新型组合式验电器的设计与实现

为设计一款具有接触式与非接触式验电功能的10 kV高精确度验电器,提出一种新型高压验电方法。利用空间杂散电容分压原理和平板电容型电场传感器的电荷感应原理研制出一种10 kV新型组合式验电器。分析了工频电场分布,研究了空间杂散电容的分压原理并推导电场传感器的感应电压计算公式。利用Ansoft Maxwell对多种验电环境下的电磁场进行仿真并进行抗干扰能力分析,同时设计硬件电路和软件程序。在搭建的高压试验平台下进行接触式验电试验和非接触式验电试验。试验结果表明,在高电压输电环境下,非接触式验电的感应电压变化符合电场强度的变化规律,接触式验电和非接触式验电具有较高的验电准确度。     

非接触式无线高压核相器的研制

调研分析了现有核相技术和核相装置,设计了非接触式无线高压核相器技术方案,研制了适用于330 kV及以上电压等级的非接触式无线高压核相器样机,330 kV、750 kV现场进行的核相测试表明该核相器安全简单,性能可满足实际需要     

多电压等级非接触式验电器设计EI北大核心CSCD

为解决传统验电器检测电压等级单一、绝缘性要求高、验电盲区等问题,基于平板电容传感器电荷感应原理设计出一款多电压等级非接触式验电器。分析传感器测量原理并完成结构改进;对不同电压等级、不同回路数、不同排列方式输电线路建模仿真,得到传感器的感应电压;分析同杆架设和线路缺相情况下传感器的抗干扰性,进而确定各电压等级报警阈值范围;完成软硬件功能及APP验电监测平台设计,可实现电路自检、电压等级选择、数据采集与处理、声光报警、蓝牙无线数据传输等功能;最后在高压条件下进行线性度和功能测试试验,试验结果表明,该传感器感应电压与电场强度线性相关系数大于0.99,线性度良好;验电准确率为100%,验电结果稳定可靠。     

基于电场逆问题的D-dot电压传感器的设计与仿真

传感器的小型化和非接触式测量是目前智能电网发展的主流。对采用电场耦合原理和电场逆问题计算的D-dot电压传感器测量进行了分析和研究,提出了改进办法。该方法应用差分式结构,使得传感器能工作在自积分模式下,并具有良好的相频特性和绝缘特性。在传感器特性、自身结构的设计和优化上采用Ansoft Maxwell软件进行仿真论证,制作结构更简单、体积更小、测量带宽更大同时能够抑制非线性负载的感应电压过冲的非接触式电压传感器,最后将改进后的传感器模型在高压试验平台上进行稳态误差和暂态响应试验。试验结果表明,新传感器不仅具有良好的暂态性能,其测得的电压有效值具有较高准确度,较小的相位和幅值误差。     

基于电场逆问题的高压输电线电压传感器技术与试验研究

提出了一种高压电网中电压测量的新方法,通过电场逆问题计算,采用电荷感应原理研制了一种电子式高压输变电设备的新型电压传感器。对工频电场逆问题进行了推导,给出了电压计算流程并设计了传感器初步模型,并在无线长直输电线下进行了电场畸变影响误差分析。最后,在搭建的高压试验平台下对所研发的传感器进行了电场畸变影响的误差分析试验和交流电压测量对比试验。结果表明,在长直导线下的电压传感器受电场畸变影响较小,测得的电压有效值具有较高的精度,传感器测量电压波形失真度小,相位和幅度误差较小。     

基于空间电场效应的高电压测量装置的研究

本文在对一种基于空间电场效应的电容分压器的电场进行计算分析的基础上,讨论了这种新型电容分压器的安装位置与高压探头对地分布电容间的关系,椭球形和圆球形高压探头的电场分布情况以及测量不同电压等级时高压探头球体的最小半径等问题,设计了电容分压器的结构及参数。作为该新型电容分压器的一种应用,设计了一套完整的高电压测量装置。试验表明,该装置具有较好的测量精度和响应特性,信号波形的再现能力较为理想,适用于电力系统中高压输电线路等设备的暂态高电压信号的现场试验测量。     

非接触式暂态电压测量的简化解耦方法

电光式电场传感器频率响应宽,利用其进行非接触式暂态电压测量,与系统没有直接的电气连接,易于安装、维护,但是存在三相电场的耦合问题。为此,提出了简化的解耦方法,该方法适用于500 kV及以上电压等级交流系统的非接触式测量:在500 kV及以上电压等级的变电站内,不同相导体的距离较大,非相邻相的耦合可以忽略不计,现场布置较为对称时,利用测到的三相稳态电场信号的相角、幅值信息即可进行简化的电场解耦。在±800kV祁连换流站交流侧用该方法测得的暂态电压波形和用耦合电容分压器测到的波形重合度高,验证了该方法的可行性。将该方法应用到藏中联网工程的调试中,测得了空载线路合闸暂态电压波形:测得首端站过电压波前时间约为1.5μs,最大过电压倍数为1.74;末端站过电压波前时间约为33μs,最大过电压倍数为1.32倍。     

宽频暂态电场测量装置的研究

暂态过电压是影响电网安稳运行的重要因素之一,对暂态过电压的准确测量具有十分重要意义。为此,基于空间电场效应的测量方式设计了一种宽频暂态电场测量装置。首先,介绍了基于非接触式电容互感器测量电场的原理;其次,完成了外部传感器结构及内部电路设计;最后,在实验室条件下对研制的测量装置进行了工频和冲击电压试验。结果显示,该测量装置的测量误差在5%以内,同时测量装置频率响应在5 Hz～5 MHz间较为平坦,对于工频电压及1. 2μs/50μs的标准雷电全波可有效捕捉。     

一种同频异步核相检测方法及其应用

在分析国内传统核相试验方法存在不足的基础上,提出了一种基于同步基准相位偏移量的同频异步核相检测方法。分析了同频异步核相检测方法的工作原理及实现方法,该方法基本消除了干扰对核相结果的影响。试制出的同频异步核相装置,在上海市电力公司浦东供电公司的应用,验证了该技术可以实现对相同或不同电压等级的电源之间的异步核相。     

基于一次电光效应的非接触式过电压监测传感器

高压电网中过电压的测量对于研究过电压的行为特征和绝缘配合设计具有重要的意义。为了实现高压电网的安全准确测量,采用具有良好一次电光效应特性的铌酸锂晶体设计了无源集成的光电电压传感单元以及使用该单元的非接触式过电压监测传感器。传感器的分压单元由单元自身电容和定值电容并联构成的低压臂电容与高压导线和感应金属板的耦合电容串联构成。光电电压传感单元全光纤连接,只需感应从分压单元引出的较低幅值电压信号,且无需在传感器安装点提供电源。对设计的传感器的各项测试表明:该传感器不仅具有良好的线性工作区,同时在雷电和操作冲击电压下其高频响应精度较高(幅值反算误差3%,响应时间误差0.1μs),适用于各电压等级的过电压非接触无源监测。     

高压电力线路相位无线检测仪的设计

为了检测高压电力线路不同相间的电压相位差,设计了一种根据法拉第电磁感应定律利用限幅电路实现电力线路电压相位信号采集的新检测仪,该检测仪由两个发送装置和一个接收装置组成,发送装置将采集的电压相位信号通过ASK调制电路调制后发送到接收装置,接收装置将接收到的两路电压相位信号解调后分别送到FP-GA,从而实现高压电力线路不同相间电压的相位差和相序的采集。实践证明,该方法使高压电力线路电压的相位差和相序的检测更为方便、安全。     

高压电流互感器运行状态检测新技术及应用

依据差分法的原理、以及电容型高压电流互感器设备主绝缘的结构,结合在电网运行中的网络等效模型,通过两个同类运行设备带电测量值,即相关的3个参量：2台同相位、同型号电容型高压电流互感器末屏地线漏电流、和上述2台设备末屏地线之间的电压测量值,由2次不同时期电压测量值的变化量,判断是否有故障设备,并通过现场实测验证,给出了使用差分方式,对电容型高压电流互感器设备主绝缘电容量带电检测新技术、缺陷诊断新方法,该测量原理和方法,具有检测灵敏度高,抗干扰能力强,使用方便等特点,是开展电容型变电设备运行状态检测工作又一新方法。     

多参量融合的路灯触电事故检测方法研究

针对路灯触电事故发生时触电电流幅值相对较小、且叠加于线缆及灯具的固有剩余电流之中,从而导致其难以准确检测的问题,提出一种多参量融合的路灯触电事故检测方法。该法通过采集路灯系统集总剩余电流、灯具电流和相电压信号的瞬时值,分别计算其中疑似人身触电事故剩余电流分量、随机容性剩余电流分量和负载电流有效值变化率的归一化特征量,进一步利用模糊逻辑器将这些特征量进行融合处理得到人身触电事故综合特征识别系数后,与经验阈值比较从而判别是否有人身触电事故发生。实验和工程应用结果表明,该方法可有效提高路灯照明系统中人身触电事故的识别准确性。     

1000 kV SF_6标准电压互感器的绝缘设计和电场计算分析

特高压电器设计的核心问题之一便是绝缘结构设计。绝缘结构设计能否满足要求,对产品的安全运行至关重要。为此,笔者对1 000 kV SF6气体绝缘标准电压互感器进行了电场有限元分析,通过对多组结果的比较,提出1 000 kV SF6高压电器绝缘设计的要点,并对其他类似结构的特高压电器设计提出了一些浅见。研究发现:对于SF6高压电器产品,改善套管电位分布、降低电场强度的有效方法是设置分压屏蔽,通过合理选择分压比K、加大曲率半径或采用多曲率弧线等方法降低最大电场强度;对类似结构的1 000 kV SF6气体绝缘特高压电器,可利用电容分压原理进行绝缘设计,必要时可设置两个或两个以上分压屏蔽,但分压屏蔽数量的增加会给加工、装配等带来很大难度,需要合理取舍。     

±800kV特高压直流合成绝缘子带电检测技术研究

介绍了谐波电场法在±800 kV特高压直流合成绝缘子带电检测中的应用技术以及基于F040研制出的谐波电场检测仪.实验室和现场测试结果表明:良好绝缘子和故障绝缘子的纵向谐波电场分布规律符合一般意义上的电场法检测原理的要求,谐波电场法能够应用于±800 kV特高压直流合成绝缘子内绝缘缺陷的带电检测,所研制的谐波电场测试仪能...     

基于逆压电效应和模间干涉的电压互感器设计

随着现代高压电力输送系统的发展,传统的电磁式和电容分压式互感器已暴露出越来越多的缺点。光学电压互感器具有体积小、重量轻、频带宽、动态范围大、抗电磁干扰以及良好的绝缘性等优点,已经得到人们的广泛重视。通过数值仿真,对椭圆芯保偏光纤模间干涉强度分布与模间相位差之间的关系进行计算分析并给出三维图,在此基础上设计了一种基于石英晶体逆压电效应和椭圆芯保偏光纤模间干涉原理实现的电压互感器。用有限元法对互感器传感头中的电场分布进行仿真计算,分析了金属电极的形状、尺寸等参数对传感头内电场分布的影响,对传感头进行了优化设计。通过试验对设计的电压互感器进行了可行性研究,表明基于该原理的电压互感器具有较好的精度和线性度。     

Analogs and characteristics of compensated asynchronous machines with different numbers of phases

The disadvantages of three-phase asynchronous motors with short-circuited rotors, which are widely used in practice, are discussed. It is determined that the most significant disadvantage is consumption of two types of electric energy from a network: active energy for conversion into mechanical energy accompanied by inevitable heat losses and reactive energy that is not converted into other types of energy, but is expended on generation of the magnetic field required for electromechanical conversion of energy in an electrical machine. It is suggested to use internal capacitive compensation of reactive power to improve the technical and economic indices of asynchronous machines of both motors and generators. In addition, each phase winding of the asynchronous machine stator is divided into two parts equal in number of turns spatially shifted between each other in the core slots by an angle of 30°. These parts are connected according to the scheme of the rotary autotransformer to the electrical capacity at its output. The change of the spatial position of the stator windings leads to a change in time of the action of the phase angles of their electromotive force and, therefore, of currents and voltages without changing the introduced reactive impedances. Thus, the spatial coordinate of the electrical value is converted into the time coordinate in the electromagnetic circuit with a rotating magnetic field. The combination of this property of the stator windings in accordance with the rotary autotransformer with the action of the electrical capacity at its output creates the effect of internal capacitive compensation of reactive power in an asynchronous machine. The ability to use internal capacitive compensation of reactive power in single-phase asynchronous machines is considered. A method of calculation of the characteristics of compensated asynchronous machines taking into account the change of the magnetizing contour resistance is presented. The advantages of compensated asynchronous motors and compensated asynchronous generators are determined. Recommendations as to their effective practical use are given.     

基于瞬时电压矢量定向的有源电力滤波器补偿电流检测

结合电力系统无功补偿与谐波治理的基本原则,对基于瞬时无功功率理论的传统谐波电流检测方法在有源电力滤波器中的应用进行了简要分析,进而提出了以电网电压为参考基准,以实现各种非线性负载及阻感、阻容性负载向纯电阻性负载转换为目的的负载电流波形和相位治理原则,并详细阐述了基于瞬时电压矢量定向的补偿电流检测方法。该方法克服了传统方法在电网电压畸变时补偿后电流不能跟随电网电压波形的不足,避免了有源电力滤波器补偿电流过大及畸变无功功率倒送电网现象的出现,同时该方法具有频率自动跟踪、相序自适应等特点。最后,通过仿真和样机试验验证了该补偿电流检测方法的优越性。