高压电缆金属护套交叉点行波折反射的规律

高压电缆的金属护套交叉互联导致行波在多个波阻抗不连续点产生了复杂的折反射行为,这对高压电缆线路的行波故障测距产生很大的影响。为研究高压电缆中行波的折反射规律,在波动方程的基础上,从独立的模量域推导出多导体系统在相量域的波阻抗矩阵,并利用相量域的波阻抗矩阵求解出折反射系数矩阵。此折反射系数矩阵表征了行波在护套交叉点的折反射规律。EMTDC仿真结果验证了所求取的折反射规律的正确性。进一步的理论计算和仿真试验表明,经多次折反射,行波线模总量保持不变,且三相线模含量存在着趋于一致的规律。     

行波故障定位装置闭锁策略探讨

为了得到合适的双端行波故障定位算法闭锁策略,使其能够屏蔽后续折反射波头的同时尽快开放测距算法,对行波在线路上的折反射进行了分析。分析了各种波阻抗不连续点处的电流折反射系数,计算出区内故障、正向区外故障、反向区外故障情况下的后续折反射波头与故障初始波头的时间-幅值关系。给出了一种合理的闭锁策略:在故障发生后5 ms内闭锁故障测距,5～40 ms内闭锁大于故障初始波头60%的波头,40 ms之后开放故障测距。通过最后的EMTP仿真分析证明了该闭锁策略的有效性。     

非均匀线上行波的传播

估计输电系统不同组件所承受的过电压,过去常用行波法求解。但此法仅限于均匀传输线。为了将常规的行波法用来求得非均匀线各点的电压波和电流波的解,本文提出了非均匀线上分布反射系数和分布折射系数的概念,即将连续的非均匀线处理为无限多的不连续点,对每一点应用不连续点的折、反射概念导出了行波在非均匀线上传播时各点电压、电流变化的分析表达式。由计算机验证了(考虑所有各次的折、反射)文中导出的分析表达式,结果表明:对大部分实际情况,分析表达式与计算机计算结果的偏差小于5%.由此进一步扩充并应用丢阿密积分可得到任意侵入波在复杂的非均匀分支段上各点的电压、电流的一般表达式。文中又假设线路杆塔阻抗随高度变化,利用得出的表达式计算雷击杆塔时电压、电流、瞬变阻抗是随时间变化的曲线。杆塔瞬变冲击阻抗与时间、常规冲击阻抗及入射波的波形有关。文中还指出当进行塔顶电位的实验研究与计算时必须考虑到这一点,从而对常规的波阻抗为常数的防雷计算方法提出了异议。本文的结果也可与电磁瞬变程序相配合,将该程序扩充到解非均匀传输线的问题。     

基于L(0,2)超声导波的管道裂纹损伤回波特征分析

基于L(0,2)模态超声导波分析管道裂纹损伤的回波特征。首先,基于ANSYS软件,通过删除单元的方法建立金属管道的裂纹缺陷的有限元模型;用脉冲–回波的方法模拟L(0,2)模态波对管道进行激励。其次,对得到的管道裂纹时程曲线进行分析,提取缺陷回波时间、反射系数等特征参数,通过对比模拟的裂纹轴向定位与实际裂纹位置,验证了管道裂纹模型的有效性;对裂纹轴向长度、周向角度、径向深度和裂纹截面积与反射系数的关系进行分析,得出结论:裂纹的轴向定位可以由裂纹回波到达的时间和波速确定,利用时域分析方法,定位误差不超过5%;裂缝径向深度和周向角度增加时,反射系数变大;当径向深度与周向角度同比例增加时,径向深度对裂纹反射的影响更大;裂纹截面积增大时,反射系数增大。     

一种考虑不同期合闸的行波合闸保护新方法

当线路末端故障时,行波在线路末端的反射情况比较复杂,反向电流行波的极性有可能与正向电流行渡的极性相反,而此时测距结果又与线路无故障时相同。因此,会造成行波蒯距式与行波极性比较式合闸保护的不正确动作。根据行波的折、反射理论,分析出当线路无故障时正向电流行渡仅在线路末端发生反射,且电流行波的反射系数为-1,而当线路存在故障时,正向电流行波将在故障点发生反射,无论故障是否在线路末端,电流行波的反射系数都不会是-1。根据这一特征,提出了一种新的行波合闸保护方法。从原理上保证了在各种情况下保护都可以正确动作,大量的电磁暂态仿真结果也证明了这一点。     

双相介质空间含有偏心裂纹的界面圆柱夹杂对SH 波的散射

采用Green函数和“裂纹切割”方法,对全空间双相介质界面上含有偏心径向裂纹的圆柱形弹性夹杂,在入射SH 波作用下的散射情况进行动应力分析。首先,构造所需的 Green 函数表达式;其次,采用“裂纹切割”方法及“界面契合”技术构造理论模型裂纹,然后,根据连续性条件建立第一类Fredholm积分方程组,考虑弱奇异积分方程组可以直接离散及散射波的衰减特性求解此方程组;最后,通过算例,分析裂纹长度、入射波数及介质参数等对裂纹尖端动应力强度因子的影响。     

频域结点电压电流法及其在网状接地系统冲击特性计算中的应用

在电力系统的过电压计算中,网格法和贝杰龙法得到了广泛的应用。这两种方法均是建立在均匀无损线的时域行波解的基础上,在考虑实际存在的损耗和畸变时,通常先求得输电线的阶跃响应并利用该响应与不同时刻的输入阶跃进行卷积。因此,在系统较为复杂时,需求大量的折、反射波和相应的卷积计算,必然会使计算工作量增加。本文中导出了复杂电力系统暂态计算的频域结点电压电流方程,用此来解一般的电力系统的暂态方程。对于不同的系统条件,只需代入相应的折反射系数阵、传递函数阵及等值电源向量。采用适当的电源向量还可单独计算暂态中的暂态衰减分量及非同期分、合闸等过程。由于该方程组不需要去求波的多次折、反射,所以计算工作量较小,系统较复杂时,这一特点更为突出。     

基于反射系数谱积分的电缆缺陷诊断方法

为解决现有电缆局部缺陷定位方法所需原始数据过多和频率过高的缺点,提出一种基于反射系数谱积分的电缆局部缺陷定位方法。首先,利用电缆分布参数,建立了含局部缺陷的反射系数谱的计算模型;之后,分析了局部缺陷对反射系数谱的影响,并进一步研究了基于积分变换的电缆定位原理。为减少所需的电缆原始数据和采样要求,提出一种基于反射系数谱积分的电缆局部缺陷定位方法。接着,利用仿真对不同缺陷情况的电缆进行定位诊断,得到了不同信号频率范围和频域采样点数对定位结果的影响,结果表明,该方法在降低了信号频率和采样点数的同时,仍可实现高精度定位,误差小于1%。最后,通过在实际实验中降低对原始数据的采样数量,说明了该方法在现场应用中的有效性,具有较高的实际工程价值。     

边界保护的理论基础 第二部分:线路边界的折、反射系数的频谱

在第一部分中 ,对故障产生的暂态进行了分析 ,发现区内外故障暂态分量的频谱差异主要与线路边界的折、反射系数的频谱有关。本文是第二部分 ,主要探讨了两类母线的接线情况下 ,线路边界的折、反射系数的频谱特征。同时 ,还分析了当线路上接有三相阻波器时 ,对线路边界折、反射系数频谱特征的影响。最后在折、反射系数频谱特征的基础上 ,分析了区内外故障时暂态分量频谱的具体差异     

边界保护的理论基础 第三部分:故障暂态频谱差异EMTP仿真

全文的第一部分 ,研究了线路在三个典型位置故障暂态分量的特征 ,发现区内外故障暂态分量差异取决于线路边界的反射和折射系数 ;第二部分研究了反射系数和折射系数的频谱特征 ,发现区内外故障暂态分量的差异的确存在 ,而且比较明显 ,特别是具有阻波器线路在阻波频带内的差异非常明显。本文是全文的第三部分 ,对具有阻波器线路 ,利用三阶Cui样条小波变换提取故障暂态分量中的 [0 ,2T]× [阻波频带 ]时频区域内的信息 ,并进行频谱分析。EMTP仿真结果表明 ,区内外故障差异不仅存在而且十分明显 ,足够构成边界保护判据 ,在单端实现全线的速动。     

超高压线路波过程及高频暂态电流保护性能分析

探讨了超高压输电线路发生故障后传输线波阻抗不均匀处暂态量的反射及透射情况,利用Peterson法则推导了保护安装处暂态电流的复频域表达式。明确了故障后影响各频率分量传播的主要因素,指出若选取合适的频段,则基于高频暂态电流高低频段能量比的保护对于不同故障时刻、过渡电阻及故障类型均有良好的自适应性。大量的仿真实验验证了所得出的结论。     

Scattering characteristics of FSSs with triangular conducting elements

In this paper, scattering characteristics of dielectric backed frequency selective surfaces (FSSs) having triangular conducting elements are investigated for both transverse magnetic and transverse electric incident plane waves. Since triangular conducting elements are etched periodically on such a surface, incident and scattered fields are expressed as Floquet modes. Using Floquet’s theorem and satisfying the required boundary conditions an integral equation is obtained for the induced current density on the surface of a triangular conducting element in one periodic cell. This induced current density is expressed as a finite sum of piecewise triangular basis functions having unknown coefficients. The resulting integral equation is then converted to a linear matrix equation by using the Method of Moments. Taking the inverse transform of the matrix equation yields the unknown current coefficients which are finally used to compute the reflection and transmission coefficients. Since there are no theoretical or experimental results for FSSs comprising of triangular conductors, verification of the algorithm developed is carried out by comparing the numerical results obtained using this algorithm with the experimental and theoretical results in the literature for FSSs composed of strips and L-shaped conductors. For this, in the algorithm, appropriate arms of the triangles are removed to conform them into strips or L-shaped conductors. Results obtained for strips and L-shaped apertures by using this algorithm are in excellent agreement with the results in the literature.     

利用单端暂态量实现超高压输电线路 全线速动保护新原理研究（一）——故障暂态过程分析及实现单端暂态量保护的可行性

在综述暂态量保护特别是反应是单端暂态量的超高压输电线路全线速动保护的基础上,利用输电线路的波传导方程分析了故障暂态过程是由于故障点行波在输电线路上多次折、反射的叠加而形成。母线的杂散电容和阻波器等的存在,使得区内、外故障产生的暂态分量有差异,这种差异主要表现在暂态电压、电流波形的高频分量部分。利用DSP硬件手段和小波分析的数学工具,可以构成单端暂态量保护,实现全线速动。     

基于小波分析频差性的电力电缆故障测距

为了提高电力电缆在线单端故障测距方法运用到放射状中压配电系统的准确性,研究了电压行波在配电系统不同地点的反射和透射频差特性,运用小波变换结果模极大值确定电压行波到来时刻的同时,利用所选小波滤波器相频特性提炼电压行渡信号携带的原有频差特性信息.有效地判断出到达母线的第2个行波是故障点反射波还是对端母线反射波.基于某变电站出线构建EMTP仿真模型,仿真结果表明这种利用小波分析频差性的电力电缆在线单端故障测距方法能够较精确地寻找到故障点.     

计及行波折反射的柔性直流电网故障限流器参数优化

行波的折反射过程对故障暂态响应有重要影响,目前对故障限流器(FaultCurrentLimiter,FCL)参数优化配置时,均未考虑故障行波折反射过程对FCL参数选取的影响。因此,提出了一种计及行波折反射的故障暂态响应时域分析方法,并用此方法对混合阻感并联型FCL进行了参数优化。首先,建立换流器故障等效模型,对比不同限流阻抗类型的FCL对故障电流的抑制能力。其次,推导了故障行波的频域和时域表达式,根据彼得逊法则建立各个时序的等效模型从而准确求得故障电流。并以故障电流和FCL两端的电压应力为优化目标,利用粒子群算法对FCL参数进行优化配置,得到限流阻抗最优匹配值。最后,通过在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建三端直流电网模型进行仿真对比。仿真结果验证了计及行波折反射的故障电流计算方法以及优化模型的准确性。     

复镜像法在平板导体涡流场计算中的应用

为了根据涡流检测中积分方程法(IEM)的理想裂缝模型,用矢量磁位推导出平板导体涡流场的并矢格林函数,将复镜像法用于涡流场并矢格林函数的计算,用Prony方法对矢量磁位中广义Sommerfeld积分(GSI)的被积函数进行指数逼近,使GSI转化为有限项级数之和,加速了无穷积分的计算,提高了涡流场的求解速度和计算精度。用涡流无损检测中的两组典型数据比较用复镜像法和直接数值积分法计算广义Sommerfeld积分的计算精度和求解速度,结果表明复镜像法在涡流场GSI积分计算中准确且高效。用复镜像法计算平板导体中含有平行裂缝和十字型裂缝的涡流场,其结果与有限元一边界元耦合法的计算结果对比表明求解方法正确和高效。     

Notes on waves with negative phase velocity

Negative refraction is a wave phenomenon beyond geometrical optics - it depends on the way waves behave when their phase velocity reaches a zero. Various forms of linear wave processes in media can be concisely described in one wave equation that is inspired by the interpretation of a medium as an effective space-time geometry. Depending on the conformal factor of the effective metric, the waves may show positive or negative refraction. For electromagnetic waves in two-dimensional dielectrics the conformal factor corresponds to the impedance.     

带T型分支输电线路的单端行波故障测距

在带T型分支的输电线路中,利用单端的工频故障信息或者行波故障信息实现各种情况下的故障测距较难。在分析带T型输电线路行波传播特征的基础上,提出了依据故障行波折、反射特性进行故障分支判别和故障点测距的方法。T型线路基于单端故障行波的测距结果上传至主站端,参考调度主站端基于工频故障信息的测距结果,得到最终的故障测距结果。该方法充分利用调度主站的故障信息,不依赖故障行波间的极性关系,同时可以实现波速的在线校正并取得优化的测距结果。ATP/EMTP仿真结果表明该方法测距精度高,具有一定的实用价值。     

变压器局部放电超高频信号的外部检测

电力变压器局部放电超高频检测法中一般将传感器安装于箱体内部,这对已投入运行的变压器来说是有潜在危害的。为此,先分析了变压器箱体对局部放电超高频电磁波传播的影响,探讨了接收天线外部检测超高频信号的可行性,再实验研究了局放超高频电磁波的外传播特性。结果表明,超高频电磁波可以透过变压器箱体夹缝衍射出来,外部检测到的超高频信号强度随着变压器箱体缝宽增大而增大;变压器套管附近安装接收天线也能检测到超高频信号。