电容式电压互感器的误差原因及解决方法

在高压电力系统中,为了提高电压互感器的测量准确度,必须减小误差。对于电容式电压互感器,通常采用补偿电感、降低补偿电感的阻抗,降低流过补偿电感的负载电流等方法来减小测量误差,但是互感器因存在铁芯线圈,在发生过电压或短路时,由于铁芯饱和使波形畸变,使测量精度大大降低,因此要重视电压互感器误差的影响。     

一种补偿电网电压凹陷的DVR优化补偿策略

针对电网中敏感负荷引起的电压凹陷问题,以及提高动态电压恢复器(DVR)的补偿质量,提出了一种优化的综合补偿策略。首先,详细分析了DVR三种基本控制策略的补偿电压与功率流动,推导出最大跌落支持时间;然后,提出了一种跌落前补偿向最小能量补偿过渡的优化综合补偿策略,利用一次过渡曲线将跌落前补偿的电压幅值与相角逐渐过渡到最小能量补偿的值,物理意义明确,减小电压相位跳变的同时增加补偿时间。算例分析结果表明,该法较单一补偿方法显著增加了DVR的补偿时间。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于补偿电压的高压直流输电线路单端电气量保护

在高压直流输电线路分布参数模型的基础上,利用本端电气量计算保护范围末端补偿电压,根据本端电压测量值与保护范围末端补偿电压值构造保护判据。当输电线路区内发生金属性或低过渡电阻故障时,末端补偿电压值和保护安装处电压值极性相反,可以瞬时动作;当输电线路区内发生高过渡电阻故障时,根据耐过渡电阻值设定动作门槛,末端补偿电压值低于设定门槛,与相关保护配合可以延时动作。该保护原理与其他保护配合使用,具有完备的整定原则,故障后全过程都能投入运行。仿真验证了该原理的可行性。     

基于动车组电压互感器传递特性波形重构研究

针对动车组车载电压互感器传递特性在高频时的非线性特性,导致目前获取的动车组过电压数据不准确的问题,利用扫频法测量动车组电压互感器传递特性,通过波形重构方法获得更为准确的互感器过电压信号。搭建验证平台,通过电容放电脉冲模拟过电压信号,对该脉冲信号进行重构,重构结果与实际测量结果波形相似度达到99.6%,相对误差减小为6.5%,对重构结果进行moving平滑处理后,重构结果与测量结果在幅值上相对误差减小为1.2%。波形重构方法有效地减小了互感器由于过电压信号中的高频分量而呈现的非线性而带来的误差,获取更为准确的过电压数据。     

污秽电阻对CVT测量准确性影响的理论分析和试验研究

为了提高CVT测量的准确性,笔者通过理论分析分别给出了不同额定电容及不同节数的CVT测量准确度受污秽电阻影响的误差公式,并通过ATP软件对各种情况进行了一系列仿真,发现当CVT瓷套表面污秽电阻小于5 MΩ时其测量准确度会受到影响。对220 kV的CVT进行的人工污秽试验结果同样显示出:在重污秽地区使用CVT测量电压时,污秽电阻可能会影响到其测量的准确级。为保证准确测量,应定期清洁电容式电压互感器。     

特高压冲击电压分压器线性度测量方法比较

线性度为冲击电压分压器的关键技术参数,随着额定电压的不能提高,对于不能在全部电压范围内进行比对校准的冲击分压器,必须进行单独的线性度试验。本文介绍了两种不同的测量高压冲击分压器线性度的方法：测量冲击电压发生器输出电压与充电电压的比值变化;使用球形电压测量仪来测量冲击分压器的线性度。研究充电电压测量准确度、充电时间、充电电压补偿以及充电电压不均匀程度等因素对冲击电压发生器输出电压的影响;球形电场测量仪的输出电压与被测电场成正比,在均匀场与非均匀场中都可以测量冲击电压波形,其线性度≤±1%,可通过改变测量仪的布置位置来扩大测量电压范围;使用上述两种方法测量同一台弱阻尼冲击电压分压器的线性度,测量结果一致性好,因此球形电场测量仪也可用于进行特高压冲击分压器线性度的现场校准。     

汽车前照灯电压的变化对其光型按比例改变的研究

本文研究电压的变化对汽车前照灯光型分布的影响,共测了七种不同规格的灯泡。测试电压分别是12.0V,12.8V,13.5V,灯泡光型测量范围为从左20度到右20度,从下5度到上5度。两者都是0.5度测一次。本文的主要发现是这七种灯泡当电压在12.0V到13.5V之间改变时,光输出在整个光型内按比例改变,从而得出推论,当灯泡从一个电压变为另一个某个特定电压时,整个光型分布是在原来的光型分布上乘以一个常数c,这个论断至少在12.0V和13.5V之间是正确的,常数c对这七个规格的灯泡来说基本一致,而且这个常数与国际标准IES公式中,光输出随电压而改变的常数基本相符。     

一种分数次谐波分析新算法的研究

首先讨论了谐波分析的频谱混叠影响,提出了从时域构造一类新窗函数的谐波分析方法。该类新窗函数构造简便,具有更快的旁瓣衰减速率,能够更好地抑制频谱长泄漏的影响。仿真实验表明,加双汉宁窗时,强谐波信号的幅值相对误差为10-4数量级,相位的绝对误差优于0.003°。弱谐波信号的幅值相对误差可达到3.4%,相位绝对误差为2.4°。上述两种情况下,谐波分析误差都远优于目前的加窗插值谐波分析算法。因而,新窗函数谐波分析方法特别适用于分数次谐波分析,且能提高弱谐波信号的分辨能力和准确度。     

一种考虑铁心磁滞特性的CVT电压补偿算法

针对CVT铁心磁滞饱和特性影响其测量准确度的问题,通过对CVT模型进行分析,发现CVT测量误差主要来自励磁电流非正弦分量引起的电容器和调节电抗器的压降。提出一种考虑铁心磁滞特性的CVT二次电压补偿算法。该算法考虑了铁心磁滞特性的影响,通过计算出CVT中分压电容器和电抗器的压降,并将其补偿到二次电压测量值来获得一次侧电压的准确值。仿真结果验证了该算法的可行性,证明该算法在稳态和故障时均能减小CVT的测量误差,明显提高CVT电压测量准确性。此外,该算法计算量较小,过程较简单,有利于提高计量或继电保护器设备的工作效率。     

无功补偿电容器组参数在线辨识方法

通过测量的投运电容器组电压、电流的基波及谐波相量,计算无功补偿电容器组参数。为了降低电网频率波动对测量结果的影响,利用加窗插值快速傅里叶变换(FFT)算法对采样数据进行分析,选择旁瓣性能良好的8项最小旁瓣窗作为加窗函数,应用多项式拟合求出了实用的插值修正公式。仿真结果表明,该算法克服了电网频率波动对测量结果的影响,在测量信号的信噪比较大时也具有较高的测量准确度。基于以上方法实现了一套电容器组参数在线辨识系统。现场运行结果表明所提方法可用于无功补偿电容器组参数的在线辨识。     

用改进的DFT改进MOA容性电流补偿法

为解决非整周期采样时改进的容性电流补偿法存在频谱泄漏和栅栏效应而影响算得的阻性电流准确性的问题,提出了基于加Blackman-Harris窗插值的改进容性电流补偿法,有效减轻了非整周期采样给阻性电流测量造成的误差。比较仿真模型给出的原算法和改进算法所得阻性电流基波和3次谐波分量的误差表明,新算法的误差仅为原算法的几分之一到几万分之一测量的准确大为提高。     

数字采样法功率测量的相位补偿算法

当采用交流同步采样技术进行功率测量时由于频率变化，或电压、电流通道不能完全同步等原因将造成相位偏移，从而引起测量误差。本文提出了对这种相位引起误差的一种补偿算法。通过计算机仿真计算，给出了仿真计算结果，证明能有效地提高功率测量准确度。     

交流电参数的卷积窗加权测量及其单片机实现

分析了交流电电压、电流以及功率等均值参数的采样法测量理论,给出了不引入测量误差的条件。分析了非同步采样导致交流电参数测量误差的原因以及采用窗函数加权抑制测量误差的机理。重点给出了非同步频偏很小时抑制误差最有效的矩形互卷积窗及误差公式。针对实际中模数转换(ADC)电路的输入信号中存在直流分量,导出了适用于单片机直接实现交流电参数测量的卷积窗加权算法的系列公式。通过仿真实验测试了单片机执行卷积窗加权算法的机器周期数与时长。结果表明采用STM32单片机仅需利用采样周期的很小一部分时间即可完成2阶卷积窗加权算法交流电参数测量中1个采样点的计算,算法具有很高的时效性。     

基于电压比例技术实现毫伏级交流电压的量值溯源

提出了一种基于电压比例技术实现毫伏级交流电压量值溯源的方法,该方法采用级联结构感应分压器,通过一步传递过程将交流电压量程覆盖2 mV~200 mV,相比于国际上普遍采用的微电位计法实现交流电压向下扩展的方案而言,该方法缩短了量值传递路径,减少了多步传递所引起的不确定度累积,从而提高了毫伏级交流电压测量的准确性。     

非正弦波交流电参量实时测量系统的研究

研究了非正弦波交流电信号的采样测量方法,分析了同步误差的两个主要来源.采用同步误差补偿法,并结合三点法,实时跟踪信号频率变化并调整采样周期,较好地解决频率变化时采样不同步以及测量精度下降的问题;采用步进采样法来扩宽测量信号的频率范围;讨论了无外部采样保持器时的采样时序.设计了以16位超低功耗单片机MSP430F449为微处理器的硬件系统.实验结果证明本设计能有效提高软件同步采样测量精度.     

电网电压不对称跌落时DFIG的控制策略研究

相比于对称故障,不对称故障时双馈风力发电机(Doubly Fed Induction Generators, DFIG)的电磁暂态过程更为复杂,对DFIG造成的危害也越大。从电网电压不对称跌落时DFIG的电磁暂态过程入手,分析了DFIG各电磁量产生二倍频波动和过电流的直接原因。在此基础上,提出了一种电网电压不对称跌落时转子侧变换器(Rotor Side Converter, RSC)的转子电压补偿控制策略,通过控制RSC交流侧的输出电压,对转子暂态电动势和负序电动势进行补偿。该控制策略可在电网轻度不对称故障时有效消除转子电流二倍频波动;在电网严重不对称故障时最大限度地减小转子电流冲击,增强DFIG的低电压穿越能力。此外,根据转子侧变换器的电压容量,对补偿控制策略的完全补偿范围进行了分析。仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

MMC子模块电容电压检测新方法

传统模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)子模块电容电压检测方法需要与子模块数相同的电压传感器,存在传感器数量大、采集信息工作量大的问题,提出了一种基于最近电平逼近调制MMC子模块电压检测的新方法,对桥臂子模块进行分组,每组采用一个电压传感器进行检测,通过检测电压对电容电压观测器的观测值进行校正,得到每个时刻电容电压值,提出提高电容电压复位校正次数的方法。针对硬件电压采样电路带宽限制影响桥臂输出阶梯波电压测量的问题,提出了子模块电压的补偿方法。仿真和实验结果表明所提出方法的正确性和有效性。     

(15期已排版）基于加窗傅里叶变换的相位误差研究

为了在已知相位精度要求的前提下提高谐波测量的速度,定量分析了基于WFFT的相位误差,分别推导出相位误差与窗口周期数、采样信号频率、初相位之间的解析式。在此基础上提出通过工程中相位所需要的精确度来找到最合适的窗口长度的方法,拟合出了采样频率/窗口长度和相位误差之间的关系公式,可由相位误差精度确定最小窗口长度,从而提高谐波测量的速度。存在固定的旁瓣衰减率值使得相位误差范围最准确。仿真实验表明,在已知初始条件和误差精度要求的前提下,可以找到一个最短的窗口长度及最合适的旁瓣衰减率,使谐波测量速度最快。     

电子式互感器相位补偿方法的研究和比较

电子式互感器的相位误差是影响互感器测量精度的重要因素,可以采用相位补偿方法对其加以校正。文章给出了电子式互感器的设计原理,分析了电子式互感器相位误差产生的原因,介绍了全通滤波器、短数据窗移相算法、傅里叶移相算法等相位补偿方法,研究了谐波对上述补偿方法的影响,在此基础上提出了改进的相位补偿方法:移点法和线性相位全通滤波法,并进行了实验测试。实验结果表明,互感器的角差满足0.2级测量精度要求,改进的相位补偿方法具有可行性。     

HVDC送端交流系统故障暂态过电压评估指标

特高压直流输电系统直流闭锁故障及交流系统短路故障引起的暂态过电压,对系统稳定性造成严重冲击。量化评估交直流系统暂态性能指标,对确定交直流电力系统规划设计和调度运行具有指导意义。对交流系统暂态过电压机理进行分析,推导出基于无功补偿和短路比的暂态过电压计算方法,基于系统短路比与补偿电容和交流滤波器参数的比值定义了暂态电压评估指标R_r。研究表明,随着该暂态电压评估指标R_r减小,系统故障后送端换流母线暂态电压升高,受端也会发生不同程度的换相失败。最后,基于国际大电网会议直流标准测试系统,验证了所提指标的有效性。