比较式光学电流互感器的信号解调

长期稳定性是光学电流互感器(OCT)实用化的关键问题之一.比较式OCT在传统OCT的基础上,引入永磁体产生的恒定磁场作为参考磁场,通过将被测电流磁场与参考磁场相比较得到最终的电流测量结果,实现了对光学传感头的Verdet常数和线性双折射的同时补偿,使OCT的实用成为可能.针对新的传感头结构,设计了全新的双光源双输出信号解调方式以及基于此原理的信号解调系统.初步的线性度试验结果验证了该解调方式的正确性,同时也表明所设计的比较式OCT满足IEC标准规定的0.2级电子式电流互感器的精度要求.     

GMM-FBG光纤电流传感器结构优化及温补模型

为解决FBG中心波长和GMM磁致伸缩系数温度敏感而影响GMM-FBG光纤电流传感器交流响应灵敏度和准确度的问题,提出在GMM-FBG传感模型中引入温度参数校准电流输出值的方法。依据法拉第电磁理论,采用有限元分析方法设计提高GMM磁耦率和均化磁场分布的磁路结构。构建波长解调系统实验平台,测试温度在20～70℃范围传感器不同电流对应的波长响应幅值,实验研究表明:GMM-FBG电流传感器灵敏度随温度升高而下降,且与被测电流值大小正相关。在分析传感器温度响应特性基础上,利用数学拟合方法建立了具有温度补偿系数的GMM-FBG电流传感数学模型,且将该模型用于40℃时60 A电流检测实验,电流检测准确度提高了4. 8%。     

无源无线SAW传感虚拟仪器系统设计及性能分析

本文介绍了一种采用声表面波谐振器作为传感器的虚拟仪器系统.该仪器系统采用虚拟仪器技术取代部分传统仪器,引入数字信号处理方法和反馈控制,通过无线激励查询传感信号,提取信号特征并显示测量结果.系统提高了测量精度和测量距离,可进行多种参数的测量,能够自动捕捉被测参量并跟踪其变化.     

电力电容型设备的绝缘介质损耗在线监测系统的设计

设计了一种采用C8051F单片机作为主控制器的电容型设备绝缘缺陷在线监测系统。该系统通过对交流电压,电流信号进行同步采样完成对介质损耗的计算,实时反映被测设备的绝缘情况。同时对系统的结构组成,软件设计以及网络接口设计做了详细的阐述。联调结果表明:在被测信号频率小于6 kHz的情况下,该系统具有较高的精度与准确性,可以快速针对频率波动对采样频率进行修正,达到了绝缘缺陷监测的目的。     

基于FARADAY旋光镜的光学电流互感器分析与试验研究

为解决全光纤电流互感器因采用相位调制器、性能要求高的电子元器件以及复杂的调制解调算法等导致其成本高的问题,提出了一种基于法拉第旋光镜(faraday rotation mirror,FRM)的光学电流互感器(optical current transformer,OCT)方案;分析了该OCT的电流传感原理以及信号获取方法,试验研究了其电流测量精度和温度性能、谐波准确度以及振动特性,试验结果表明其满足5P20的要求,在-40～+50℃范围内,光纤传感环对该OCT系统误差影响不超过0.75%;OCT光纤传感环在承受10g的加速度冲击过程中,系统无异常信号输出。研制的该OCT主要技术指标满足中高压交流输电系统中保护级电流互感器的精度要求,可用于架空线—电缆混合线缆故障区域判别电流测量、分接开关故障电流监测等。     

用于电子式电流互感器的压频变换积分新方法

针对目前电子式电流互感器的积分器难以准确反映故障电流暂态过程和传感头需要采样同步信号的问题,提出了压频变换积分新方法.传统压频变换方法可获得压频变换输入端的信号波形,而积分新方法通过压频变换电路、脉冲计数器和微处理器的配合,对计数器的计数值进行处理后可获得输入信号的积分波形,即被测电流波形,从而免去当前电子式电流互感器所用的积分器和采样同步电路.原理推导和仿真结果表明,所提出的压频变换积分新方法能同时实现理想积分和模数转换,并且模数转换方法具有传统压频变换方法难以同时获得的高分辨率和高采样率.     

考虑直流干扰条件下的变电站二次直流系统故障检测新算法

线性正弦跟踪器(linear sinusoidal tractor,LST)对于特定频率信号具有良好的幅频和相频特性,注入信号法的直流接地故障检测易受支路分布电容的影响。本文提出了一种基于离散LST算法的改进型变电站二次直流接地故障检测算法,分析了检测系统等效电路数学模型,将LST算法经过旋转变换,直接分离出LST算法检测到的交流电流信号中电阻电流以及对地等效电容电流值,通过对待测信号一阶微分滤除直流分量,调节跟踪器参数,分离出特定频率待测交流信号,根据接地电阻以及等效电容计算公式得到各支路接地电阻及对地电容。仿真结果表明,该算法能够克服分布电容对检测结果的影响,准确检测出接地故障。     

高速实时信号检测系统

文中介绍用于高速运动物体实时速度信号检测的系统.该系统以精密电流传感放大器MAX471作为检测电路的传感部分,并针对测速过程中所可能出现的干扰及速度变化的特点,提出排除异常点的方法.试验结果表明,该系统的定时误差≤0.1ms,可实现高精度、实时的速度信号测量.     

基于压缩传感理论的绝缘子泄漏电流数据压缩

绝缘子泄漏电流数据量大,给监测系统数据存储和传输带来巨大的负担.针对这个问题,提出基于压缩传感理论(Compressed Sensing,CS)的数据压缩方法,CS将采样与压缩合并进行,少量采样就能很好地恢复信号,不仅降低对硬件要求,而且提高压缩效率.将泄漏电流信号进行小波变换的稀疏分解,然后对稀疏的泄漏电流信号进行高斯测量编码,最后应用正交匹配追踪算法(OMP)重构信号.实验结果表明,对绝缘子泄漏电流进行CS数据压缩具很高的压缩比,恢复的信号也比较理想.     

微机测控系统中的信号预处理技术

本较详细地介绍了在计算机控制的设备和系统中，为了实现被测对象与测试设备或系统之间的相互连接，对输入信号采取的几种典型的预处理方法。这些方法用于量程范围很宽双端浮地的模拟交流信号，模拟直流信号和数字脉冲信号的测量都取得了理想的效果。     

Steady-state Analysis of Voltage Source Converter (VSC) Connected to Weak AC System and Optimal Control Strategies

The power transfer limitation of voltage source converter (VSC) connected to weak AC system is restricted by three main elements: steady-state characteristic, small signal stability, and transient stability. In this paper, according to steady-state analysis, constraint condition and mathematical model of VSC system are established to figure out the appropriate operating point. A novel outer-loop control diagram is proposed. Meanwhile, a small signal model of VSC system is established. Based on participation factor analysis, the dynamic performance of phase-locked loop (PLL) have significant impacts on the system stability assessment. Therefore, an advanced PLL control appending damping factor is proposed. Simulations validated the following conclusions: 1) The optimal AC voltage of point of common coupling is associated with the equivalent AC system voltage, impedance, and the current limitation. The novel outer-loop controller can enhance the power transfer limitations. 2) The small signal stability of VSC can be enhanced by appending an alternative damping factor control on PLL. The advanced PLL has robustness which can endure a great active power disturbance in AC system. Simulations and calculations have been performed to validate the findings.     

风电经架空柔性直流输电线路并网的交直流故障穿越技术

针对永磁同步风电机组远距离大规模并网的问题,研究了采用半桥型模块化多电平换流器(MMC)和直流断路器(DCCB)进行架空直流输电的并网方案。但架空线路故障率高,在发生直流侧故障、网侧交流故障时,基于MMC的高压直流(MMC-HVDC)系统保护装置会动作,导致MMC闭锁,不能不间断运行。为解决MMC-HVDC穿越交、直流故障的问题,基于DCCB和耗散电阻,提出了一种MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越方案。在故障发生后,通过设计DCCB风电场侧MMC降压协调控制策略,以及高压直流侧耗散电阻和风电场侧制动电阻间的控制策略和配合方案,实现了MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越。最后,通过PSCAD/EMTDC下的多组仿真,验证了上述交直流故障穿越方案的有效性和正确性。仿真结果表明,所设计的穿越方案能够使MMC-HVDC系统在不闭锁MMC的前提下,安全穿越故障期;在故障清除后,系统快速恢复到正常运行状态。     

基于互补策略的新型单周控制有源滤波器

介绍了单周控制有源滤波器的原理，针对经典单周控制有源滤波器存在的诸如电流直流分量问题、局部稳定问题等，提出了单周控制有源滤波器的互补控制策略、电流直流分量负反馈策略和两路信号差值积分负反馈策略。新控制策略的采用彻底克服了经典单周控制有源滤波器的电流直流分量问题，实现了单周控制有源滤波器的全局稳定，并消除了电流交越失真，使得具有诸如无须参考信号、检测量少、控制简便、波形质量高、动态跟踪性能好、抗干扰能力强等显著优点的单周控制有源滤波技术达到实用化程度。实验结果证实了所述控制策略的有效性。     

单相接地故障下MMC入网电流耦合机理分析及小信号建模

电网侧发生单相接地故障会造成交流电压一定程度的跌落,此时可通过注入无功电流使模块化多电平换流器(MMC)系统实现故障下的低电压穿越。但接地阻抗会影响整个系统的拓扑结构,使各序网络之间相互耦合,因此对该条件下MMC系统的建模和稳定性进行分析至关重要。文中首先建立单相接地故障下MMC系统交流侧等效模型,并分析混合注入双序无功电流后的故障穿越过程。然后,基于MMC内部子模块电容电压和桥臂电流的动态特性建立MMC系统的小信号模型,并在分析系统失稳机理的基础上,利用根轨迹法分析阻抗参数和电流耦合对MMC系统小信号稳定性的影响。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建21电平MMC仿真模型,仿真结果表明,电网阻抗减小或接地阻抗增大使得系统趋于不稳定,负序无功电流注入使得正序无功电流稳定区域增大。     

考虑谐波耦合特性的LCC-HVDC换流站小信号建模

谐波间的耦合作用关系着系统的动态稳定性能,为在对电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)系统数学建模时考虑该动态耦合过程,提出了基于12脉波换流器的开关函数理论与指数傅里叶级数相结合的LCC-HVDC小信号谐波状态空间(harmonic state space,HSS)建模方法。该建模方法不仅考虑了谐波的相互耦合作用,具有较高建模精度,同时也揭示了换流站处于不同运行模式下,交/直流侧谐波通过换流站传递到直/交流侧的动态耦合机理。最后,通过PSCAD电磁暂态仿真结果与小信号模型计算结果的对比,验证了文中提出的LCC-HVDC系统小信号HSS模型的有效性及内部谐波动态分析的正确性。该研究结果还为系统稳定性评估与参数优化奠定基础。     

高压直流定无功功率交流故障恢复方法

高压直流系统无功功率动态特性与直流控制强相关,对受端交流系统故障电压恢复特性具有显著影响。为此,研究了直流控制与无功功率动态特性的相互作用关系及其对故障恢复的影响。首先,分析受端交流系统故障时直流系统固有的无功功率动态特性,在此基础上,研究直流电流指令值、交流母线电压与无功功率交换量之间的动态相关性,提出低压限流功能的替代方案。接着,针对交流母线电压的不同故障水平,进一步研究了交流系统与换流站在不同交流电压水平下的无功功率交换能力。最后,仿真验证了在对称故障下所提替代方案能够提升交流故障支撑能力,改善系统的故障恢复性能,降低系统恢复过程中发生换相失败的概率。     

金属氧化物避雷器交流老化试验无人值守监控系统

针对以往试验系统的不足,设计了金属氧化物避雷器交流老化试验无人值守监控系统。该系统采用了数字信号处理器(DSP)和可编程序控制器(PLC),保证了数据测量和处理的实时性和可靠性。在系统结构上采用集散式控制系统(DCS)思想,将整个系统分为3层,各层职能明确且能独立工作,极大地提高了系统运行的科学性和安全性,同时也降低了系统的维护成本。试验结果证明,该系统不仅在测量精度上有显著提高,而且试验过程中出现的任何问题都有追溯性,实现了真正意义上的无人值守。     

无传感器电流型控制开关电源斜坡补偿研究

本文首先介绍了几种常用的开关电源电流检测方法,并分析了这些电流检测方法的不足之处.在此基础上,本文重点介绍了不需要电流检测电路的无传感器电流型控制方法.通过以Boost变换器为例对无传感器电流型控制原理以及无传感器电流型控制的斜坡补偿问题进行的详细分析研究发现,对控制环路中的误差放大器输出信号提供具有适当斜率的补偿斜坡,可使系统获得更优的环路稳定性.     

基于直流电压注入的永磁同步电机定子绕组温度在线估计

提出一种新的永磁同步电机定子绕组实时温度在线估计方法。该方法无需温度传感器,也无需改变电机驱动系统的硬件,仅需在矢量控制中向α轴注入直流电压信号,通过在线辨识定子电阻并结合金属材料温度与阻值的线性关系实现定子绕组实时温度的估计。该方法特别适用于大功率电机,注入较小的信号即可在相绕组上产生相对较大的直流电流,减小了在交流相电流中提取直流电流分量的难度和温度估计误差。提出三种定子电压直流分量的获取方法,并给出讨论分析和对比结果,其中直接采用所注入信号实现温度估计的方法,无需对相交流电压采样和后处理得到直流分量,估计精度较高。仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

基于DSP的全数字矢量控制SVPWM变频调速系统

基于感应电机数学模型，提出了一种基于TMS320F240的全数字化矢量控制SVPWM交流调速系统，在对系统的总体设计方案作了分析的基础上，重点介绍了电流采样、速度检测、驱动保护以及控制系统软件设计。结果表明，该系统硬件结构简单、实时性强。