直流系统电流对绝缘监测的影响分析

直流系统线路对地绝缘电阻下降将造成电流经过大地流入交流系统中性点,从而造成绝缘监测装置(IMD)误报警或漏报警。通过分析,可将直流侧等效为一个戴维南模型,进而推导出直流系统电流对IMD的影响机理。提出通过IMD正反两次注入信号,分别测量系统绝缘电阻值,根据等效电路模型对其结果进行处理,可得到真实系统绝缘电阻值。试验验证了理论分析的正确性。     

PWM整流器中性点电压偏移对小电流接地系统绝缘监测的影响

三相电压型PWM整流器(voltage source PWM rectifier,VSR)是分布式电源接入小电流接地系统的关键设备。通过分析三相VSR开关函数sj的频率扰动,以及直流侧正极和负极对地绝缘状态的改变,得出了中性点电压偏移是影响系统绝缘监测装置(insulation monitoring device,IMD)响应的重要因素。据此,提出基于直流信号注入和Duffing混沌振子分析的三相VSR中性点电压偏移检测方法,该方法以中性点电压的时域平均值及频域分布状态为特征量,通过直流信号注入监测中性点电压的时域平均值,并通过Duffing混沌振子分析判别中性点电压的频域分布状态,由中性点电压偏移引起的特征量变化得出检测结果。实验分析结果表明:由三相VSR直流侧对地绝缘不平衡引起的中性点电压偏移是影响绝缘电阻检测的主要原因,当未发生中性点电压偏移时,IMD的绝缘电阻检测值最大相对误差为4%,而当发生中性点电压偏移时,IMD的绝缘电阻检测值最小相对误差为41%;采用本文提出的方法可有效检测出中性点电压偏移,为提高IMD响应精度提供依据。     

绝缘监测装置在直流电源系统中的应用分析

采用绝缘监测装置校验仪对某绝缘监测装置进行性能测试,并对直流母线对地电压录波,分析了电压波动的原因以及对电网安全运行的影响,提出对绝缘告警门槛值、注入信号幅值、注入信号频率等关键参数的合理设置,能有效防范因直流电源系统接地导致的电网事故。     

直流起励过程中绝缘监测系统对转子接地保护的影响及对策

发电机直流起励过程中转子接地保护可能报警或跳闸,因此通过现场案例分析动作原因。通过分析直流起励过程中绝缘监测系统和转子接地保护构成的回路,推导出转子接地电阻计算公式,计算公式表明转子接地电阻阻值与直流绝缘监测系统的平衡电阻和接地电阻有关。当转子接地保护电阻值整定偏灵敏时,如果直流绝缘监测回路的接地电阻值不足够大,就可能导致转子接地保护报警或跳闸。基于理论分析提出了相应的解决方案。     

基于低频信号法的电动汽车绝缘监测方法研究

随着能源短缺、环境污染问题的日益严重,以及电动汽车技术的高速发展,电动汽车已经走向实用化道路,因此电动汽车的安全问题也尤为重要。介绍了一种新型的电动汽车绝缘性能监测方法,对外加RC回路注入低频交流信号,通过采样电容两端的实时电压值,计算出电动汽车的绝缘电阻值。该方法可以避免直流电源的影响,实现绝缘性能的离线检测。给出了电路原理图,绝缘电阻的计算公式,硬件电路图和算法实现的流程图。通过搭建实际电路板进行测试,证明了该装置能够准确地计算出绝缘电阻值,并及时报警,有效地进行绝缘监测。     

直流系统绝缘监测综合判据

分析了现有的检测直流系统接地故障方法存在的死区,包括绝比监测装置发出接地信号时最大接地电阻值,以及直流系统分布电容对变频控制原理查接故障的影响。建议用综合判据,即通过检测正负极母线电压、检测正负极绝缘电阻、检测支路漏电流来监视及查找直流系统接地故障。基于该判据的样机经现场试运行,性能良好。     

厂站直流系统的接地监测

分析了厂站直流系统绝缘或接地检测所常用的电阻平衡桥法、电压继电器平衡法、切换法、泄漏电流法、超低频短时信号法的工作原理及存在的问题,并提出了采用开关切换法和超低频短时信号法的直流系统绝缘监测装置,具备技术先进、性能完善的优点,更能满足发电厂、变电站直流绝缘监测和接地报警的要求。     

一起变电站直流接地故障的快速处理

正变电站直流系统的接地故障绝大部分发生在户外或一次机构内部运行环境相对比较差的区域,大多伴随有异常信号。对信号进行分析,运行人员可以快速定位直流接地范围。1 故障现象110 kV变电站站用220 V2号直流系统负极接地告警。运行人员现场检查直流系统绝缘监测装置,报24号支路"110 kV GIS控制电源2"接地,负极对地绝缘电阻值为5.75 kΩ(220 V站用直流系统的绝缘电阻值低于30 kΩ告警值)。测量负极对地电压为26.5     

核电厂核岛直流系统绝缘检测的探讨与实践

以某核电厂1,2号机组直流系统为例,阐述了直流系统母线绝缘监测仪的工作原理,以及便携式绝缘检测仪的工作原理与应用,并根据部分绝缘监测报警记录的分析,总结出电厂48 V直流系统发生绝缘故障的一些规律和特点,提出并施行了改进措施,确保了48 V直流系统的稳定运行。     

直流系统绝缘监测装置的改进设计

介绍了一种用集成芯片组成的电压比较型直流系统绝缘在线监测装置,它是通过检测比较正极和负极对地电压值,发光二极管直接显示是正极接地,还是负极接地并报警。该电路简单、实用、可靠。     

基于三电平SVPWM调制的Vienna整流器中点电压均衡控制

Vienna整流器的中点电压振荡问题会造成直流侧电容电压分布不均,导致交流侧输入电流波形畸变,开关器件承受电压不一致而损坏等问题。针对Vienna整流器中点电压不平衡的问题,研究了三电平空间矢量调制对Vienna整流器中点电压产生的影响。首先介绍了Vienna整流器的工作原理,然后分析了空间矢量对中点电压的影响,并基于SVPWM调制提出了一种中点电压波动的抑制策略。最后,搭建了15 kW实验样机,验证了所提控制策略的有效性,解决了中点电压不平衡的问题,明显改善了输入电流波形质量。     

基于单周期控制的三相VIENNA整流器中点电压平衡控制策略

三相VIENNA整流器作为三电平Boost型中点箝位NPC(neutral point clamped)结构变换器,其具有所需开关器件少、功率因数高、开关管电压应力小和控制环节简单等特点,具有较高的研究价值。而中点电位波动是NPC结构变换器固有的问题,以单周期控制的三相VIENNA整流器作为研究对象。对其直流母线电压利用率较低和中点电压交流波动的问题进行建模分析,提出了在单周期控制基础上加入中点电压平衡控制环,不仅可以基本消除中点电压波动,而且可以提高直流母线电压利用率。最后通过仿真验证了所提控制策略的正确性。     

三电平PWM整流器双环控制技术及中点电压平衡控制技术的研究

该文在建立了三电平PWM整流器系统数学模型的基础上,比较了三电平PWM整流器模型与直流电机模型的相似性,基于对控制对象的状态反馈解耦,提出把直流电机的双闭环控制应用于三电平PWM整流器中,使三电平PWM整流器具有良好的动态性能和稳态性能,并且保证输入电流波形正弦性好,实现了单位功率因数。同时,针对三电平PWM整流器所固有的直流侧电容中点电压平衡问题,提出根据每相输入电流方向和中点电压波动方向来优化选取冗余的正小矢量和负小矢量,实现中点电压平衡控制的方法。最后通过实验验证了双环控制器和控制中点电压方法的可行性和有效性。     

三电平脉冲宽度调制整流器定频直接功率控制

在传统的直接功率控制和电压定向控制的基础上,给出了三电平脉冲宽度调制整流器的数学模型,提出了一种固定开关频率的三电平脉冲宽度调制整流器直接功率控制方法。该控制结构为直流电压外环、功率控制内环,实现了有功功率和无功功率的动态解耦,且采用空间电压矢量调制,开关频率固定,简化了滤波器的设计。仿真结果表明,该控制方法能保证中点电位平衡、网侧电流谐波小,具有良好的动、静态性能,实现了单位功率因数运行。     

变压器中性点串小电阻抑制直流偏磁的研究

高压直流输电单极或双极不对称运行时,直流入地电流会使接地极附近的交流变电站地电位升高,从而导致直流电流侵入中性点接地的交流变压器,产生的直流偏磁将影响变压器正常运行。针对直流偏磁现象,提出了变压器中性点串接小电阻的方案,利用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC对接电阻后的交流输电网络进行建模,仿真分析了该方案的抑制效果,以及工频过电压和雷电过电压对中性点绝缘的影响,给出了串接电阻的建议值。研究结果表明:变压器中性点串接合适阻值的小电阻可以简单而有效地抑制直流偏磁电流,随着电阻值的不断增大,电流的衰减效果并不明显;故障情况下串接电阻后会抬高中性点的电压,建议取值的小电阻能够承受短时工频过电压和冲击过电压,不会对中性点的绝缘造成影响。     

小矢量合成虚拟矢量的三电平整流器脉宽调制

根据三电平整流器的数学模型,直观地分析了三电平整流器直流侧中点电位与电压矢量的关系.提出了一种小矢量合成虚拟矢量的脉宽调制策略,该策略采用小矢量合成虚拟中矢量,使直流侧中点电位的平衡度和平衡能力大大提高,特别在整流器启动等电流变化剧烈的场合.通过调制模式对整流器性能进行分析,对三电平整流器装置的产品化有实用价值.系统仿真验证了该方法的正确性.     

适用于二极管钳位型三电平有源滤波器的母线电压数字控制方法

传统两电平有源电力滤波器(active power filter, APF)由干功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变换器得到了广泛的应用。对三电平APF进行研究,提出一种母线电压闭环数字控制策略。在同步旋转dq坐标系下,将三电平APF母线电压控制系统分为电压外环和电流内环2部分。在电压外环中,采用自适应滤波器求出直流侧电压平均值,采用PI控制器产生有功指令电流维持直流侧电压恒定。在电流内环中,针对三电平APF直流侧中点电位不平衡问题,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行仔细研究,提出一种简单的中点电压平衡控制策略,只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现APF中点电位平衡控制。实验结果表明了所提出算法的正确性和有效性。     

三电平整流器弃用中矢量的对称三区电压矢量调制策略

根据基于目标控制的三电平PWM整流器的数学模型,详细分析了三电平各电压矢量对直流侧中点电压的影响,提出了一种弃用中矢量的对称三区的电压矢量调制策略。对该法在不同调制模式下整流器的性能进行了深入仿真研究。该方法电压矢量分区少,算法简单。由于弃用了中矢量,电压矢量调制策略本身的直流侧中点电压达到了自平衡。仿真和实验结果表明,三电平PWM整流器性能稳定,功率因数高,方法正确有效。与传统调制策略相比,当网侧电流幅值变化较大时,该方法的直流侧中点电压平衡效果仍然很好。     

三电平PWM整流器中点平衡控制技术的研究

研究了三电平PWM整流器优化设计问题,由于在流侧中点电压不平衡,引起输出波形质量不好,系统不稳定。为了解决中点平衡问题,分析了造成中点电压不平衡的原因以及小矢量对中点电压的影响。针对小矢量引起中点电压不平衡,提出了一种基于9段式与7段式混合调制的矢量调制方法。在该方法中,对小矢量未能成对参与调制的扇区,根据中点电压的大小选择采用9段式的矢量调制方法或7段式的矢量调制方法。在9段式矢量调制算法中,有两对小矢量参与调制,选择作用时间长的那对小矢量,结合时间分配因子,重新分配时间。最后采用Matlab软件搭建模型,对中点平衡算法进行仿真,实验结果验证了该算法对中点电压平衡控制的有效性。     

三电平PWM整流器双闭环控制系统的研究

在三电平PWM整流器数学建模的基础上,通过电流电压的双闭环控制,达到了有功无功解耦控制的效果,实现了网侧单位功率因数。针对三电平变换器中直流母线电容电压平衡问题,给出了解决方案。实验结果验证了该控制方案的可行性,可有效保持直流母线电压的稳定,使其具有电流谐波含量低、动态响应性能好、抗干扰能力强等优点,具有很强的实用性。