;连锁故障大停电多重故障集的构建方法具有的实用性。

舟山多端柔性直流输电控制保护系统

对多端柔性直流输电控制及保护系统的分层设计及其功能配置进行了描述。介绍了多端柔性直流输电系统中多站之间的协调控制功能,即当直流电压控制站失去直流电压控制功能后,通过设计的基于站间通信和直流电压偏差检测的自适应策略,可以实现其余功率站的直流电压无偏差接管。介绍了工程采用的快速负序控制、直流侧主动充电以及在线联网转孤岛运行等控制功能设计。最后给出的部分现场试验结果证明了多端柔性直流输电控制保护系统可以很好地满足舟山五端柔性直流输电工程的需求。

基于EMD的Hilbert变换应用于暂态信号分析

将一种新的非平稳信号处理方法--基于经验模态分解(EMD)的希尔伯特(Hilbert)变换方法,应用于电力系统暂态信号分析中。通过EMD方法提取信号的固有模态函数(IMF),再进行Hilbert变换,求瞬时频率、瞬时振幅,得到信号的Hilbert谱,进而得到Hilbert边际谱,对故障暂态和扰动信号进行了分析。通过瞬时频率进行故障暂态和扰动时刻的准确检测;通过Hilbert边际谱与傅里叶幅值谱的比较,表明Hilbert边际谱在分辨率上具有明显的优越性。该方法为电力系统暂态信号分析提供了一种新的分析手段。仿真结果验证了该方法的有效性。

用小波变换和有效值算法实现电压凹陷的准确测量

随着各种敏感用电设备的广泛应用 ,电压凹陷问题已成为近年来各方面关注的焦点。电压凹陷的衡量指标包括幅值、持续时间、频次和畸变度等 ,其中幅值和持续时间的精确测量是电压凹陷实时监测中首先要解决的问题。文中详细研究了小波变换模极大值原理在电压凹陷检测中的应用 ,提出了小波变换与有效值算法相结合的电压凹陷测量方法 ,克服了有效值算法不能精确测量持续时间的不足 。

基于解耦后输电线路纵向阻抗的改进型纵联保护

基于单相模型的纵向阻抗特性,在三相模型上建立一种纵向阻抗的精确解耦算法,从理论上确保了纵向阻抗计算的可靠性,由此提出一种运用故障分量纵向阻抗的改进型输电线路纵联保护。对于外部故障,纵向阻抗等于线路的正序阻抗;对于内部故障,纵向阻抗等于等效系统正序阻抗负的相量和。纵向阻抗不需考虑线路各端电气量的同步采样,所提保护方案具有动作灵敏和性能可靠的优点。分析了系统阻抗和线路电容对纵向阻抗的综合影响,增加了辅助判据,使所提保护方案可以适用于不同的运行环境。仿真结果验证了所提保护原理的正确性。

发电侧与供电侧分时电价动态博弈联动研究

需求侧分时电价实施后,带来的系统效益需要通过电价进行传递和分配。利用博弈信号传递理论,构建了发电侧和需求侧分时电价动态博弈联动模型,该模型通过动态联动均衡实现削峰填谷效益在系统内各环节的市场化分配。算例仿真证明,模型能根据系统各环节的市场力大小,通过电价信号传递,客观分配分时电价带来的削峰填谷效益,能有效地规避供电侧风险和激励供电侧实施分时电价。

高压直流输电线路微分欠压保护特征量动态特性分析与整定

典型的微分欠压保护有电压变化率(du/dt)和低电压水平(udl)2个特征量。分析表明:du/d t对故障的响应受直流控制系统的影响很小,而udl对故障的响应是直流控制系统对故障进行调整的结果;du/dt对于发生在两极线路上的故障的响应明显大于对于其他区外故障的响应,udl对发生在本极和对极线路上的故障的响应有明显差异。分析了微分欠压保护的逻辑和功能,以及它和其他保护之间的配合关系。最后给出了微分欠压保护的整定方法,并借助EMTDC软件对整定方法进行了算例验证。

基于双重保护拓扑的变压器直流偏磁抑制措施

超/特高压直流输电系统调试或故障时的单极-大地运行方式,均可导致直流偏磁现象,半岛地质环境下此效应尤为突出。结合山东半岛电网的具体线路架构和数据,对基于变压器中性点串电容的直流偏磁抑制方案进行了优化分析,提出采用并联避雷器和火花间隙的双重保护拓扑,并给出了直流偏磁抑制装置中的中性点电容器、旁路开关、电子开关、限流电抗器等的选择,以及避雷器与火花间隙的选择与配合。仿真结果表明,在系统发生故障时,所提出的双重保护拓扑可有效保护中性点直流偏磁抑制装置的安全。

小波重构算法在配电网接地选线中的应用

当配电网单相接地故障发生在相电压过零点附近时,故障线路零序电流中含有大量的暂态感应电流直流分量。文章提出了利用小波的分频特性和重构算法,分别求取各线路零序电流中直流分量和基频分量的重构信号,根据故障线路和非故障线路零序电流中二者的能量比的不同,来确定故障线路的方法。应用电磁暂态程序(ATP)仿真也表明,用该方法实现配电网相电压过零点附近发生故障的故障选线,具有较高的灵敏度和可靠性。

利用基波电流相量变化率识别行波保护中雷击干扰

输电线路遭受非故障性雷击可能会造成行波保护误动。针对该问题,通过分析短路故障、故障性雷击及非故障性雷击产生的附加电流分量的特征,提出利用基波电流相量变化率快速识别雷击干扰的方法。线路发生短路故障或遭受故障性雷击,附加电流分量中的衰减直流分量和基波故障分量导致基波电流相量变化率迅速增大;线路遭受非故障性雷击,雷击后基波电流相量变化率较小。利用S变换确定雷击或故障的起始时刻,依据起始时刻之后基波电流相量变化率的大小识别雷击干扰。EMTDC仿真结果验证了所提方法的有效性和可靠性。

基于方波载波占空比调制的ECPT系统能量信号并行传输技术

建立电场耦合无线电能传输系统(ECPT)数学模型,并分析其信道的频域特性。在该特性基础上,针对信道频带宽度有限以及信号传递速率低等问题,提出一种基于方波载波占空比调制的能量信号并行传输方法,并给出具体信号调制与解调流程。该方法进一步扩展了信道带宽,简化了信号调制难度,提升了信号传递速率,降低了信源开关频率,并简化了信号及能量波形的分离环节。通过构建Matlab仿真模型并搭建硬件实验装置,验证了本方案的可行性与有效性。

基于自适应陷波器的工频电力通信信号检测

工频电力通信是一种以配电网为介质的新型通信技术。配电网中的 5 0Hz基波及 5次电流谐波影响上行电流信号的检测。文中提出 ,背景电流抵消后让信号通过基于自适应滤波技术的陷波器 ,可去除背景中残留的基波及谐波电流的影响。实际应用说明 ,在此基础上再采用匹配滤波 ,可以很好地检测上行电流信号 。

基于故障分量虚拟阻抗的线路差动保护原理

针对传统纵联保护的不足,提出了一种基于故障分量虚拟阻抗的线路差动保护原理。考虑分布参数的影响,利用线路两端故障分量推导线路中任意点处的电压、电流故障序分量,并将二者之比定义为虚拟阻抗。取线路中点处各序的电流故障分量和虚拟阻抗构成保护判据,识别各种类型的故障。仿真结果表明,该判据能准确识别各种类型的故障,灵敏度和可靠性较高,且不受故障位置、过渡电阻、负荷电流、分布电容及信息同步的影响。