非线性绝缘电介质AC介电特性参数及其测量

为调控电场分布避免电场集中,由聚合物与无机半导体填料制备的非线性绝缘电介质在许多高压设备中得到应用。非线性绝缘电介质介电特性的测试是其理论与应用技术研究的重要基础。研发了一套基于虚拟仪器技术的非线性绝缘介质交流介电特性测试装置,实现交流激励电压和响应电流瞬时波形的测试。参照激励电压通过确定的算法将响应电流分解成阻性电流和容性电流。通过对电压与电流波形的分析,获得瞬态测量条件下的静态、动态参数与电场强度关系曲线及等效参数等,可更全面地表征非线性绝缘电介质交流介电特性。结合测量实例,详细描述了各参数及其与电场强度关系曲线的获得过程。     

油纸绝缘等效电路参数辨识及老化状态评估

对油纸绝缘等效电路参数进行准确辨识是当前研究的一个难点。为此摒弃了传统利用恢复电压特征量对油纸绝缘等效电路建模和参数辨识方法,并提出了一种电路建模和参数辨识的新方法。恢复电压曲线含有丰富的介电弛豫响应信息,利用微分解谱得到包含介电弛豫响应信息的子谱线,分析子谱线弛豫参数与等效电路参数的关系并求解等效电路参数。该方法可以准确地确定等效电路拓扑结构,能避开复杂的方程组运算而准确辨识电路中的参数量,并可求解出各极化支路的非典型自由弛豫的线型参数。同时,对多台变压器绝缘等效电路的部分参数与油纸绝缘老化状态的关系进行了研究,结果表明:变压器绝缘状态良好时,恢复电压曲线可分解5条子谱线,线型参数较小且接近0.5;子谱线数量越多,线型参数越大,则变压器油纸绝缘老化越严重。因此,利用子谱线数量和线型参数能准确评估油纸绝缘老化状态。     

金属氧化物避雷器在线监测的谐波校正及研究

泄漏电流阻性分量是金属氧化物避雷器(MOA)在线监测的重要指标,传统的容性电流补偿算法并未考虑谐波电压的作用,对监测结果产生很大的误差。为解决该问题,利用电压过零时避雷器阻性电流与容性电流的关系求解避雷器晶介电容C,并推导了谐波电压下的容性电流补偿系数G,提出了一种金属氧化物避雷器在线监测的谐波电压校正方法,有效降低谐波电压对阻性电流提取的影响,提高避雷器阻性电流的提取精度。MATLAB仿真结果表明,通过MOA在线监测谐波校正方法,避雷器晶介电容C、基波阻性电流分量i_(R1)、3次谐波阻性电流分量i_(R3)误差均≤10%,有效地减小谐波电压给监测结果带来的影响,降低了阻性电流提取的误差,提高了避雷器在线监测结果的准确性。     

一种新的MOA阻性电流提取算法

根据小电流区金属氧化物避雷器(MOA)等值电路模型为非线性电阻和电容并联的原理分析了非线性电阻和电容产生的电流,指出二者之间存在正交关系,并进行了证明。在此基础上提出了一种获取MOA泄漏电流中阻性分量的方法。即使MOA电阻的非线性关系和晶介电容值未知时,理论上该方法仍然可以获得准确的阻性电流,且不受电压信号中存在谐波的影响,同时可以获得准确的晶介电容值。基于Matlab实现了多种算法,使用MOA模型仿真出了电压和泄漏电流信号,多种方法的计算结果中所提算法具有最小误差,电压谐波存在时误差均为0;实验室实测了10 kV MOA的电压和泄漏电流,计算结果表明所提算法具有最高的稳定性。     

改进的MOA阻性电流算法研究

基波电压作用下产生的基波阻性电流ir1和3次阻性电流ir3可以很好地反映MOA工作状态。传统容性电流补偿算法及其改进算法没有考虑谐波电压作用,从理论上产生一定误差。为解决此问题,文中在改进的容性电流算法基础上,提出新的等效电阻修正算法,消除一部分谐波对阻性电流的影响,从而提高基波阻性电流和3次阻性电流的精度。MALTAB仿真分析,显示文中算法有效降低了基波阻性电流及3次阻性电流的误差,其中3次阻性电流减少了近一半,说明修正算法有效消除了谐波对阻性电流影响,提高了MOA预判的准确性。     

油纸绝缘极化等效电路参数计算方法

针对粒子群算法在求解油纸绝缘等效电路模型参数过程中容易陷入局部最优的问题,结合混沌理论提出一种油纸绝缘极化等效电路参数计算方法。根据混沌算法具有遍历性和不重复性的特点,在粒子群算法中加入混沌扰量,使得算法不陷入局部最优解,从而辨识油纸绝缘等效电路参数。计算结果表明,应用混沌粒子群改进算法获得的回复电压极化谱能够很好地与现场测试得到的回复电压极化谱相吻合。通过所提算法求解得到的油纸绝缘等效电路模型能够准确地反映油纸变压器的绝缘状况,为后续诊断油纸绝缘的老化情况奠定重要基础。     

运用混联等效电路诊断变压器油纸绝缘状态

针对油纸绝缘变压器内部绝缘介质弛豫响应的复杂性,根据油纸绝缘结构特征,提出建立混联等效电路新模型来表征油纸绝缘弛豫过程。根据混联等效电路的理论分析,推导出混联等效电路参数和回复电压的求解公式。先采用一台变压器回复电压测试数据对该方法进行验证后,再利用一台变压器检修前后的测试数据进行基于混联等效电路的变压器油纸绝缘诊断研究。研究结果表明:通过混联等效电路方法得到的回复电压曲线能够很好的与现场测量的回复电压曲线吻合,且利用混联等效电路能够准确的诊断油纸绝缘变压器的绝缘介质老化情况。     

去极化电流解谱分析油纸绝缘等效电路参数研究

介质响应法可以有效地判断油纸绝缘的状态,保证变压器运行的可靠性,延长老旧变压器的使用寿命。变压器油纸绝缘等效电路参数的求解对于深入分析介质响应特征量随绝缘状态变化的规律有重要意义。基于去极化电流解谱的方法对等效电路参数的求解进行了改进。根据时域介电谱理论,估算出各条支路的时间常数,再逐条求出每条支路的极化电阻、极化电容。该方法计算简单,而且还体现了物理意义。最后,用该方法对三台变压器进行解谱分析,计算得到的等效电路参数和原参数的误差很小,验证了该方法的有效性和可行性。     

混联等效电路p参数诊断变压器油纸绝缘老化研究

针对油纸绝缘变压器内部绝缘介质弛豫响应的复杂性,根据油纸绝缘结构特征,结合Maxwell电路理论,提出建立混联等效电路新模型来表征油纸绝缘弛豫过程。根据混联等效电路的理论分析,推导出混联等效电路参数和回复电压的求解公式。在混联等效电路基础上,提出一个利用p参数来诊断变压器油纸绝缘老化状态的新方法,为其后续绝缘诊断奠定基础。研究结果表明:混联等效电路p参数与极化电压、充电时间变化无关,利用p参数与变压器油纸绝缘系统的纸中微水含量之间的函数表达式可准确诊断变压器油纸绝缘系统老化状况;当p在区间(+∞, 0.323)时,变压器绝缘状态良好;当p在区间(0.193, 0.323)时,变压器绝缘老化较严重;当p在区间(0, 0.193]时,变压器绝缘老化严重。     

油纸绝缘等效电路参数辨识与老化评估

基于介质时域响应的回复电压法(RVM)是通过外加电压获得电力变压器绝缘老化状态的非破坏性试验方法。采用扩展debye模型的介质响应等效电路分析油纸绝缘系统的复杂极化过程,推导出回复电压数学表达式;采用容易获得的回复电压曲线辨识等值电路参数,借助区间自适应粒子群灵活调节局部和全局搜索的能力,快速地寻找到油纸绝缘等效电路参数最优解;并通过实例仿真分析验证算法的优越性和适用性;最后分析不同绝缘状态的参数值对回复电压的影响,得到老化诊断评估方法。     

双馈风力发电机三相短路状态下的参数辨识

双馈风力发电机转速大多采用矢量控制进行控制,为了给矢量控制提供更精确的电机参数,运用最小二乘回归方法研究了双馈风力发电机三相短路状态下的参数辨识方法。研究发现三相短路电流中存在直流分量、交流基波分量和交流谐波分量,各分量的变化规律由双馈风力发电机的参数、转差率及转子励磁电压决定;将各电流分量分离,与三相短路电流表达式对比即可辨识出电机内部参数。1.5 MW双馈风力发电机的仿真数据验证了辨识方法可行,且具有较高的准确性。     

单相不可控桥式整流滤波电路容性特性

针对单相桥式整流电容滤波电路对外表现的特性问题,基于频域谐波耦合导纳矩阵模型,分别推导出单相桥式整流电容滤波电路在理想电压和畸变电压下的谐波等值电路。结合等值电路,分析了在不同电压条件下该电路产生容性特性的机理。计算和仿真研究表明,在不同电压或负载参数情况下该电路会对外表现出容性或感性特性。提出了在一定电压条件下,确定单相桥式整流电容滤波电路在某次谐波处呈现容性特性电路参数范围的方法,从而能为有效防止电路与系统电抗产生的非线性容性谐振提供依据。     

氧化锌避雷器在线监测方法的研究

基波电压产生的基波阻性电流ir和三次阻性电流i3r可以反应MOA的运行状况。改进的容性电流补偿法可有效去除全电流中的容性电流,但全电流中仍存在谐波电压产生的阻性电流,影响了ir和i3r的提取精度,特别是i3r的误差较大。为解决此问题,在改进补偿法的基础上,提出了改进容性电流补偿法的修正方法,借助于一等效的线性电阻补偿了部分谐波电压产生的阻性电流,从而减小了谐波电压引起的误差,提高了i3r的提取精度。仿真分析表明,修正后i3r的误差减小了一半,验证了此修正方法的有效性,也提高了根据ir和i3r判断MOA故障方法的准确性。     

High voltage AC resistive current measurements using a computerbased digital watts technique

A computer-based technique is described which can accurately determine high-voltage AC resistive currents by obtaining the watts loss of the test specimen and dividing by the true r.m.s. (t.r.m.s.) value of the applied voltage Therefore, the normal concern for guarding against stray capacitive currents and for the exact repetition of test setup geometry on successive testing are not required for accurate measurements of AC resistive current. The watts loss calculation is based on the general formula for average watts so that the resistive current can be measured accurately with some harmonics of the fundamental present in both the test current and the supply voltage. A digital oscilloscope is used to acquire the test voltage and current so that special-purpose amplifiers are not required. The overall system accuracy is verified to less than ±1.21% of full-scale current. A microprocessor was used to compute the following parameters: average power, t.r.m.s. voltage, t.r.m.s. resistive current, t.r.m.s. capacitive current, total t.r.m.s. current, and the magnitude of calculated measurement error. The waveforms displayed are volt-ampere, voltage, and total current. An EHV aerial lift boom, a 115 kV station post insulator, and a metal-oxide surge arrester are evaluated using this technique to illustrate the measurement advantages     

HVDC换流站投切交流滤波器用断路器特殊性能要求

高压直流换流站内交流滤波器组容量大,投切频繁,因此对投切它的断路器的要求有别于常规交流断路器。文中以国内多个已建高压直流工程成套设计为基础,总结换流站投切交流滤波器的各种工况,并利用EMTDC建立模型进行仿真计算,对交流滤波器用断路器的恢复电压、合闸涌流以及开断容性电流等特殊要求进行研究,认为对于高压直流换流站投切交流滤波器用断路器,应增加型式试验和容性电流开断试验,小组断路器应配置选相合闸装置或加装合闸电阻。     

Evaluation of MOSA condition using leakage current method

This paper covers the evaluation of metal-oxide surge arrester (MOSA) condition using the method based on the analysis of leakage current at the operating voltage of the network. A comparison is made between the following variants of this method: (1) the method based on harmonic analysis of the total leakage current; (2) the method based on the third order harmonic of the resistive leakage current; (3) the method of power loss; (4) the capacitive current compensation method; and (5) the method based on direct measurement of the amplitude of the resistive leakage current. For these methods the appropriate indicators are introduced for evaluating the MOSA condition. The application of these methods is analyzed depending on fluctuation and the presence of higher harmonics of the MOSA operating voltage. Calculations were conducted using the program MATLAB on a simplified equivalent circuit of a MOSA with a non-linear element modeled using the degree function. Based on the calculation results, a gradation was made for the applicability of individual indicators for evaluating the MOSA condition which indicates a special advantage for using the fundamental harmonic of the resistive component of leakage current and the fundamental harmonic of power loss.     

介质阻挡放电型臭氧发生器等效电路研究

对正弦波电流供电的介质阻挡放电(BDB)型臭氧发生器的工作特性进行了详细地分析，对发生器放电气隙电压进行了傅里叶级数分解，给出了气隙电压的基波分量描述，提出一种新的DBD型臭氧发生器基波等效电路，并定义了BDB型臭氧发生器的几个特性参数。对正弦波电流供电DBD型臭氧发生器的电气特性进行了深入研究。给出了利用DBD型臭氧发生器的基波等效电路和电气特性设计电源的过程和实验结果。理论分析和实验结果证明了提出的DBD臭氧发生器基波等效电路的正确性和用基波等效电路电气特性设计供电电源的可行性。     

Y/Δ接线电力变压器内部异常励磁电流辨识

本文针对Y/Δ接线电力变压器,基于时域场路耦合模型提出一种励磁电流参数辨识方法。建立磁场-电路耦合模型,基于能量扰动原理计算动态电感与时域电流两个状态变量,在此基础上利用端口电气信息研究变压器励磁电流参数的辨识方法。通过研究交直流混杂、匝间短路情况下的变压器电磁特性,结合变压器励磁饱和状态,总结励磁电流在不同异常状态下的变化规律。搭建220V三相组式变压器动模实验平台,在不同直流扰动、不同电压等级匝间短路条件下,利用励磁参数辨识模块辨识励磁电流,并将仿真结果与实验数据进行对比,验证仿真模型的正确性。     

A method for fault diagnosis in linear electronic circuits

A method for fault location and parameter identification in linear AC and DC circuits with limited accessible terminals for excitation and measurement is developed in this paper. Fault location is based on a derived relationship having a general meaning. It requires analyses of the circuit with nominal parameters and distinct excitations as well as measurements of some node voltages in the circuit with perturbed parameters. The fault parameter is identified using a formula obtained on the basis of the Woodbury expression. A decomposition technique is suggested enabling us to apply the method for multiple fault diagnosis. Several numerical examples illustrate the proposed approach and show its effectiveness. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.