矢量匹配法在频变传输线暂态模拟中的应用

随着电力系统、高速与微波电路中工作频率的不断提高和传输速度的逐渐增大,电磁暂态的仿真计算要求考虑传输线的频变特性。描述了矢量匹配法的基本特性及其应用的具体步骤,并立足于已有的频变传输线模型,在复频域应用矢量匹配法对特性导纳和传播系数进行了拟合,建立了一个通用的频变传输线等效模型。通过具体算例,与电磁暂态计算程序EMTP(Electro Magnetic Transients Program)计算结果相比较,验证了其有效性。     

适用于频变输电线的动态相量谐波分析建模与仿真

通常采用窗口快速傅里叶变换(WFFT)对电力电子化配电网中快速变化时域波形进行谐波分析,但WFFT易出现误差从而无法准确获得谐波暂态特性.为此,该文提出一种可用于配电网谐波暂态分析的频变输电线动态相量(DP)模型.采用矢量匹配法对模域频变输电线模型中特征导纳和传播系数进行有理函数拟合,在频变输电线状态空间方程表示基础上建立其DP模型,同时对输电线末端晶闸管控制电抗器(TCR)建立DP模型,将TCR与电网间谐波动态耦合描述为以各阶相量为状态量的解析式.基于Matlab对简单测试系统的DP模型进行计算,能够直接分析系统中各节点电压和支路电流的谐波暂态特性,还可获取瞬时电能质量参数.基于EMTP搭建的仿真系统暂稳态结果验证了DP模型的有效性和准确性.     

输电线路杆塔雷电冲击阻抗及等效二端口电路模型分析

在输电线路反击耐雷性能仿真中需要建立合理有效的杆塔等效模型。为此,基于电磁场数值计算方法和矢量匹配法研究了输电线路杆塔冲击阻抗和等效电路的建立方法。首先采取电磁场数值软件分析了杆塔的阻抗频域特性函数,再将计算得到杆塔频率响应利用矢量匹配法进行了有理函数拟合,然后用网络综合的方法建立了杆塔二端口等效电路模型,并用PSCAD电磁暂态程序进行了仿真验证。研究表明:该方法可以应用在杆塔的任意2点上,建立对大地的二端口等效电路模型,从而求得杆塔上任意点遭受雷击时杆塔上任意部位的电位变化情况,进而能够模拟可能的放电通道过电压情况,以可用于分析输电线路杆塔雷电反击过程。     

考虑频变特性的直流线路故障行波精确计算方法及应用

输电线路参数存在频变特性,若在直流输电线路故障行波暂态计算中将其等效为固定不变的常数,则必然会导致计算误差增大。为此,文中基于叠加原理提出了适用于任意波形的时序波阻抗矩阵,以描述行波电压和电流间时域的频变关系;此外,利用双指数波对行波波形进行拟合,以获取更高的计算精度。在此基础上,将所提出的方法应用于直流线路故障测距,提出了一种考虑直流线路频变特性的故障定位新方法。基于PSCAD/EMTDC的实际直流工程算例的大量仿真测试表明,所提行波暂态计算方法能有效计及直流线路参数频变特性,对暂态行波的计算更精确,进一步提高了故障测距精度。     

雷击输电线路电磁暂态仿真

雷击输电线路会引起强烈的冲击电晕,目前常用的电磁暂态仿真软件中没有冲击电晕的模型,无法对其进行仿真。通过对冲击电晕的伏库特性的分析,得到冲击电晕的等效电路,并与现有比较成熟的Marti线路模型相结合,提出了一种既考虑冲击电晕又考虑线路参数频变的电磁暂态仿真方法。通过雷击输电线路的电磁暂态仿真表明,有否考虑冲击电晕其电晕的电磁暂态过程相差很大,在研究行波保护的雷电波抗干扰方法以及线路、变电站的过电压计算时应该考虑冲击电晕对电磁暂态过程的影响。     

雷击输电线路电磁暂态仿真

雷击输电线路会引起强烈的冲击电晕，目前常用的电磁暂态仿真软件中没有冲击电晕的模型，无法对其进行仿真。通过对冲击电晕的伏库特性的分析，得到冲击电晕的等效电路，并与现有比较成熟的Marti线路模型相结合，提出了一种既考虑冲击电晕又考虑线路参数频变的电磁暂态仿真方法。通过雷击输电线路的电磁暂态仿真表明，有否考虑冲击电晕其电晕的电磁暂态过程相差很大，在研究行波保护的雷电波抗干扰方法以及线路、变电站的过电压计算时应该考虑冲击电晕对电磁暂态过程的影响。     

交/直流线路并行运行对铁心饱和不稳定的影响

由于输电走廊紧张,存在交流输电线路与直流输电线路共走廊平行架设或者直接采用交直流线路同塔架设的情况,采用电磁暂态程序,建立了平行和同塔架设的高压交/直流线路电磁耦合模型及直流输电系统模型,计算了直流线路上工频感应电流以及交/直流侧的电压、电流畸变率,分析了并行交流线路对直流系统铁心饱和谐波不稳定的影响,并且研究了直流线路上工频感应电流的限制措施。     

计及换流站控制特性的多端混合直流输电系统故障暂态计算方法EI北大核心CSCD

精确的故障暂态计算是多端混合直流输电系统参数设计及其控制保护策略研究的基础。为此,该文计及不同换流站的控制特性,提出一种适用于多端混合直流输电系统的故障暂态解析计算方法。首先,分别构造考虑LCC整流站和MMC逆变站控制系统的复频域等值模型,建立计及直流架空线路频变特性的分布参数模型,推导多端混合直流系统的节点阻抗矩阵。在此基础上,计算故障节点电压和故障支路电流的复频域值,再利用拉氏反变换获得电压和电流的时域值。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建三端混合直流输电系统模型,对所提故障计算方法的准确性和快速性进行仿真验证。     

单相接地故障零模暂态特征的仿真分析

提出了一种基于线路分布参数的小电流接地系统的高精度故障模型,用于分析单相接地故障产生的暂态信号特征及进一步完善基于暂态信息的小电流接地故障选线判据。该模型采用一带有6回10kV架空出线的110kV变电所,利用电磁暂态程序EMTP对不同的故障情况进行了全面的仿真和分析。通过分析仿真数据,得到了如下主要故障暂态特征:特征频带(SFB)内,所有健全线路阻抗和故障线路检测的背后阻抗均呈容性;暂态零模电流频率较为集中,主谐振频率位于SFB内;特征频带内,故障线路零模电流幅值比健全线路大,且极性相反。对由于中性点装设消弧线圈、过渡电阻不同、故障点位置不同以及故障初始角不同对故障暂态的幅值特征和相位特征产生的影响也一并做了讨论。     

基于矢量匹配法和遗传算法的频变输电线建模

为避免矢量匹配法建立的频变输电线暂态模型易受初始迭代极点的影响,该文提出了一种矢量匹配法与遗传算法相结合的频变输电线等值电路建模方法。通过构造迭代极点的适应度函数,对矢量匹配过程中出现的迭代极点群体实施遗传操作,力求快速获取具有全局最优的特性导纳、延时函数的近似有理式。同时,为保证近似有理式的稳定性,采用线性约束最小二乘法实施参数拟合。实践表明,该方法构建的频变输电线暂态模型有较高的仿真精度。     

输电线路暂态计算与分析方法的发展与展望

着重对高压输电线路暂态分析与计算模型进行了分析和总结,指出了目前基于特征法的电磁暂态计算模型的缺陷。在综述输电线路数学模型及故障暂态分析方法的基础上,提出一种利用投影变换算子理论而建立的暂态分析和计算新思路和方法。利用函数逼近理论、投影变换理论和多分辨分析理论将输电线路电报方程组投影到由一个关于时间变量t的基函数,在某个二进分辨率下通过位移张成的函数空间中,从而得到一个只关于距离变量x的向量微分方程组。同时也指出了基于此方法的输电线路暂态分析与计算需要解决的几个关键问题和研究思路。     

输电线路暂态计算与分析方法的发展与展望

着重对高压输电线路暂态分析与计算模型进行了分析和总结,指出了目前基于特征法的电磁暂态计算模型的缺陷.在综述输电线路数学模型及故障暂态分析方法的基础上,提出一种利用投影变换算子理论而建立的暂态分析和计算新思路和方法.利用函数逼近理论、投影变换理论和多分辨分析理论将输电线路电报方程组投影到由一个关于时间变量f的基函数,在某个二进分辨率下通过位移张成的函数空间中,从而得到一个只关于距离变量x的向量微分方程组.同时也指出了基于此方法的输电线路暂态分析与计算需要解决的几个关键问题和研究思路.     

输电线路工频动态相量模型在半波长交流输电系统机电暂态仿真中的应用研究

为了在机电暂态仿真中准确模拟半波长交流线路的波传输动态特性,提出将交流线路的动态相量模型应用于半波长输电系统仿真。动态相量模型在机电暂态仿真中得以应用的关键是仿真精度和仿真步长问题。半波长线路区外故障时,可以直接应用半周波固定步长进行机电暂态仿真;而当模拟半波长线路区内故障时,若仍采用半周波固定步长,则需应用线性插值的近似方法计算注入电流源。为保证仿真精度,并兼顾仿真速度,提出采用变步长仿真方法用于半波长线路区内故障。以电磁暂态仿真结果为基准,点对网半波长交流输电系统算例表明,动态相量模型比传统的交流线路稳态模型具有更高的仿真精度,且变步长仿真方法优于线性插值近似法。     

特高压输电线路工频参数测试干扰水平的 计算与测量

分析输电线路工频参数测试干扰产生的机理,应用电磁暂态仿真软件EMTP对廊坊—泉城特高压输电线路工频参数测试的干扰水平进行计算,并通过实测数据验证仿真计算方法的正确性。为特高压输电线路工频参数测试方案制定提供理论指导,保障该线路工频参数测试人员及设备的安全,避免陪停邻近线路带来的经济损失。     

高压输电线路发展性短路故障电磁暂态数字仿真研究

通过对时变电导（或电阻）作适当处理,可较方便地使领域内的输电线路电磁暂态计算既能考虑线路参数的频变又可考虑过渡电阻的时变,从而做到对发展性短路故障的精确数字仿真。本文方法在abc相分量上进行计算,所以适用于均匀换位或不换位的单回线、双回线和线路传播常数矩阵ZY不能对角化的情况。故障时刻故障点电压的相角亦可任意设定。     

基于Lax-Wendroff算法的变压器绕组高频模型的时域分析

特快速暂态过电压(VFTO)作用下变压器绕组的过电压分布计算对于其绝缘设计是非常重要的。为研究VFTO对大型电力变压器绕组绝缘的影响,笔者首先不考虑频变阻抗的影响,针对容易损坏的前几匝线圈,每匝线圈为一单元构造模型,其余线圈以两饼线匝为一单元,建立变压器绕组的多导体传输线模型,利用三阶精度的Lax-Wendroff差分法计算暂态电压分布;然后采用矢量匹配法处理频变参数,推导基于Lax-Wendroff差分法的暂态计算公式。计算结果与电磁暂态程序EMTP仿真结果一致,验证了该方法的可行性和有效性。     

对强干扰环境下异频法测量输电线路零序阻抗的分析与实证

强工频干扰环境下传统异频法在测量输电线路零序阻抗时存在严重的测量原理错误。针对这一错误,提出了一种测量输电线路零序阻抗的新型异频测量方法。该方法基于GPS技术,同时采集异频电流注入后所有有电磁耦合的输电线路两端的电压和电流信号,在滤除工频干扰信号后,用最小二乘法求解阻抗方程组,得到线路异频下的零序阻抗,再换算到工频下的线路零序阻抗。采用PSCAD软件建立互感线路模型,并用两种异频测量方法进行了仿真测试与比较。给出了采用两种异频法测量某电网220 kV同塔双回线路零序阻抗参数的实例。理论分析、仿真测试和实测结果均表明,所提出的新型异频测量方法,测量原理正确,测量精度可满足工程测量的需要。     

耦合长线电磁暂态分析的扩展Bergeron模型

本文将多相耦合输电线路分解成集中电阻和无损线路两个部分，分别在不同的坐标系中进行处理。由此导出了用于输电线路电磁暂态计算的扩展Ｂｅｒｇｅｒｏｎ模型，较好地解决了不计参数频率特性时任何结构多相耦合输电线路的电磁暂态计算问题。     

大规模交直流电力系统电磁暂态仿真高效建模方法

为克服机电暂态仿真无法描述交直流混合电力系统非基波或不对称特性的局限性,急需高效的大规模电力系统电磁暂态建模方法。针对实际高压直流输电换流站主接线方式,文章首先简化了阀组模型并说明了对应简化模型的输电线路模型,大大减少了模拟换流站而利用的计算资源;其后介绍了适用于基于文本转换的电磁暂态快速建模技术的模型定义方法,该模型充分利用了矩阵计算,易于初始化且提高了计算速度。以一个两区四机系统验证了采用所提简化直流模型的精确性与自定义模型的有效性,以南方电网主网等值系统为例说明了大电网电磁暂态建模的步骤,并提出了提高机电暂态仿真精度的建议。     

大规模交直流电力系统电磁暂态仿真高效建模方法EI北大核心CSCD

为克服机电暂态仿真无法描述交直流混合电力系统非基波或不对称特性的局限性,急需高效的大规模电力系统电磁暂态建模方法。针对实际高压直流输电换流站主接线方式,文章首先简化了阀组模型并说明了对应简化模型的输电线路模型,大大减少了模拟换流站而利用的计算资源;其后介绍了适用于基于文本转换的电磁暂态快速建模技术的模型定义方法,该模型充分利用了矩阵计算,易于初始化且提高了计算速度。以一个两区四机系统验证了采用所提简化直流模型的精确性与自定义模型的有效性,以南方电网主网等值系统为例说明了大电网电磁暂态建模的步骤,并提出了提高机电暂态仿真精度的建议。