变电站接地网腐蚀诊断磁场检测系统的设计与应用

对变电站电磁环境测量和接地网进行仿真计算,设计和开发了变电站接地网导体腐蚀诊断的磁场检测系统.通过对接地网的两个上引导体注入异频正弦波激励电流,探测激励电流在地表面上产生的磁感应强度分布,实现了变电站接地网导体的腐蚀状态和断点故障的诊断.现场测试表明,该系统的抗干扰能力、分辨率和测量精度均能满足诊断需要,诊断方法可行,测量系统可靠,提高了诊断的效率.     

变电站接地网缺陷诊断系统

开发了一套变电站接地网缺陷检测系统,介绍了接地仿真软件CDEGS的功能及特点,并利用其中的MALZ模块对变电站接地网进行仿真计算。现场通过向接地网注入激励电流源,测量接地网各支路数据,并与CDEGS软件仿真计算的地表磁场分布结果进行对比分析,该系统可以准确检测接地网发生缺陷部位。     

测量磁感应强度诊断变电站接地网断点

为有效检测变电站接地网导体断点故障,提出了一种新的诊断方法,即通过接地网的两根上引导体直接注入异频的正弦波激励电流,据电磁感应原理测量地表磁感应强度的分布特征,诊断接地网导体节点与非节点处的断点故障。利用接地网性能分析软件进行的仿真计算论证了方法的可行性。针对变电站实际的电磁干扰环境,设计了专用的检测诊断系统并用实验结果表明其性能满足检测需要。模拟接地网的实验研究表明诊断方法正确,提高了诊断的效率和精度,检测系统可用于工程实际。     

基于电磁感应原理的变电站接地网腐蚀诊断方法

为提高变电站接地网腐蚀诊断的效率和精度,提出一种新的诊断方法。基于有限元方法,计算激励电流在地表激发的磁感应强度,通过仿真计算,分析土壤结构对地表磁感应强度的影响;通过接地网的两下引导体直接注入和抽出异频的正弦波激励电流,基于电磁感应原理测量地表磁感应强度分布,诊断网格导体腐蚀变细和断点故障;结合变电站实际的电磁干扰环境,设计磁感应强度测量系统。实验和现场检测结果表明所提方法简便、有效,诊断系统满足测试需要,可用于工程实际。     

变电站接地网的断点诊断方法

为提高变电站接地网导体断点诊断的效率和精度,提出了通过测量地表磁感应强度的诊断方法。利用变电站接地网频域电磁场计算软件包进行仿真计算,在对仿真计算结果分析的基础上,研制了专用信号激励源,结合变电站实际电磁干扰环境,研制了信号采集、处理系统,基于电磁感应原理探测地表磁场,诊断变电站接地网导体的断点故障,通过仿真计算、模拟地网试验和现场应用,证明了该方法的可行性和诊断定位的准确性。     

接地网性能检测分析技术探讨

针对500 kV变电站接地网性能检测分析难点,使用四极法对深层土壤电阻率进行测量,建立了土壤中电流源电位方程,推导出了电位函数解析式。结合接地网漏电流模型,对某500 kV变电站的接地网性能参数进行分析,并与国外软件进行比较,表明该技术的可行性和准确性,为国内的接地网性能检测分析技术提供了参考。     

高精度磁场测试技术在接地网腐蚀检测中的应用探讨

针对使用钢材制作接地网易产生腐蚀而导致寿命更短,变电站需定期检测接地网是否存在缺陷的问题,设计了一套用于接地网缺陷的高精度磁场测试装置。通过对某35kV变电站接地网的检测,验证了该装置的精度和灵敏度良好,可靠性高,可定位接地网缺陷的位置。     

变电站接地网入地电流计算的探讨

在大接地短路电流系统中,当站所内发生不对称短路接地故障时,需通过接地网进行散流,从而保障运维人员人身安全。故接地网设计是一个比较重要的环节,而在接地网设计之前,需要准确计算发生不对称短路时的入地电流。本文指出了目前接地网设计计算中常见的误区,并以某城区变电站为例进行了入地电流计算。     

电力系统接地网缺陷诊断方法及发展趋势

针对电力系统接地网腐蚀、断裂等故障的定位和定量评估问题,总结分析了接地网缺陷评价方法,将目前应用的或潜在的诊断方法分为两类,一类为非成像接地网状态检测方法;一类为接地网状态成像检测方法,论述了变电站接地网缺陷诊断评价方法现状。同时,对变电站接地网状态评价方法的发展趋势进行展望,指出了准确获得反映接地网故障的高分辨率特性参数图像意义重大,提出了实现接地网高分辨率图像重建面临的困难。接地网状态成像检测方法是非常值得研究的课题,将为接地网状态诊断带来一种全新而有效的新方法。     

16通道接地网阻抗循环测量方法

针对变电站接地故障诊断过程中测量数据多、测量繁琐等问题,提出了一种循环测量方法,并对其框架结构进行了描述.设计了16通道的测量系统,激励电流源的注入、流出通道与电压数据采集通道可通过编程配置,实现采集自动化.整个系统最大可以采集2730个有效的电压数据,为接地网故障诊断,提供丰富的测量数据.     

引外接地对降低接地网接地阻抗的作用

采用接地网工频接地参数分析软件,计算了引外接地网对降低主接地网接地阻抗的作用。计算结果表明,随着辅助接地网与主接地网之间的距离的增加,辅助接地网的作用逐渐减小;并且在土壤电阻率较高的地区,引外接地具有较好的降低主接地网接地阻抗的作用。     

引外接地对降低接地网接地阻抗的作用分析

工程上常采用引外接地的措施,一般根据经验在离主接地网1~2km范围内另敷设一辅助接地网,并采用扁钢将此辅助接地网与主接地网相连,但国内现行接地设计方法及故障电流下地网等电位计算模型均不能计算引外接地电阻。为此采用接地网工频接地参数分析软件,计算了均匀土壤中引外接地网对降低主接地网接地阻抗的作用。结果表明,辅助接地网与主接地网间的距离超过一定数值后,辅助接地网的作用可忽略,且在土壤电阻率较高的地区,引外接地具有较好的降阻作用。     

故障电流多点入地接地网接地阻抗数值分析

降低变电站接地网的接地阻抗是保证人身和设备安全的重要措施。基于矩量法和场路结合的思想 ,提出了一种新的接地网工频接地参数计算方法。该方法既考虑了接地导体的电阻和自感 ,又考虑了导体间的互感 ,并可计算故障电流多点入地的大型变电站接地网工频接地参数。计算结果表明 ,对于大型钢材接地网 ,电气设备采用 4条接地引线并接在地网不同位置时 ,接地阻抗降低量 >10 %。     

Transient performance of grounding grids

An analytical method to determine the transient performance of grounding grids is presented. In the proposed method, the leakage current to ground of each element of the grounding grid is represented more realistically than by considering the grid as an equivalent circular plate. Vertical ground rods of the grid are also considered. The maximum voltage to which a station grounding grid is raised due to incident impulse current can be determined. This is an important criterion in evaluating the transient performance of substation grounding grids which are generally designed from the point of view of power frequency fault currents. It has been found from both analytical and field studies that, in cases where impulse current injection is at the corner of the grid, the voltage induced and hence the impulse impedance are the highest. If the impulse current is incident at any other location within the grid, the grid exhibits a lower value of impulse impedance. Comparison of analytical results and field results shows good correlation for maximum induced voltages and impulse impedances     

大型变电站接地网接地阻抗与接地电阻的差异

采用基于场路结合方法开发的接地网接地参数数值计算软件分析了接地网的接地阻抗与接地电阻的差 异。计算结果表明:接地电阻的概念只适用于小型接地网;随着接地网占地面积的加大以及土壤电阻率的降低,接地阻抗中感性分量的作用越来越大,大型地网应采用接地阻抗设计。     

变电站接地网的频域有限元方法

变电站接地网的安全性问题已成为电力系统电磁兼容的重要研究课题之一。文中基于有限元方法，将接地网一维导体单元与三维土壤单元相耦合，并考虑导体阻抗的频变特性，研究变电站接地网的接地性能。与三维有限元的A-V方法相比，该文计算方法的计算量大大降低，同时可以考虑频率对接地网接地性能的影响。通过与矩量法和测量结果进行比较，验证了该计算方法的正确性和有效性。利用计算得到的接地网导体轴向电流和土壤泄漏分布电流，进一步计算了接地网产生的空间磁场强度。结果表明，文中方法与矩量法的计算结果略有差异，原因在于矩量法中未考虑土壤泄漏分布电流的影响，文中计算方法可以方便地应用于复合土壤结构的接地网的接地性能分析。     

计及配电线路参数影响的有源消弧算法分析与改进

考虑到配电网馈线自身阻抗及三相耦合作用的影响,对基于有源逆变器的单相接地故障全补偿零残流消弧算法进行了深入分析,并提出了改进思路。推导了全补偿故障消弧时有源逆变器的等效注入电流公式,表明有源消弧注入电流是由故障相电压和短路点的零序输入阻抗唯一确定。分析了有源电流和有源电压消弧算法,提出需利用消弧线圈电流折算、故障过渡电阻测量、单相接地故障区段定位等方法优化有源电流消弧算法;可通过监测负载电流和定位单相接地故障位置来优化有源电压消弧算法。研究结果对配电网单相接地故障有源消弧方法的改进提供了重要的理论依据。     

Calculating output impedance in linear networks without source nulling or load disconnect: the instantaneous output impedance

This paper derives exact expressions for the output impedance of a voltage‐excited (current‐excited) linear network without having to nullify (kill) the exciting source or disconnect the load. The derived expressions show that the instantaneous output impedance is both source and load dependent, but when the source is nullified, the output impedance becomes independent of the load, as expected. For some special networks, the output impedance is also independent of the load. The expressions are verified for a number of known circuit setups and experimentally on a gyrator‐based linear network, which has an output impedance that can switch between positive and negative values. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

计及等效负载变化的消弧逆变器性能分析与设计

分析了消弧逆变器等效负载的性质,结果表明：等效负载是有源负载,等效源具有较大的幅值和较宽的变化范围;随过渡电阻和故障距离的变化,等效负载阻抗可呈现阻性、阻感性和阻容性。这一结果表明逆变器需要在负载性质改变和等效电源扰动的情况下,仍能稳定跟踪包含多频次的给定电流。对抗扰性和跟踪性要求的提高,增加了设计难度。鉴于此,提出了消弧逆变器输出滤波器和控制器的设计方法。输出滤波器采用滤波电容分流法进行设计,保证了逆变器能输出包含多频次的电流。采用电容串联电阻来抑制阻感负载情况下带来的谐振失稳问题,并给出了串联电阻的计算方法。控制器采用了定带宽设计法,带宽选定在幅频特性重合段。控制器参数设计准则为：保证阻容负载情况下传函幅频特性低频段具有较高增益。采用PSCAD/EMTDC仿真验证了结论的正确性和所提设计方法的可行性。