小电流接地故障无功功率分析及选线新方法

对于谐振接地系统的单相接地故障,由于现场普遍存在电压互感器(PT)和电流互感器(CT)极性反接的现象,当仅仅利用故障的暂态无功功率方向进行选线时极易发生误选。分析了PT、CT极性反接对故障暂态和工频无功功率的影响,提出一种利用故障的工频无功功率对暂态无功功率进行修正再选线的新方法。即:修正后的暂态无功功率为负值的线路为故障线路,如果所有出线修正后的暂态无功功率都是正值则为母线接地。该方法可以忽略PT和CT的极性反接影响,扩大了选线适用范围。仿真和现场的数据证明了该方法的可行性。     

Chaotic oscillations control in the voltage transformer including nonlinear core loss model by a nonlinear robust adaptive controller

In this paper, control of chaos is done in presence of ferroresonant oscillations in a voltage transformer with nonlinear model of core losses. In order to control the chaotic oscillations, nonlinear adaptive approach is employed. Moreover, a Time Delay Feedback Controller (TDFC) is implemented to stabilize Unstable Periodic Orbits (UPOs). Also multiple scales method to analyze chaotic behavior and types of fixed points in ferroresonance occurrence at voltage transformers considering different types of core loss models is applied. In the literature ferroresonance phenomenon in voltage transformers is proved to be classified in chaotic dynamics systems. In this contribution, chaos occurs in the system from a sequence of Period Doubling Bifurcation (PDB). This phenomenon consists of different types of bifurcations such as Period Doubling Bifurcation (PDB), Saddle Node Bifurcation (SNB), Hopf Bifurcation (HB) and chaos. Dynamic analysis of ferroresonant circuit is performed using bifurcation theory. bifurcation diagrams and phase plane diagrams are illustrated using a continuation method for linear and nonlinear core loss models. For analyzing ferroresonance phenomenon, Lyapunov exponents are calculated using multiple scales method and feigenbaum numbers are obtained. Bifurcation diagrams illustrate variation of parameter control and as a result chaos is created and increased in the system.     

磁阀式饱和电流互感器的理论研究

普通高压在线取能电流互感器(CT)在一次大电流状态下铁心饱和,二次绕组感应电势畸变为尖峰脉冲电压,饱和程度越深,脉冲宽度越窄,导致难以稳定获取较大功率的能量。笔者通过对饱和机理深入分析,揭示出普通CT饱和过程中铁心磁导率变化和一次电流变化失配是内在原因,并由此提出了铁心饱和控制方法———区间配合法。基于该方法,通过对磁阀式饱和CT的工作原理、数学模型、工作特性及实验分析,表明磁阀式饱和CT可以实现铁心饱和过程中CT有效磁导率变化与一次电流变化的配合特性,能够满足一次电流大于200A时1W功率电源的在线取能要求。     

基于数字物理混合仿真的电子式电压互感器暂态特性及其测试技术研究

介绍了阻容分压电子式电压互感器的原理架构,分析了阻容分压电子式互感器经微分积分后的暂态传变特性。从继电保护应用的角度关注了电子式电压互感器的暂态传变特性对快速距离保护的影响。提出了一种基于数字物理混合仿真的电子式电压互感器暂态测试技术方案。采用数字仿真输出小电压信号再利用功率放大器将其放大,再搭建电子式电压互感器阻容分压的物理仿真平台,建立完整的测试系统。利用突变量检测确定初始时刻,同步采集模拟量原始电压信号与试品数字信号,进行暂态过程电子式电压互感器的暂态误差计算。通过开发的测试系统在实验室的应用,以验证测试技术方案的可行性。     

Series resonant ZCS‐PFM DC‐DC power converter with high‐frequency high‐voltage transformer link for high‐power magnetron drive

This paper presents a single lossless inductive snubber‐assisted ZCS‐PFM series resonant DC‐DC power converter with a high‐frequency high‐voltage transformer link for industrial‐use high‐power magnetron drive. The current flowing through the active power switches rises gradually at a turned‐on transient state with the aid of a single lossless snubber inductor, and ZCS turn‐on commutation based on overlapping current can be achieved via the wide range pulse frequency modulation control scheme. The high‐frequency high‐voltage transformer primary side resonant current always becomes continuous operation mode, by electromagnetic loose coupling design of the high‐frequency high‐voltage transformer and the magnetizing inductance of the high‐frequency high‐voltage transformer. As a result, this high‐voltage power converter circuit for the magnetron can achieve a complete zero current soft switching under the condition of broad width gate voltage signals. Furthermore, this high‐voltage DC‐DC power converter circuit can regulate the output power from zero to full over audible frequency range via the two resonant frequency circuit design. Its operating performances are evaluated and discussed on the basis of the power loss analysis simulation and the experimental results from a practical point of view. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 153(3): 79–87, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20126     

综合暂态与工频信息的谐振接地系统小电流接地故障选线

对于谐振接地系统,利用工频电流的小电流接地故障选线方法不再适用,而受现场普遍存在的电压互感器/电流互感器接线极性反接问题影响,利用暂态电流极性比较与暂态无功功率方向的选线方法也易出现误选。文中在分析过补偿方式谐振接地系统中接地故障暂态与工频零序电流/无功功率分布差异的基础上,提出两种综合利用故障暂态与工频分量的全信息量选线方法,即:与任一其他线路暂态零序电流极性关系与工频零序电流极性关系均不一致的线路为故障线路;或暂态无功功率与工频无功功率流向不一致的线路为故障线路。两种方法均可有效避免因电压互感器/电流互感器接线极性反接或不确定造成的误选,扩大了对现场条件的适用性,提高了选线可靠性。仿真与现场数据验证了算法的有效性。     

风力发电用非晶合金变压器节能效果的应用研究

通过收集用于风力发电的相同容量、相同电压等级的非晶合金变压器和硅钢片铁心变压器的长期运行数据,分析比较了两种变压器的电量损耗,以实测数据验证了非晶合金变压器的实际节能效果。     

中低压直流变压器拓扑与控制综述

直流变压器作为直流电网中实现电压变换与电能分配的核心装备,其运行特性对直流电网影响深刻.基于此,对中低压直流电网中直流变压器的研究现状进行了总结与分析.首先,简要阐述了直流变压器的基本功能和典型运行场景;考虑到拓扑是直流变压器适应不同电压等级应用场合的关键,从端口数量和能量耦合方式的角度对直流变压器拓扑进行了分类,明确了各类拓扑的主要特征;其次,全面分析了直流变压器在稳态与暂态运行过程中包括效率优化、软启动、直流偏置电流抑制等方面的控制策略,有利于保障直流变压器在复杂工况下的高效可靠运行;然后,对直流变压器核心部件——高频变压器的关键技术进行了讨论,为高频变压器的选型和设计提供了参考;最后,对直流变压器未来的发展趋势进行了展望.     

节能变压器结构和特点

电网损耗占供电容量7.7%,而变压器损耗占其中大部分,因此采用节能变压器是节能工作的重大措施。降低变压器损耗可从降低铜损、铁损、杂损,消除"大马拉小车",提高运行性能着手,采取改进材质、改造部件结构、使工作原理与工作特性相适应等措施。介绍了超导、非晶、卷铁心、R型卷铁心、立体铁心、单相柱上、调容量、有载调压、中阻抗除尘、低压节电器、铜铁损耗比适配、采用细磁畴高导磁硅钢片、低阻低损导线等13种节能变压器的原理、结构、特点并加以对比。如措施组合,节能会更多。指出S7、S9、S11系列变压器的损耗比较适宜单班制生产,对连续负载和农村负载并不节能。     

Transient model and simulation in three-phase three-limbtransformers

When a three-phase three-limb power transformer, whose primary windings are Y-connected with isolated neutral, is energized or reclosed by asynchronous closure of the circuit breaker poles, the transient voltage at the still disconnected transformer terminal and the transient current flowing from the connected windings may reach considerably high values. This can cause serious damage to equipment connected to the transformer. This transient phenomenon is closely related to the switching sequence of the circuit breaker poles, switching-on angles, remanent flux and the magnetic saturation characteristics of the transformer's iron core. This paper presents a simple and effective method to predict the transient phenomenon of power transformers. The proposed method formulates a model to represent the transient under various operating conditions. Simulations and experiments are both demonstrated to support the proposed method     

基雷电冲击电压下双层XLPE电缆绕组的暂态特性研究

当雷电波侵入XLPE电缆绕组后,双层XLPE电缆绕组的芯线及外半导电层上的暂态电压分布与单层绕组有很大的不同。研究发现,由于其结构上的特殊性,导致其在外半导电层上会出现一定幅值的暂态电压,这与传统变压器绕组遭受雷电波侵入时所表现的暂态特性有很大的不同。通过试验测量其芯线与外半导电层上的暂态电压分布,分析其在雷电冲击电压下的暂态特性,为这种新型变压器的设计、保护技术提供了参考依据。     

电流互感器伏安特性测试方法的研究

依据电力系统电压等级不断提高的工程背景下,采用变频测量保护用电流互感器伏安特性的方法,为电流互感器的现场检验提供了可能。通过研究铁心磁化过程的功率损耗,进而得出激磁频率与功率损耗的内在关系。针对涡流损耗和额外损耗对测量结果的影响,提出了伏安特性变频测量的损耗补偿方法,即在"频率比折算"的前提下,再进行损耗的补偿修正。研究结果表明,改进后的变频测试方法与直接在工频下测得伏安特性具有较高的一致性。     

全桥变换器高频变压器的磁损测试方法

全桥开关变换器中较大的负载电流会在桥臂开关管上引起严重的振铃现象,直接基于全桥变换器拓扑测试高频变压器的磁芯损耗精度将会受到显著影响。文章提出了一种新颖的全桥变换器控制方法,通过合理的驱动时序组合,使高频变压器所承受的激磁电压波形和偏置电流与传统开关变换器中的工作条件完全一致。提出的驱动信号控制组合可保证在二极管续流期间给高频变压器激磁电流提供类似的通路以保持恒定,易于实现桥臂开关管的ZVS。因此开关过程中的振铃现象显著降低,磁损测试精度得到保证,实验验证了所提方法的正确性。     

Studying the Impulse Overloads in the Windings of a Station Service Voltage Transformer

One of the key factors determining the performance of a 110–500-kV station service voltage transformer (SSVT) is a compact insulation design that provides minimum winding sizes. Since SSVTs are new equipment that combine the operational features of a power transformer and the design features of a measuring voltage transformer, it is necessary to study the characteristic transient processes occurring under the impact of lightning-impulse test voltages and lightning and switching overloads in operation in order to ensure proper insulation design. The article presents the results of an experimental investigation of impulse transients in the windings of a full-scale mockup model of an active part of a 20-kV A SSVT with a rated voltage of 110 kV. The influence of grounding the low-voltage winding terminals on the maximum values and duration of impulse stresses on the longitudinal insulation of the high-voltage winding is revealed. It is shown that, unlike in the case of power transformers with disc windings, more significant effects on the insulation are produced when no load is applied on the low-voltage windings.     

变压器环形铁芯建模和剩磁测量

大型电力变压器进行空载合闸操作时,铁芯中的剩磁可能会引起励磁涌流,导致变压器无法正常投入运行。文章介绍了一种新的分析和测量剩磁的方法,该方法是在外加正反向直流电压激励的基础上实现的。通过分析剩磁产生的原理,建立了基于Jiles-Atherton磁滞理论模型的变压器环形铁芯仿真模型。在环形铁芯绕组上先后施加大小相等方向相反的直流电压,可以得到两个不同的响应电流,结合场路暂态分析,可以判断剩磁的方向,并且找到响应电流和剩磁之间的关系。该方法可以在对变压器铁芯中原有剩磁影响不大的情况下准确测量剩磁的大小和方向。通过自主搭建的实验平台对环形铁芯中的剩磁进行了测量,验证了仿真结果的合理性。     

并联电抗器在超(特)高压电网中应用及发展

研究了超（特）高压输电线路在长线电容效应、不对称接地和突然甩负荷等各种工况下工频过电压的产生．提出了采用并联电抗器进行无功补偿限制工频电压升高的措施。分析了并联电抗器在超（特）高压输电线路单端供电与双端电源供电情况下抑制过电压的作用。分析比较了裂心式、磁饱和式及变压器式3种超（特）高压可控并联电抗器的基本工作原理、主要功能和特性．指出裂心式可控电抗器具有非线性伏安特性,兼具大幅度限制操作过电压功能：磁饱和式电抗器的伏安特性与普通电抗器相近,结构简单、控制方便,具有优良的技术经济综合指标：变压器式可控电抗器与磁饱和式可控电抗器相比。谐波电流更小、响应速度更快、功率损耗更小。同时指出了特高压并联电抗器与超高压并联电抗器相比的特殊性。     

工频试验变压器高压绕组高电位电流测量系统研制与应用

目前对工频试验变压器的常规测量均为稳态工频参数,未涉及试验变压器高压绕组高电位电流的暂态状况。研制了一套基于Rogowski电流传感器和光电传输技术的高电位电流测量系统,可测量最大冲击电流峰值1 000 A,最大工频电流有效值6 A、频率范围50 Hz~20 MHz;进行了频率响应试验、工频小电流和冲击大电流的性能试验,实测了绝缘子工频闪络时和GIS隔离开关开合感性小电流试验时流经试验变压器高压绕组的电流波形。通过试验数据分析了高陡度暂态电流对变压器的绝缘损伤和测量的意义,探讨了通过比较测得的暂态电流最大陡度以衡量试验变压器保护措施有效性的方法。该系统可为衡量试验变压器保护措施的有效性、改进试验回路以及试验变压器损伤、故障等相关的研究提供参考数据,避免盲目使用造成试验变压器绝缘损伤,对保障其安全运行和科研研究具有重要意义。     

配电变压器与静止无功补偿器一体化技术研究

针对我国配电网及箱式变电站无功补偿存在的问题,提出一种融合配电变压器和静止无功补偿单元的一体化无功补偿技术,该技术利用配电变压器的富余容量,动态补偿变压器及其负载的无功消耗;通过灵活的接入电压选择,扩展了补偿单元电力电子器件的选型范围;紧凑的一体化结构也有效降低了补偿装置的体积和成本,提高了装置的整体效率。介绍了该技术的结构形式,并针对其结构特殊性,提出了2种跨端口瞬时无功功率（电流）的检测方法。仿真和实验结果表明,该技术对配电网无功动态补偿和综合电能质量控制有着显著的效果。     

智能配电变压器的串变调压和基于漏磁的绝缘故障检测技术

为了解决分布式能源接入配电网后电压的频繁波动和双向潮流问题,提出一种基于串联变压器的调压技术。利用真空接触器和晶闸管来控制串联变压器的变比和星-角变换,实现电压的快速调整。分析了基于串联变压器的调压原理及基于真空接触器和晶闸管的混合开关调压技术。此外,还提出了基于漏磁通的绕组绝缘故障监测技术,说明它的原理、实现技术和实验验证原理。分析结果表明,提出的技术能够有效地解决配电网电压频繁波动的问题,提高配电变压器的寿命、降低配电变压器的损耗,同时提高配电变压器的智能化程度和可靠性。     

电网调度自动化系统中计算机对其供电质量的要求

从电压波动、频率波动、波形失真等方面分析了影响电网调度自动化系统中计算机供电质量好坏的因素,阐述了瞬变浪涌下跌、瞬变脉冲(又称电压闪变)、瞬时停电及三相不平衡给计算机电源带来的影响,导致计算机运算错误或破坏存储的数据和程序.提出了改善电源质量的相应措施:采用隔离变压器可隔离电网上的瞬变干扰,达到电磁屏蔽的作用;加装滤波器可衰减来自电网的电磁干扰和射频干扰;系统配置稳压器和电力专用在线式不间断电源(UPS)等可减少电源系统中的浪涌、噪声、电压下跌等现象.