柔性直流输电用直流电压测量装置暂态响应试验研究与装置研制

柔性直流输电技术是以电压源换流器(VSC)、可关断器件和脉宽调制(PWM)技术为基础的新一代直流输电技术,较常规直流而言对暂态保护特性有更高的要求。以柔性直流输电用直流电压测量装置的暂态响应试验为研究对象,通过暂态响应的试验现状、标准要求、试验方法和试验参数的研究,提出基于固态MARX发生器阶跃方波电压源的暂态响应试验技术,研制完成柔性直流输电用直流电压测量装置暂态响应试验系统,实现满足标准要求的快速上升长脉宽的暂态响应试验及测量。仿真和试验结果表明,提出的柔性直流输电用直流电压测量装置的阶跃响应暂态特性试验方法及试验设备,其性能指标满足柔性直流输电工程用直流电压测量装置阶跃响应暂态特性试验要求,可方便有效地评估直流电压测量装置暂态响应特性,对保障直流输电工程系统的安全稳定运行具有重要意义。     

特高压直流电流测量装置阶跃响应特性校验系统研究

分析了特高压直流测量装置阶跃特性现场试验要求,开展阶跃响应特性现场试验技术研究,提出了基于BUCK电路的直流电流测量装置阶跃响应试验技术。研制了直流电流测量装置阶跃响应试验用快速上升长脉宽大电流源。完成了特高压直流电流测量装置阶跃响应验证试验。试验结果表明,所提出的直流电流测量阶跃特性校验系统最大输出3000 A时,阶跃方波上升时间7μs,持续时间10 ms,过冲幅值小于1%,其性能满足特高压直流电流测量装置的检测校验要求。     

直流电压测量装置中绝缘气体瞬态流动影响研究

直流电压测量装置是重要的一次测量设备,在特殊工况下对其进行SF6带电补气作业时,应保证在充气瞬态过程中不会因SF6压强突变而发生直流系统告警或闭锁。对此,建立了直流电压测量装置密封气路等效模型,通过有限元方法对在不同阀口位置充气时SF6瞬态流动特性进行仿真计算和对比分析,发现管状气路末端充气时SF6气压监测表计压强变化较大,易导致直流系统发生告警或闭锁。通过在不同阀口位置进行充气试验,验证了压强变化与仿真结果基本一致。基于不同阀口充气时SF6瞬态流动压强变化的研究,对于直流电压测量装置带电补气操作具有工程指导意义。     

一种特高压直流电压测量装置内部温度的测量方法

多年来,测量高压电器中气体绝缘产品的内部温度一直是比较困难的。文中提出了一种采用荧光余辉光纤传光型温度传感器测量特高压直流电压测量装置内部温度的方法,该方法能够准确测量装置运行时的内部温度。文章重点阐述了该温度传感器选取、传感器埋设方式和布置以及具体的试验方法。该试验方法可以判断特高压直流电压测量装置内部温度的情况,同时也可为测量高压电器中气体绝缘产品的内部温度提供参考。     

特高压直流电压测量装置二次分压及数字采集技术研究与应用

随着特高压柔性直流输电等应用的发展,电网对柔性直流系统控制与保护提出更快速更准确的响应需求,因而要求直流电压测量装置具备高可靠性、高速、高精度等特性。针对特高压直流电压测量装置的二次分压及数字采集部分进行深入研究,一方面提出具备冗余设计及精度补偿功能的二次分压板结构拓扑,另一方面提出了高速高精度低延时的就地数字化信号采集方案。应用该技术的±800 kV直流电压测量装置实际测试结果表明:测量精度优于0.2级;50 Hz频率响应比差优于1%,相差小于500μs;截止频率高于3 kHz。     

特高压直流电子式互感器阶跃特性智能化测试技术研究

通过对直流电流互感器阶跃特性测试技术和暂态特性建模的分析研究,提出了特高压直流电子式互感器阶跃特性智能化测试方案及现场测试解决方案,对改变目前直流输电工程中互感器选型、检测、运维的无序状态具有十分重要的意义,将为直流控制保护及监视系统的可靠运行提供技术保障,提高了直流输电工程的安全可靠运行水平.     

一种可程控约瑟夫森直流电压标准装置

在直流电压量值体系中,约瑟夫森直流电压标准已经成为我国电压单位（伏特）复现的基准,利用约瑟夫森效应,直流电压单位直接溯源到频率和约瑟夫森常数KJ-90。本文介绍了约瑟夫森结的结构原理,以及一种可程控约瑟夫森电压标准装置的工作原理和特点。在直流电压-10～＋10V测量范围内,可以用于检定校准固态电压标准器、标准电池和直流分压器,也可以输出约瑟夫森直流电压,用于校准数字电压表10V以下量程以及线性度。     

一起换流站极母线直流电压测量异常原因分析

针对±500kV桂中换流站双极先后出现极母线直流电压测量异常的情况,从测量异常现象入手结合直流电压测量装置原理,依据现场检查结果初步确定了故障位置。通过现场复现式仿真实验,确定了故障原因为远端模块箱体接地不良造成其前级电路的电阻一端浮空,通过在远端模块箱体增加屏蔽接地线等方法,消除了测量异常。     

云广特高压直流电压测量故障分析及对策

直流电压的正确测量是保证高压直流稳定运行的关键一环.以云广特高压直流工程为例,介绍直流电压测量原理,并分析运行中直流电压测量暴露出的一些典型异常事件,提出应对直流电压测量故障的策略。     

暂态稳定控制装置的测试与仿真浅析

针对稳定控制与继电保护装置在测试与仿真方面的较大差距 ,从国内暂态稳定控制测试装置的现状入题 ,分析了开发较为通用的稳定控制测试装置的意义与可能性 ,讨论了测试与仿真、诊断的关系 ,指出一般的稳定控制装置测试流程 ;而后分别具体介绍了稳定装置的模块测试、综合测试、数字仿真的方法以及用于稳定性判别的常见仿真软件 ,这些测试与仿真技术不仅在稳定控制领域 ,而且在继电保护与其它自动装置领域也有着同样重要的用途 ;最后作者指出了稳定控制测试与仿真技术在网络化、智能化、实时性、模块化等方面的发展趋势     

电能表耐压试验装置的检验

介绍了电能表耐压试验的一般内容和试验装置的技术指标,提出了对耐压试验装置进行周期检验的必要性和可行性。同时设计了检验此试验装置的技术方案和测试系统,并在缺少专用仪器设备的情况下自制了部分电路板来完成检验。     

基于暂态电压比原理的直流配电网故障保护方案

由于直流配电网故障时短路电流呈现上升快、峰值大、过程短的基本特点,给故障的可靠识别和快速切除造成了困难。利用线路出口限流电抗器两侧电压的时域特性实现区内、外故障的可靠判别,提出了一种适用于直流配电网线路的继电保护方案,并通过单侧电气量保护与双侧电气量保护的配合实现了直流配电线路保护的速动性和选择性。该方案仅通过限流电抗器的暂态电压比即可实现对故障的快速检测、识别,不仅能满足直流电网对保护的要求,而且保护方案简单、易实现。大量仿真实例验证了保护方案的可行性,且具备较强的抗过渡电阻能力。     

Application of step‐response test for evaluation of uncertainty of standard measuring system for lightning‐impulse high voltage

In evaluating the uncertainty of the standard measuring system for lightning‐impulse high voltages, which is composed of a standard voltage divider, a digital recorder, and calibrators, step‐response tests of the standard voltage divider may be useful. In this paper, a convolution algorithm is employed to calculate the output impulse voltage waveforms from measured step‐response waveforms. The uncertainties of peak‐value measurement due to the influence of the nominal epoch, uncertainty of the peak‐value measurement due to dispersion of the AC scale factor, and uncertainty of the virtual front‐time measurement due to long‐term stability are evaluated. Furthermore, the error of the virtual front time of the output waveforms is discussed. The front part of the step‐response waveform, t≤ T₃₀%, does not influence the error of the virtual front time. Therefore, for the standard voltage divider, the step‐response parameters, that is, the experimental response time, partial response time, settling time, and overshoot, have almost nothing to do with the error of the virtual front time. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 180(2): 24–32, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21279     

直流机电暂态与电磁暂态模型在低频振荡分析中的比较

对交直流混合运行系统进行低频振荡分析时,直流系统通常采用机电暂态仿真模型。介绍了直流系统的机电暂态和电磁暂态两种仿真模型,在电力系统全数字仿真装置（ADPSS）平台上建立了EPRI36系统和某实际电网系统的机电暂态模型和机电-电磁暂态混合仿真模型,分别用于低频振荡分析。采用基于总体最小二乘-旋转不变技术的信号参数估计（TLS-ESPRIT）算法,分析故障后的振荡功率信号。提取低频振荡主导振荡频率、阻尼比等信息进行模态分析,并对分别利用两种仿真模型进行仿真得到的低频振荡分析的结果进行比较。结果表明,直流线路分别采取两种仿真模型时,仿真结果较为吻合,低频振荡分析的结果基本相同,机电暂态模型具有较高的实用价值。     

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。     

基于扰动观测器的孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器电压波动控制策略研究

针对孤立交直流混合微电网中双向AC/DC换流器在外界扰动下出现电压波动的问题,设计了一种应用于双向AC/DC换流器的母线电压扰动观测器,以实现在分布式电源出力和负荷功率变化等外界扰动情况下对系统扰动量的快速跟踪,且无需增加额外的电压或电流传感器,保证了交直流混合微电网内分布式电源和负荷的即插即用功能。进一步地提出了基于扰动观测器的孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器电压波动控制策略,以有效抑制暂态电压波动和冲击,提高了孤立混合微电网在不同扰动下的动态响应性能和鲁棒稳定性。在PSCAD/EMTDC平台上搭建了孤立交直流混合微电网仿真模型,通过在不同暂态过程下的仿真测试验证了所提方法的有效性和正确性。     

直流电子式电压互感器延时特性分析与现场测试

直流电子式电压互感器因受到分压器、远端模块参数改变及合并单元等数字链路因素影响会出现延时,现场准确测试标定该延时特性不易实现。首先,建立了直流电压互感器等效电路模型,分析了直流分压器、低通滤波器等被动元件对直流电子式电压互感器延时时间的影响。在此基础上,提出一种基于暂稳态信号的延时等效测试方法,并研制出直流电压互感器延时特性现场试验系统。通过标准暂稳态信号与被测直流电压互感器的反馈时差精确测量延时时间。最后,采用所提出的试验方案在某直流工程现场进行直流电压互感器延时测试,验证了该方法有效性。     

高比例新能源送端系统暂态电压运行风险分析

针对交、直流故障下的高比例新能源送端系统暂态电压演化传播机理及运行风险尚不明晰的问题,首先,基于交直流系统间的无功电压交互作用机理分析,明确了交、直流系统故障下的暂态电压特性及主导影响因素,阐明了高比例新能源送端系统电力电子设备主导的暂态电压演化传播路径。其次,从“交直流故障强耦合作用持续加强,暂态无功功率成分复杂”、“新能源比例不断提升,暂态电压问题凸显”及“故障承载与调节能力下降,连锁脱网风险增大”三方面系统地阐述了暂态电压运行风险。然后,基于DIgSILENT/PowerFactory建立了实际高比例新能源多直流外送系统仿真模型,不同新能源占比、不同故障工况下的仿真结果验证了暂态电压运行风险分析的正确性。最后,从增强耦合运行特性机理认识、提升新能源涉网性能、增加多尺度协同控制策略、加强交流网架结构等方面提出了应对暂态电压运行风险的技术展望。     

基于暂态电压比初始值和时域迭代的直流配电网单端测距方法

针对直流配电网线路单端故障测距精度不高的问题,提出了一种基于暂态电压比的单端故障测距方法。该方法通过分析故障发生后限流电抗器两端故障电气量的特征和数学表达式,构建了时域内基于限流电抗器两端暂态电压比的故障测距方案,并利用迭代的方法削弱过渡电阻对故障测距精度的影响。该方法利用单端电气量,耐过渡电阻能力强,对通信无严格要求,无需安装同步装置,提高了直流配电网线路单端故障测距的精度。在PSCAD/EMTDC平台搭建多端直流配电网模型,对所提测距方法进行仿真分析,结果证明所提方法可以实现基于单端电气量的精确故障测距。