大尺度电气设备宽频特性时域测量方法

宽频特性测量作为设备宽频建模的基础,具有重要研究价值。大尺度电气设备宽频特性时域测量需要长距离的测量引线,这不但会降低波形质量,还会带来引线误差。根据现场测试需求,提出了一种大尺度电气设备宽频特性时域测量方法,该方法引入同轴电缆作为时域脉冲法测量引线,基于同轴电缆两端屏蔽层接地,消除周围环境对测量结果的影响,同时利用"开路、多负载校验"公式,补偿长距离测量电缆对测量结果的影响。利用该测量方法在实验室对电阻、电感、电容器和10 kV变压器的宽频特性进行了测量。测量结果表明,该方法通过测量电缆首端电压、电流,能够比较准确地得到待测设备的宽频特性,大大提高了时域方法测量大尺度设备宽频特性的可操作性和便捷性,具有一定的实用价值。     

基于遗传算法的电力电容器宽频建模方法

提出一种基于遗传算法的电气设备宽频建模方法。首先,针对以往常用的基于矢量匹配法的建模方法的局限性,提出自己的建模思路;其次,利用矢量网络分析仪对某型号电容器的宽频阻抗进行测量;然后,提出特殊的等效电路模型来表征所测量设备的阻抗特性。用多条RLCG支路并联电路等效被测量设备的阻抗特性,且并联支路数可变;利用测量到的阻抗特性中的一些特殊点推导出遗传计算的初始解,经遗传算法多次迭代求出最优解得到所测量电容的宽频模型,利用EMTP进行时域仿真,证明所建模型为稳定模型。     

互感器宽频传递特性的散射参数测量法

为了建立互感器的宽频电路模型,准确预测变电站内由开关操作对二次设备形成的传导干扰,需要先知互感器的宽频传递特性。本文提出测量电压互感器宽频传递特性的散射参数方法,并对测量结果进行级联分析,消除引线误差,最终得到该互感器的散射参数。测量结果表明,该方法与脉冲法的测量结果一致,且测量结果信噪比高、范围宽,方法简单快捷。     

基于散射参数测量的单口无源设备宽频建模

单口无源类设备如电抗器、电容器等在电力系统中有着广泛的应用,发展单口设备的宽频等效电路建模方法,是研究电力系统电磁兼容以及过电压分析等问题的基础。采用一种快速等效电路建模方法,基于设备端口散射参数的测量,从设备的宽频阻抗特性出发得到设备的宽频等效电路模型,并引入数学优化算法进一步对模型参数加以优化。最后,在100 Hz~30 MHz的频率范围内建立实际电抗器宽频电路模型,并比较模型与实际设备在频域以及时域的相应特性,验证了该方法的可行性。     

基于LM法的换流站关键设备宽频建模方法研究

直流输电系统换流站存在多种产生或传输谐波的电气设备,建立适用于仿真研究的换流站宽频模型十分重要。传统建模方法较为复杂,且不适用于低阶等效模型。因此,基于元件物理模型和阻抗特性,利用列文伯格-马夸尔特算法求解宽频模型参数、拟合阻抗特性曲线,并简化了宽频模型。然后据此建立了晶闸管、平波电抗器和换流变压器等换流站关键设备的宽频模型,验证了该方法的正确性。最后,将元件宽频模型等效电路应用于仿真模型,仿真对比表明宽频模型相比于理想模型,5次谐波幅值减小约基波的1.7%~1.8%,并且简化宽频模型可以加快仿真速度。     

特高压CVT电容分压器的宽频建模

特高压电容式电压互感器（CVT）作为特高压电网中重要的一次设备,其电容分压器承受着来自电网的特高电压,建立特高压CVT电容分压器的宽频模型对研究其过电压分布具有重要的意义。通过网络分析仪测量特高压CVT电容分压器的宽频阻抗参数,然后利用矢量匹配法对测量到的宽频阻抗参数进行有理函数逼近,再通过电路综合理论得到特高压CVT电容分压器的宽频等效电路。通过对2台电容分压器的测量和建模结果进行对比分析可知,该方法适用于建立特高压CVT电容分压器宽频等效电路模型。     

双模式扰动下新能源发电装备的宽频带序阻抗在线精确测量方法

宽频带阻抗测量是验证及修正新能源发电装备宽频带阻抗模型的重要方法。当待测新能源并网逆变器阻抗与电网阻抗在测量频段内的相对大小改变时,仅采用单一的电流并联注入型阻抗测量系统或者单一的电压串联注入型阻抗测量系统不能精确地测量该待测装备的宽频域(10Hz～10kHz)阻抗。该文首先分析了单一电流扰动或单一电压扰动注入方式下宽频带阻抗测量精度不高的主要原因;然后,以新能源并网逆变器的阻抗测量为研究对象,提出了双模式扰动下新能源发电装备的宽频带序阻抗在线精确测量方法,实现电网阻抗高于待测装置阻抗时注入电流扰动、电网阻抗低于待测装置阻抗时注入电压扰动的工作模式,使扰动高比例分布在待测装置侧,提高了阻抗测量精度;最后通过对阻感负载及新能源并网逆变器的阻抗在线测量,验证所提双模式扰动注入方式下阻抗在线测量方法的有效性。     

基于K-ESPRIT的快速宽频测量方法

随着电力系统中电力电子装置渗透率越来越高,电气量的宽频特性越来越显著,并引发了新的涉网稳定问题,对电力系统信号的监测频带范围和响应速度提出了新的要求。因此,提出了一种快速宽频测量方法,实现了宽频信号的快速跟踪与高精度测量。利用空间谱估计的"超分辨率特性"实现了短时间窗的宽频测量。为提高算法在低信噪比条件下的稳定性,提出了基于峭度的信号频率成分数估计方法,保证了测量精度。最后,在硬件上实现该方法,通过仿真测试、硬件测试以及现场测试,验证了所提方法的有效性。     

基于黑箱理论与传统等效电路的无源元件建模方法

电力电子装置中开关器件在开通和关断过程中会形成宽频带的电磁干扰,如何建立相关器件的宽频等效电路模型尤为重要。提出一种将黑箱理论与传统等效电路相结合的宽频电路建模方法。该方法对测量所得阻抗与传统等效电路所得阻抗进行求差运算获取黑箱模型阻抗,通过矢量匹配方法对该阻抗进行有理函数逼近,应用阻抗综合理论建立等效电路。基于该方法,分别建立了高压直流输电换流阀组件内的水冷电阻、阳极电抗器以及电容器的宽频等效电路。结果表明,该方法既保留了传统等效电路参数的意义,又考虑了高频情况下器件的频变效应,能够应用于电力电子系统内无源元件的宽频建模。     

特高压电容式电压互感器阻抗测量及参数灵敏度分析

为改善特高压电容式电压互感器(CVT)的工艺结构,提高其瞬态性能和可靠性,研究了其宽频阻抗特性的测量和建模方法。首先,通过不同的测量方法获得了压接型和焊接型工艺结构的1 000 kV特高压CVT电容分压器的宽频阻抗特性,并相互验证了测量方法的有效性;其次,基于特高压CVT电容分压器的宽频阻抗测量数据,建立了具有物理意义的宽频等效电路模型,通过宽频阻抗仿真结果与测量结果的比较验证了模型的正确性和有效性;最后,定义了评价CVT性能的网络函数,并对特高压CVT电容分压器的蓄积电阻与蓄积电感、电容器电容与电导、均压环对地电容等电路参数进行了灵敏度分析,为特高压CVT的优化设计、瞬态分析和工艺改进等提供了依据。     

硅钢叠片在宽频三轴正交激磁条件下的磁特性模拟方法研究

针对硅钢叠片的工作磁通频率高于工频时磁特性计算不准确的问题,开展了宽频(20Hz~1k Hz)激磁条件下的磁特性测量和建模。建立了硅钢叠片的线性涡流场解析模型,该模型在低磁场激励下有效预测硅钢片宽频磁特性;在高磁场激励下,提出一种考虑多涡流域和非线性的瞬态电磁有限元方法。该方法模拟了二维硅钢片材料,隔离了叠片铁心二维平面内多个涡流区域,计算了硅钢叠片的宽频磁化曲线。最后,利用三轴正交磁特性测量装置对硅钢叠片进行综合磁特实验。比较实验结果与数值模拟结果验证算法的有效性。     

高压直流换流站换流系统宽频建模研究

高压直流(high voltage DC,HVDC)换流站电磁骚扰主要由阀体内的晶闸管在周期性的导通和关断过程中产生。该骚扰中的高频分量通过辐射和传导2种形式可能会对换流站内的通讯设备、保护与控制系统和载波系统以及换流站附近的无线电台站等产生影响,所以,建立换流系统的宽频等效电路模型对该骚扰进行计算和预测,研究其时频特性是进行干扰机理分析的前提条件。该文给出了HVDC换流站各主要设备的建模方法及其等效电路,包括阀组件、换流变压器、平波电抗器、滤波器等。其中,阀组件内各元件的阻抗通过网络分析仪测量,然后通过矢量匹配进行零极点提取,最后通过布隆法进行网络综合得到阀组件各器件的宽频等效电路。应用有限元方法计算了阀塔以及散热片的寄生电容参数。以阀塔作为整体,基于PSCAD/EMTDC建立了HVDC换流站换流系统宽频仿真模型。在此基础上,研究了传导电磁骚扰特性。计算结果和测量结果的比较,验证了该文建模方法的正确性。     

零阻抗支路在短路故障计算机分析中的应用

提出了将电气设备(如断路器等)用一条零阻抗支路模拟的短路电流计算方法.该方法利用零阻抗支路特点,结合定结构和变结构短路电流计算方法,能够直接求出在电气设备两侧分别发生短路时,通过电气设备(如断路器)的短路电流,从而合理地解决了传统的故障分析方法不能直接求出流过设备的短路电流的问题.实践证明,该方法使电气设备选择和继电保护整定计算实现计算机化更容易、更高效.     

电晕放电初始电流的宽频测量方法

为得到试验导线电晕放电产生的初始电流特性,提出了一种新的电晕笼实验方案和电晕放电初始电流的宽频测量方法。在新实验方案中,电晕笼笼体对地绝缘并施加试验电压,电晕笼试验导线两端分别经阻抗过渡导线、同轴电缆、并在同轴电缆末端端接匹配阻抗接地,有效解决了传统电晕笼试验导线的宽频阻抗匹配,实现了对电晕放电初始电流的宽频测量。而且,由于新方案中测量在地电位进行,比传统方法具有更高的安全性和可操作性。在单点电晕放电实验平台上利用新方法获得了电晕放电的初始电流脉冲波形,并通过实验和仿真方法,研究了同轴电缆末端连接不同端接阻抗对电晕电流波形的影响,仿真结果和测量结果吻合,检验了该方法的有效性和准确性。此外,还进行了新方法和传统方法的对比实验,研究了试验导线高电位与低电位两种方式下的电晕放电初始电流的等效性,研究表明,试验导线在两种带电方式下电晕放电时的初始电流脉冲波形的各项特征指标具有一致的统计值和概率密度分布,进一步为该方法的有效性提供了依据。     

多绕组中频变压器宽频建模方法

多绕组中频变压器是张北柔性变电站DC/DC变换环节的核心设备。由于缺乏适用于大容量DC/DC变换器的多绕组中频变压器仿真模型,难以对变换器在中高频率下的运行特性进行准确分析。该文建立了多绕组中频变压器的宽频模型,并提出了寄生电容参数的实验提取方法。基于端口阻抗特性测量,即可完成寄生电容参数的有效提取。利用张北柔性变电站示范工程中用的4绕组中频变压器样机验证了所建宽频模型与参数提取方法的有效性。在此基础上,通过仿真与实验研究了多绕组中频变压器传输额定功率时的电压、电流传输特性,结果表明在高频下必须考虑变压器寄生电容的影响。     

基于宽频振荡稳定约束的风电接入容量分析

风电的大规模接入可能引发严重的宽频振荡。宽频振荡与风电场的容量、接入点阻抗以及机组的运行工况等密切相关。文章采用阻抗模型方法分析风电并网系统的宽频振荡特性,明确宽频振荡约束下的风电接入容量与电网阻抗之间的关系。首先,建立了风电机组的全工况阻抗模型,该模型以风电机组端口工频电压和输出电流为变量;然后,基于全工况阻抗模型分析了风电机组输出功率、接入点短路比等对风电并网系统宽频振荡的影响;进而,分析了风电场容量与接入点之间的关系,为风电场的建设和运行提供参考;最后,通过时域仿真验证了全工况阻抗模型分析结果的准确性。结果表明,基于全工况阻抗模型可以确定在不同电网条件下考虑宽频振荡稳定时风电场的最大接入容量。     

兆瓦级宽频带阻抗测量装置设计及其控制方法

为了测量新能源发电基地内大型光伏、风力等新能源发电装备的频域阻抗特性,提出了一种兆瓦级宽频带阻抗测量装置设计及其控制方法,该测量装置可接入35kV待测新能源并网发电系统,测量频宽为10Hz~1kHz。首先分析了阻抗测量的基本原理并推导了待测系统在dq坐标系下的阻抗矩阵计算公式;然后介绍了所提阻抗测量装置的总体设计方案,并重点分析了电压扰动注入单元各部分的设计,包括功率子模块设计、LC输出滤波器设计和耦合变压器设计;电压扰动注入单元采用多功率子模块级联的结构,各功率子模块由三相不可控制整流、高频隔离DC/DC变换器和单相H桥模块先后串联构成;根据兆瓦级宽频带阻抗测量装置高压大容量和宽频带输出的要求,针对电压扰动注入单元提出了一种级联H桥模块调制比固定,通过实时调整高频隔离DC/DC变换器的输出电压来控制扰动注入单元输出电压幅值的控制方法,该方法输出电压畸变率低且控制简单可靠。最后,Psim仿真验证了所提阻抗测量装置设计和控制方法的有效性。     

特高压电容分压器宽频无源等效电路建模方法

为了提高特高压电容式电压互感器的瞬态性能,分析其在较宽频域内的分压特性,以某公司生产的1 000 kV特高压电容分压器为实验对象,进行了特高压电容分压器阻抗的测量,建立了特高压电容分压器的宽频等效电路模型。首先,测量特高压电容分压器的阻抗;其次,基于测量得到的数据结合矢量匹配法和电路综合理论,建立了特高压电容分压器的宽频等效电路模型,并利用模式搜索算法对等效电路进行无源修正;最后,利用所建立的模型,分析特高压电容分压器在不同频率下的分压特性,为合理设置均压装置以及改善特高压的制造工艺提供理论依据。     

计及电压测量特性的MMC中高频阻抗建模及稳定性分析

在建立MMC阻抗模型时,现有研究未计及电容式电压互感器(CVT)测量特性对MMC阻抗中、高频段的影响,可能会降低柔性直流输电系统稳定性分析的准确度.以渝鄂柔直工程南通道单元为研究对象,在分析杂散电容对500 kV速饱和型CVT测量特性影响的基础上,基于多谐波线性化原理提出了一种计及CVT宽频测量特性的MMC阻抗模型建立...     

可控测量频带的牵引供电系统频域阻抗测量方法

牵引供电系统中,常发生因机车谐波电流注入与牵引供电系统谐振点频率相匹配,出现严重的谐波谐振问题。阻抗特性能精确反映出系统谐振点,因此急需发展频域阻抗测量技术。该文基于谐波激励方式,提出一种可控测量频带的牵引供电系统频域阻抗测量方法。利用鸟鸣脉宽调制信号(chirp pulse width modulation,chirp-PWM)驱动大功率谐波激励电路,只需一次扰动实验便能在牵引供电系统中产生所设定频带内的宽频谐波激励,根据响应电压、电流信息可计算获取设定频带内的阻抗信息。此方法充分减小传统基于扫频法测量阻抗的测量时间,且谐波激励电路结构简单,控制信号易于得到,测量频带可控。可为开发牵引供电系统频域阻抗测量装置提供重要参考。