空心线圈电流互感器传变特性实验研究和分析

为了精确评估空心线圈电流互感器的传变特性,设计了空心线圈电流互感器精确度、饱和特性、频率特性和暂态特性的测试方案,根据互感器的结构模块设置测试点,研究各单元部件和整机的特性。提出采用"额定准确低限值一次电流"下的"总谐波畸变率"指标,评价空心线圈电流互感器在小电流时的输出波形质量。实验结果表明,空心线圈电流互感器大电流时线性度好,小电流时易受干扰的影响,互感器频带受限于传感线圈参数和信号处理电路的相频特性,对故障暂态电流和励磁涌流的传变误差主要来源于衰减直流分量的测量误差。研究方法为厂家产品设计和改良、相关测试标准的改善提供参考。     

一种新型高压直流谐波电流测量方法

鉴于传统的谐波测量方法已难以满足高压直流输电(HVDC)谐波测量的需要,介绍了一种基于Rogowski 线圈的HVDC谐波电流测量系统,整个系统的准确度优于3%,谐波检测部分的准确度优于1%,该系统完全不受 直流分量影响,高低压端完全光纤隔离,易于绝缘,适于HVDC谐波测量,也可用于一般直流谐波的测量。     

基于EMD滤波改进的直流电流互感器现场测试研究

直流电流互感器是高压直流输电系统的核心设备,其现场测试系统设计的合理性、准确性对直流输电系统尤为重要.对当前直流电流互感器现场测试系统存在误差的原因进行分析,提出了改进的直流电流互感器现场闭环测试方法.该方法通过高精度同步模块实现标准源模拟量和被测数字量的同步采集,解决了延时造成的误差;通过18位高精度A/D采集并引入EMD算法对电流直流分量进行提取,滤除了大量谐波,提高了测试系统的测量精度;设计了用于直流电流互感器暂态阶跃响应测试的阶跃源系统,并通过实验证明了该系统的可行性.提出的改进的直流电流互感器闭环测试系统由于解决了延时误差,减小了谐波误差,可提高测试系统的测量精度,并且由于EMD算法计算简单可靠,有较高的工程应用性.     

高压直流电子式电流互感器Rogowski线圈研究

为实现高压直流系列产品国产化,从高压直流电子式电流互感器(electronic current transformer,ECT)的传感部分核心器件——Rogowski线圈的研究着手,分析Rogowski线圈的原理和特点,提出一种适用于高压直流ECT的Rogowski线圈设计方案,介绍其规格参数、制作及安装等。频率响应试验证明Rogowski线圈对各频率谐波电流的幅值测量误差在0.2%以内,线圈响应灵敏度试验证明Rogowski线圈的相位误差在200μs以内,该线圈的设计性能均满足国际标准要求,验证了Rogowski线圈设计方案具有测量精度高、功率输出低、结构简单、线性良好、测量值易于数字化输出等优良特性,为该产品的国产化实现提供了技术依据。     

基于单周控制的有源滤波器双环控制策略

UCI－APF是一种十分有效的谐波补偿新方法。但在实际电路中由于电路参数的误差和电流纹波的存在，网侧电路上将产生电流直流分量，这严重地阻碍了UCI－APF的应用推广。为此，该文在详细分析的基础上，提出了单相UCI－APF的双环控制方案，该方法通过电流积分环节的调节作用，实现了电流直流分量的闭环控制，并提高了电路可靠性，实验结果证明，该方案能有效地消除进线电流中的直流分量，从而能用于实际场合。     

罗氏线圈电流互感器谐波计量特性研究

电力系统中的非线性负荷会引起交流正弦波畸变产生各次谐波,对电能计量的准确性及继电保护的可靠性产生严重影响。针对新一代站对电子式电流互感器谐波计量及继电保护的更高要求,研究了罗氏线圈的传感原理和传变特性,并根据其数学模型,分析了影响罗氏线圈频率响应特性的两个主要因素为线圈内阻和分布电容,再结合外积分电路的结构参数模型,分析了积分时间常数对罗氏线圈电流互感器整体频率响应特性的影响。最后通过Multism12.0仿真电路模型,模拟了罗氏线圈电流互感器在2~13次谐波电流下的频率响应输出,并进行了试验验证。仿真与试验结果表明,罗氏线圈电流互感器能够满足电力系统关于谐波功率计量的0.2级准确度要求,能够可靠测量电网中的谐波分量。     

电力电容器噪声测试中电流注入方式的研究

高压直流换流站内的电力电容器在实际工况下具有很强的工频成分和丰富的谐频成分.为了模拟实际工况,在研究现有电流注入电路的基础上,设计了一种针对电容器单元噪声试验的桥式全工况电流注入电路.电路的两个桥端用于注入工频电流,并且采用并联谐振补偿电感减小工频电源电流;在电路的另两个桥端用于注入谐波电流,谐波电流电源由谐频信号发生器和功率放大器组成,可以实现同时施加48次以下任意谐波的组合,以模拟实际工况的各种应用场合.试验表明,在50 ～2 500 Hz频率范围内实现了工频与12个谐波电流同时注入电容器单元的试验工作,试验结果完全符合模拟高压直流换流站中电容器单元的可听噪声要求.     

直流电子式电流互感器中的一种谐波测量新方法

直流线路中谐波的测量对于谐波的抑制和治理具有重要的意义。为此,介绍了一种新型的300A直流电子式电流互感器(ECT)的谐波测量方法。该方法采用自积分式的带铁氧体铁心的Rogowski线圈,既克服了传统线圈受直流偏移影响严重的缺点,又避免了空心Rogowski线圈在小信号时灵敏度低的不足。实验结果证明该线圈在满足准确度要求的条件下可忽略直流分量对于磁导率的影响。同时,在实验室条件下,对线圈及积分电路的线性度、频率特性和温度特性进行了评估,实验结果显示该系统可以对50～2500Hz频段的谐波进行准确测量。系统线性度良好,准确度达到1%,并能在-30～70℃的温度变化范围内稳定工作,满足公用电网电能质量谐波GB/T14549-1993的要求。     

应用于空心线圈电子式互感器的双环数字积分器设计

目前空心线圈电子式互感器多采用硬件积分器,受硬件元器件输出误差及系统扰动影响,硬件积分器在特定情况下存在失真问题。文中提出了一种数字积分器设计方案,该方案采用两个修正环节来调节积分器输出的直流分量:AD采样输出正向调理环节和积分器输出反馈调理环节。AD采样输出正向调理环节主要用于消除电子元器件输出直流偏移;积分器输出反馈调理环节用于调节最终输出的直流分量,其中包含了前端残余直流分量和数据精度误差经长时间累积产生的直流分量。为防止系统扰动时对一次直流分量误修正,对信号调理限定条件进行了分析。通过实验验证,表明该数字积分器对正常电流及各种扰动电流均能够精确跟踪,保证了电流数据的测量精度。     

换流变压器产生的二次谐波电流及其实验研究

介绍高压直流输电系统中二次谐波的传递过程以及由此可能引发的谐波不稳定性。实验研究变压器绕组中直流电流导致的二次谐波电流,得出了励磁电流各次谐波分量、峰值与绕组中直流电流的关系。结果表明,二次谐波分量与直流呈线性关系。     

用于HVDC极线电流测量的光纤电流传感器

高压直流输电系统极线线路上的直流电流是高压直流输电系统运行、控制过程中的重要技术参数。由于直流线路中换流装置产生的叠加在直流线路上的谐波电流会干扰邻近的通信线路,这就要求电流传感器能提供准确的谐波电流信号给有源滤波器以有效地抑制谐波电流。基于此,研制了一种适用于高压环境下的光纤电流传感器,直流测量准确可靠,响应快速,谐波测量频带范围宽广,准确度高;介绍了光纤电流测量系统的原理、结构以及设计中采用的关键技术。     

基于多层PCB罗氏线圈的精密冲击电流测量装置

为准确评估防雷设备性能,冲击电流测量装置的测量精度和响应特性至关重要,因此文中提出了高频性能好、抗干扰能力强、灵敏度足够大的多层印刷电路板(PCB)罗氏线圈设计方案。文中分析了雷电流波形的频率范围以及罗氏线圈的传变特性;依据罗氏线圈尺寸、匝数与线圈频率特性之间的关系曲线,确定了线圈的结构尺寸;设计了新型屏蔽和信号输出方式,增强抗干扰能力。通过增加线圈厚度和串联线圈的方法,增大输出电压灵敏度。根据标准要求,进行测量装置的动态特性、标准雷电流测量误差以及线性度试验研究。试验中测量装置响应时间小于90 ns,相对过冲小于10%;与标准Pearson线圈比对,峰值误差小于0.2%,时间参数测量误差小于0.3%;5~40 kA电流范围内,测量装置线性度约为0.3%。试验结果表明研制的冲击电流测量装置具有良好的高频电流信号测量能力。     

高压直流输电交流滤波器参数的计算

无功补偿和电压控制是高压直流输电工程中的重要问题。交流滤波器可以滤除交流侧谐波并补偿无功功率,所以广泛应用于高压直流输电工程中。交流滤波器必须满足在各种工况下的交流侧谐波性能和无功功率补偿要求。首先给出单调谐滤波器参数计算的方法和精确公式;在双调谐和三调谐滤波器的参数计算过程中,通过把双调谐、三调谐滤波器等效成2个或3个单调谐滤波器,先计算得到各个单调谐滤波器参数,再经过该文给出的等效公式得到双调谐和三调谐滤波器参数,并通过定值计算和性能计算验证交流滤波器的元件参数能够符合系统要求。给出了一个三调谐滤波器计算的例子。通过仿真,得到三调谐滤波器和等效的3个单调谐滤波器的阻抗频率特性曲线,并加以对比,结果表明这种参数计算方法符合工程精度要求。介绍了另一种基于交流滤波器阻抗频率特性的滤波器参数计算方法并将两者做了对比,分析了2种滤波器参数计算方法的优缺点。     

基于MATLAB/Simulink的多馈入直流系统仿真研究

随着高压直流输电系统的发展,多馈入直流系统逐步形成。对于多馈入直流系统,不止一个换流器联接到同一个交流母线,或者联接的交流母线非常接近。要准确地对多馈入直流系统的谐波特性进行分析,需要建立一个准确完善的稳态模型。采用Simulink建立了多馈入直流系统的仿真模型,并通过该模型对多馈入直流系统交、直流侧的谐波特性进行了分析。仿真结果表明,该仿真模型能够准确、直观地对多馈入直流系统的谐波特性进行分析。     

高压直流输电用无源型直流转换开关电弧电流特性研究

直流输变电系统用无源型高压直流转换开关是直流系统中的重要运行设备,其运行工况及工作特性极其特殊。笔者通过对高压直流转换开关工作原理及工况进行研究,并依据试验测得的断口电弧电流曲线的特征,对高压直流转换开关开断转换电流的电弧电流特性进行理论研究及分析,给出了电弧电流特性函数,指出高压直流转换开关开断的关键点是断口的弧阻小,变化率大,L1C1辅助支路频率高,才能开断较大的直流电流。     

柔性直流输电系统交流侧中高频谐振附加阻尼抑制措施

中国鲁西背靠背直流异步联网工程和渝鄂直流背靠背联网工程均发生过高频谐振现象,柔性直流输电系统的链路延时是导致高频谐振现象发生的关键因素.文中针对柔性直流输电系统的中高频谐振问题,基于谐波线性化方法建立了柔性直流输电系统从交流侧端口看过去的等效详细阻抗模型,并分析了模块化多电平换流器(MMC)阻抗在中高频段呈现负阻尼特性的原因.然后,对比分析了在电压前馈环节采用低通滤波器、带阻滤波器和非线性滤波器等控制方式对MMC阻抗特性的改善作用与谐波抑制效果,并提出3种附加阻尼控制器,分析了其对MMC阻抗特性的改善作用.最后,以鲁西背靠背直流异步联网工程广西侧模型为例,通过PSCAD电磁暂态仿真验证了详细阻抗模型的正确性和附加阻尼控制的有效性.     

一种低开关频率运行的模块化多电平变换器混合调制策略

近年来,基于模块化多电平变换器(MMC)的电压源型高压直流输电技术得到广泛的应用。为了在不增加开关频率的情况下尽可能减小子模块电容电压波动,同时降低系统输出中的谐波含量,通过结合最近电平逼近调制(NLM)和脉宽调制(PWM)两者的优势,提出一种能够满足高压直流输电要求的混合调制策略。该方法在阶梯调制的基础上加入PWM,对误差信号进行二次调制,采用子模块单元选择法并构造电容电压平均、平衡控制和电流闭环控制,对各桥臂子模块投切状态进行实时反馈修正,使系统在较低的开关频率下仍能对子模块电容电压波动以及输出谐波含量进行有效优化,最后在MATLAB/Simulink平台上验证了该方法是有效可行的。     

高压直流输电线路故障定位研究综述

高压直流输电是我国的重点发展方向之一。快速、准确的高压直流输电线路故障定位对保障高压直流系统运行可靠性、减少停运时间具有重要意义。对目前应用于高压直流输电线路以及柔性直流配电网故障定位的主要技术,包括行波测距法、固有频率法、故障分析法和非精确同步测距法,进行了详细的分析和综述。探讨了不同故障定位技术在高压直流输电线路故障定位应用中的优缺点。结合传感器技术、计算机技术与人工智能技术的发展趋势,对高压直流输电线路故障定位技术的未来发展进行了展望。该研究给高压直流线路故障定位方法的研究者提供了良好的参考。