基于Park变换和Teager能量算子的晶闸管逆变器保护新方法

在高压直流输电系统中,晶闸管逆变器直流差动保护误动于区外故障,以晶闸管逆变器作为研究对象,提出了基于Park变换和Teager能量算子的晶闸管逆变器保护新方法。首先,利用Park变换分析逆变器交流侧电流,建立和直流侧电流的平衡关系,提出主判据;其次,采用逆变器交流侧接地故障的零序电流和逆变器交流侧电流的Teager能量算子作为辅助判据;最后,通过PSCAD仿真将该保护和传统直流差动保护进行比较。结果表明:该保护可有效解决传统直流差动保护误动于区外故障的问题,对于直流差动保护不能动作区内的相间短路故障,该保护方法可正确动作。

一种500 kV变压器单相置换静态运行分析方法

500 kV变压器通常为单相式,当其中一相故障时,可考虑用备用相替换恢复运行。但备用相通常与原设备参数不一致,导致主变压器三相参数不对称,需分析其运行时对可靠性的影响,并研究提高可靠性的方法。为此,提出一种适用于研究三相参数不对称系统静态运行的方法,通过附加电源解耦三相电路,从相电路求不平衡电压初值,从序电路求不平衡电流初值,再用迭代原理修正附加电源逐步逼近实际值,同时研究附加电源法的收敛特性、电路特征等内容。通过仿真计算验证该方案的正确性,分析主变压器单相置换在独立运行情况下的一般性规律及负载能力。针对主变压器单相置换并列运行,研究了并列运行时零序回路的差异以及其对主变压器负载能力的影响,以及主变压器中性点加装小电抗的原理和作用,结合电网当前实践基础,计算不同电抗值抑制零序电流的效果,找出优选值。

1000kV高抗保护零序电流突变量越限的原因分析及处理

针对某1000 kV变电站发生的一起由零序电流突变量越限引起的高抗保护运行异常告警动作事件,结合保护装置告警报告、装置录波和装置原理对高抗保护装置运行异常行为进行分析,确定保护启动和告警原因,并通过实验方法找出由绝缘损坏导致的二次回路接地点,有效制止了故障的发展,避免了跳闸事件的发生。

风力发电系统中并网逆变器并联运行环流分析

并网逆变器直接并联运行时,可使系统体积减少、成本降低,但并网逆变器直接并联时会产生环流。为此,详细分析了并网逆变器直接并联运行时环流产生的机理,建立了并网逆变器并联运行时旋转坐标系下的状态平均模型。在该模型的基础上分析并网逆变器并联运行时的相互影响,以及并网逆变器采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法时零矢量对环流的影响。通过控制SVPWM算法中不同零矢量在每一个PWM周期的作用时间来抑制环流,对并网逆变器在不同情况下的并联运行进行了实验。实验结果表明:该控制策略能有效地抑制环流,从而验证了该控制策略的可行性和正确性。

零序电流保护运行风险评估模型

建立了基于原理性运行失效的零序电流保护运行风险评估模型,指出了实时运行状态对保护的可靠性有着重要的影响。考虑由于电网实际运行中的各种不确定性和运行方式的变化,根据系统的运行方式和保护原理,详细分析了零序电流保护各段的动作原因,定量计算系统某处发生接地短路后各保护的运行拒动概率和运行误动概率,然后列举保护拒动和误动后可能发生的失效后果,计算并分析风险指标。考虑过渡电阻的影响,通过一个典型的系统实例,说明该方法的应用。

直驱风电系统中并联逆变器的仿真建模与分析

直接驱动型风力发电系统需要全功率变流器,三相PWM变流器并联运行为首选方案。由于直接并联时产生的零序环流会造成环流损耗甚至功率器件损坏,所以必须加以抑制。为此,深入分析了PWM变流器直接并联时环流产生的机理及采用SVM算法进行调制时零矢量对于环流的影响,并在此基础上提出了基于变化零矢量的SVM环流控制方法;在Matlab/Simulink7.1中建立了3个逆变器模块直接并联的仿真模型并给出了各逆变器的控制框图,利用s函数完成了控制算法的实现。仿真表明:这种并联方案有利于模块化设计,所提的环流控制方法可行,各逆变器模块均流较好,且能够实现电网侧有功和无功功率的独立解耦控制。

同杆双回线环流对方向纵联保护的影响及改进

在分析同杆双回线主要的排列方式和不平衡电流现象的基础上,研究了超高压同杆双回输电线路在区外相间故障时由于零序环流超过门槛值造成的零序功率方向元件误动事故。对同杆双回线零序环流不平衡度进行了分析,并利用EMTDC对同杆双回线发生区外相间故障时的零序环流不平衡度进行了仿真计算。针对零序环流造成同杆双回线方向纵联保护误动的情况,提出了同杆双回线序分量方向纵联保护的改进措施。

优化线路零序电流保护整定计算的技术措施

为了提高继电保护整定计算的速度和效率,给出了优化线路零序电流保护整定计算的方法。包含对网络操作时,用补偿法修改阻抗矩阵元素;对影响零序Ⅰ段及各延时段分支系数计算的主要因素:故障点、故障类型、运行方式以及避免各延时段分支系数重复计算问题作了分析,并详述了合理的选择方法。这些方法有助于减少整定计算的工作量、减少整定计算的盲目性、极大地增加对整定计算程序开发的实用性。

不同电压等级同塔四回输电线路不同运行方式下零序互感对接地距离保护的影响

分析了不同电压等级同塔四回线路在不同运行方式下,零序互感对接地距离保护零序电流补偿系数及测量阻抗的影响。理论分析表明:所有运行方式中,线路同塔双回运行时零序电流补偿系数最大,测量阻抗最小;1回运行,其他3回检修接地时,对应的零序电流补偿系数最小,测量阻抗最大。在此基础上,给出了接地距离保护零序电流补偿系数的整定建议。利用RTDS对1 000 kV/500 kV同塔四回线路进行了仿真验证,仿真结果与理论分析一致。

接地距离继电器的误动分析及改进

分析了作为输电线路接地故障保护的接地距离继电器的动作性能;研究了在相邻线路发生接地故障且本线路无零序电流的情况下,本线路接地距离继电器误动的现象及原因,以及本线路区外相间故障时接地距离继电器受负荷电流影响发生误动的现象及原因;提出了比例特性的零序电流闭锁方案。实时数字仿真器(RTDS)仿真验证了理论分析的正确性及所述方法的有效性。

Powerformer非全相运行保护

Powerformer非全相运行时将在其中性点产生很高的位移电压,而其分级绝缘的特点使中性点附近成为耐受过电压的薄弱环节。因此,相对常规发电机而言为Powerformer配置专门的非全相保护更为必要。在分析非全相运行状态特点的基础上,提出了一种基于Powerformer机端零序电压和定子绕组负序电流的非全相运行保护方案。采用EMTDC建立系统仿真模型,仿真结果证明,保护方案将零序电压和负序电流配合使用,对系统非全相运行的识别能起到相互补充的作用,保护原理正确可行。

超/特高压同塔多回线路零序电流补偿系数整定方案

超/特高压同塔多回输电线路运行方式多样,线路间的零序互感会影响零序补偿系数和测量阻抗的大小,进而影响接地距离保护的整定范围。在理论推导的基础上,分析了在不同运行方式下线路互感对零序电流补偿系数的影响,给出了针对超/特高压同塔多回输电线路接地距离继电器零序电流补偿系数的整定方案。利用实时数字仿真器(RTDS)对1000kV/500kV同塔四回线路进行了仿真验证。

基于虚拟变量的六相永磁同步电机缺任意两相容错型直接转矩控制

为了进一步提高六相永磁同步电机驱动系统的可靠性,该文针对偏置60°六相对称绕组永磁同步电机提出一种缺任意两相容错型直接转矩控制策略。从控制圆形磁链角度,定义虚拟磁链及虚拟电流,并基于此,推导出任意两相开路时虚拟定子磁链和电磁转矩之间的关系式。利用剩余4相逆变器输出电压矢量,同时实现电磁转矩、虚拟定子磁链和零序电流直接控制。实验结果表明,采用所提控制策略,两相开路直接转矩控制驱动系统运行平稳,转矩和转速动态响应迅速。

基于重注入式电流变换技术的换流器特性分析

由于传统换流器产生较多的谐波,消耗大量无功功率,以及功率器件开关损耗较大,为实现大功率换流器的软开关技术、谐波含量降低和单位功率因数运行,提出一种基于直流纹波注入技术的重注入式电流变换技术,它同时具有多电平、软开关和谐波消除的优点。它在传统12脉波换流器的基础上增加了电流重注入回路,构成多电平电流重注入电流型换流器(multilevel current reinjection current source convertor,MLCR-CSC)。文中首先介绍了MLCR-CSC拓扑结构,构建了零电流关断(zero current switching,ZCS)、理想注入波形产生和降低谐波的数学模型。接着,在Matlab/Simulink环境下进行仿真,结果表明该拓扑结构在基波周期内有6个电流过零点,实现了ZCS;总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)低于4%;实现单位功率因数运行;不同电平数重注入电流的结构零电流脉宽可以调节。文章最后搭建了1 MW换流器实验平台,验证了理论分析的可行性。

0.18μm低压高速高PSRR集成运放芯片设计

基于0.18μm 1.8 V CMOS标准工艺,设计了一个低压、高速、高稳定性、高电源抑制比的集成运算放大器芯片。设计中,采用密勒补偿电容,结合调零电阻补偿技术、集成三支路基准电流源高输出阻抗电流分配电路及一种自偏置和预校准偏置电压源,有效地提高了系统的速度和带宽,并具有优良的电源抑制比。利用Cadence Spectre仿真器,对芯片版图进行后端仿真验证。当负载电阻为100 kΩ、负载电容为2 pF时,芯片功耗4 mW,单位增益带宽900 MHz,电源抑制比-100 dB,开环直流电压增益68 dB,相位裕度102°,建立时间4.5 ns,压摆率240 V/μs,输出摆幅0.116～1.6 V。仿真结果表明,该芯片可应用于中频、低频段的模拟电路系统,尤其适用于处理微弱信号的高性能电子系统。

三相整流器并联运行环流抑制策略

整流器直接并联运行可以提高系统的可靠性和效率,减少成本,且易于模块化设计。但是整流器开关动作以及控制参数的不一致性会产生环流,导致整流器损耗增加,从而迫使整流器降低功率等级运行。控制环流是并联整流器设计的一个重要目标。本文以三相PWM整流器并联系统为例建立了环流的数学模型,针对环流问题,分析了影响环流大小的因素,验证了一个PWM周期内零矢量分布的改变不会影响控制目标,并通过控制空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中零矢量在每个PWM周期中的作用时间对环流加以抑制。最后通过Matlab仿真对本文的控制策略进行了验证。

基于虚拟变量的六相永磁同步电机缺一相容错型直接转矩控制

机车牵引及船舶推进等系统要求应用于这些场合的多相永磁同步电机驱动系统具有强的转矩控制能力和容错运行能力。该文针对偏置60°六相对称定子绕组永磁同步电机提出一种缺一相容错型直接转矩控制策略。首先,基于重构的虚拟变量研究该电机一相绕组开路故障时磁链与电磁转矩的关系;其次,基于执行机电能量转换的αβ平面内的虚拟电压矢量及z1z2零序轴系平面内的零序电压矢量,建立起剩余五相健康相逆变桥臂各种开关组合对虚拟定子磁链幅值、电磁转矩及零序电流误差矢量最优控制策略。实验结果表明该文提出的驱动控制系统具有快速的转矩动态响应特性;同时零序电流受控,健康相定子绕组电流幅值相等,且正弦。

配合系数与网络结构关系的研究

根据整定计算实践中出现的有关配合系数的普遍现象 ,论证了不同运行方式和不同故障点对配合系数大小影响的一般规律。并给出选取最保守配合系数的运行方式和故障点的捷径 ,利用这些结论可以减少计算工作量 ,提高整定计算的工作效率 ,并且加深对配合系数概念的理解 。

一种宽范围调节的混合式正激谐振变换器

提出了一种宽范围调节的混合式正激谐振变换器。该变换器借助谐振电路与常规正激电路的交替作用,可在开关频率恒定的情况下,通过正激电路占空比的控制,实现输出电压的调节。所提变换器不仅可在全范围内保持谐振电路的主开关管零电流开关(ZCS)开通和ZCS关断等优点,还可借助谐振电路与正激电路之间的相互作用来消除输入大电感。此外,该变换器还可配合频率调节,进一步拓宽输入电压工作范围。详细分析了变换器的工作原理,并通过54~66 V输入,24 V/3 A输出样机的实验结果,验证了所提变换器的可行性。

缩短继电保护整定计算时间的措施

在进行整定计算时最大、最小零序电流以及最小助增系数的计算都要考虑各种电网运行方式、故障点和故障类型。为了减少最大、最小零序电流的计算工作量 ,作者提出了如何合理地选择电网运行方式、故障点和故障类型的方法 ,以及如何选择运行方式和故障点以减少最小助增系数计算工作量。这些方法有助于减少计算时间、提高计算能力以及整定计算程序的开发。