直流等值阻抗扫描改进方法研究

交直流混联电网中的谐波不稳定问题日益突出,对电网运行安全产生了隐患,而谐波阻抗扫描是分析谐波谐振风险的重要手段.因此,梳理了直流等值阻抗的定义,推导并验证了适用于直流阻抗扫描的测试信号法,分析了直流阻抗扫描影响因素,通过仿真分析与总结,验证了谐波源参数选择是造成直流阻抗扫描差异的主要原因,并提出参数选择及扫描方法改进建议.     

HVDC滤波换相换流器的阻抗频率特性

高压直流输电(HVDC)换流器的阻抗频率特性是分析和解决谐波不稳定的一个重要因素,滤波换相换流器(filter commutated converter,FCC)是一种具有阀侧谐波抑制兼无功功率补偿功能的换流器,文章简要论述了FCC的接线方案和工作机理,并基于开关函数法对计及换流器换相过程影响下的FCC交、直流等值阻抗计算式进行了理论推导。以直流输电开发平台为例,对传统电网换相换流器(line commutated converter,LCC)与FCC的阻抗频率特性计算结果进行对比,仿真结果表明换流器的阻抗频率特性对交流系统的谐振频率有着不可忽略的作用,FCC在一定程度上提高了交流系统强度,改善了系统稳定性,有效降低了系统谐振频率下的交流等值阻抗,从而更好避免直流输电系统谐波不稳定现象的发生。     

谐波阻抗在直流滤波器保护中的应用

直流滤波器是高压直流输电系统不可或缺的设备。目前直流滤波器保护都采用单一的电流量保护,并且大都利用调谐频次电流作为保护量。当滤波器靠近首端接地故障时,滤波器调谐频率发生较大偏移,调谐频次电流减小,使得滤波器差动保护差流较小,灵敏度不足,保护可能出现拒动。提出了滤波器谐波阻抗保护,保护同时接入电压和电流作为保护量,计算滤波器较小调谐频次的谐波阻抗大小作为保护判据,滤波器靠近首端接地故障时保护灵敏度高,并可以反应多种故障,也可作为滤波器失谐监视判据。通过PSCAD仿真验证了该判据的可行性和可靠性,这将对直流滤波器进行更加完善可靠的保护。     

HVDC谐波不稳定现象研究

直流输电引起的谐波不稳定是指在换流站附近有扰动时谐波振荡不易衰减甚至放大的现象,它能导致换流站交流母线电压和直流电流严重畸变致使直流系统不能正常运行.本文分析了谐波不稳定现象产生的机理,结合频率扫描法指出CIGRE benchmark模型在模拟谐波不稳定方面的不足,调整参数后成功模拟了谐波不稳定现象的发生.     

电磁互感器对谐波阻抗测试影响的研究

讨论了在25kV牵引供电系统中互感器的误差是否影响谐波阻抗测试.对互感器进行实际测试并对测试结果进行了比对,发现幅值相差在3%以内,相角偏差在10°以内;在(0～2450Hz)频率范围内互感器的精度符合牵引线路谐波阻抗测试研究的要求.     

用电动系功率测试谐波分量的方法

介绍一种用电动系功率表测量谐波分量幅值的方法,并以非正弦量傅里叶级数分解的理论值为基准,分别对非正弦电流、电压进行了实验验证,其相对偏差在5％以内。     

高压直流输电线路入口端谐波阻抗特性研究

空充变压器时直流线路沿线的50 Hz谐波分量分布与直流线路入口端谐波阻抗有关。针对直流线路入口端谐波阻抗特性展开详细研究。分析了不同直流运行方式下的直流线路入口端谐波阻抗,定性对比其大小关系。研究了直流线路入口端谐波阻抗的解析等值模型,并基于实际直流系统仿真模型,分别通过解析等值法和测试信号法对不同运行方式下的直流线路入口端谐波阻抗进行计算,验证该解析等值模型的准确性。进一步地,根据计算结果分析直流运行方式对直流线路入口端谐波阻抗大小的影响,所得结论与前文定性分析一致。改变换流器模型中换流变套管杂散电容的大小,研究杂散电容对直流线路入口端谐波阻抗的影响,实现了解析等值模型的简化。     

基于谐波阻抗的单调谐滤波器在线监测及失谐辨识

本文提出了一种通过计算谐波阻抗实现单调谐滤波器元件参数的在线监测方法,将实时测量得到的滤波器电压和电流通过傅里叶分解,进而求得滤波器的各次谐波阻抗,结合滤波器的结构计算得到该滤波器各元件的实时参数,实现滤波器元件参数在线监测的目的。该方法无需对现有滤波器进行任何改造、计算简单、实现方便。扩展了现场电压/电流互感器的功能,并可及时准确确定滤波器的失谐元件。通过PSCAD仿真验证了所提出方法的正确性和有效性。     

谐波电压引起HVDC系统换相失败的风险评估

换相失败是高压直流输电系统(highvoltagedirect current transmission,HVDC)中研究的热点问题之一。目前,国内外研究主要基于基波电压跌落引起的换相失败,对谐波电压引起的换相失败还有待深入。从换相过程的机理出发,基于换相电压—时间面积法,提出谐波影响系数Fn,然后将Fn与换相裕度结合,提出了一种快速评估低次谐波电压引起换相失败风险的计算方法。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台对文中提出的理论进行了仿真验证。     

一种适用于MTDC输电的直流系统阻抗扫描方法

直流系统阻抗扫描是多端直流(multi-terminal direct current,MTDC)输电谐振抑制、直流滤波器设计等研究的重要手段。该文提出了一种适用于MTDC的直流系统阻抗扫描方法,并通过对谐波阻抗计算方法的改进,消除了扫描过程中换流器自身谐波造成的误差。以四端直流系统为例,详细研究了直流系统阻抗扫描过程中注入谐波源的幅值、相位、频率分布等各种因素对测量结果准确性的影响。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,所提方法可对MTDC的直流系统进行准确的阻抗扫描,因此对直流工程具有参考价值。     

高压直流输电系统直流谐波阻抗的解析计算及谐振分析研究

研究了常规高压直流输电系统直流回路谐波谐振问题。采用解析计算的方法,对典型高压直流输电系统的直流回路谐波阻抗进行数学建模。基于状态空间模型得到了直流谐波阻抗的解析表达式,形成了直流回路阻抗频谱,并通过PSCAD软件对所提模型进行了验证。分析了系统各环节参数与直流谐波阻抗的耦合关系。提出了采用调整控制参数实现直流回路谐振宽频抑制的方法,并通过电磁暂态仿真对所提方法进行了验证。结果表明,所提方法可有效提升高压直流系统的直流谐振抑制能力和安全稳定运行水平。     

基于CVT电容电流的谐波电压测量方法

准确有效地进行谐波电压测量是掌握电网谐波状况、开展谐波治理、提升电能质量水平的重要前提和依据。为解决目前大量在运CVT无法准确测量谐波的问题,提出基于CVT电容电流的谐波电压测量方法。该方法测量流过高压电容和中压电容支路的电流并进行谐波分析,根据电容参数即可方便准确地计算得到高压侧谐波电压。该方法只需对CVT二次回路进行简单改造,在不影响设备运行安全的前提下,实现谐波电压测量。首先给出该方法的基本原理,然后结合仿真计算分析电流测量精度和电容值变化对谐波测量误差的影响,对实际CVT完成了物理试验验证。试验表明：该方法的2~50次谐波电压测量误差均小于2%,满足谐波国家标准的相关要求。     

用于高压静止无功补偿器的方波电流源研究

针对高压静止无功补偿器供能电路的特点,提出了一种方波电流源的控制方案,即方波电流源可以在低压侧输出幅值恒定的高频方波电流,采用高压绝缘电缆穿过多个磁环变压器的方式,将能量耦合到高压侧,在二次侧经变换后对高压静止无功补偿器供电.实验表明,采用该方案可获得一个平均值为1A,频率为70 kHz的交变方波电流源,整个电源符合预期设计要求.     

基于区间约束的主谐波电流来源判别方法

针对流过线路元件的谐波电流难以明确来源的问题,提出一种基于区间约束的公共连接点(PCC)主谐波电流来源判别方法。在谐波诺顿等效电路的基础上,分析得出谐波有功功率方向法在一定的区间内是可以完全正确有效的。通过PCC处测量的谐波电压和电流信息,利用电路基本原理和严格不等式约束条件及谐波电流指标基本准则,讨论系统侧和用户侧谐波阻抗基本性质的各类情况,推导得出:主谐波电流来源为用户侧的情况仅根据谐波电压和电流的相角差就可直接判别;主谐波电流来源为系统侧的情况,将两者相角差和简单阻抗条件相结合进行判别。通过多种实际工程场景的测量数据验证了所提方法是正确和有效的。     

考虑背景波动与量测数据相位缺失的系统侧谐波阻抗估计方法

现有系统侧谐波阻抗估计方法通常基于公共连接点处谐波电压、电流的相量数据进行求解,在谐波电压、电流两者各自的相位信息发生缺失时难以估算。针对这一问题,提出一种基于相关性校验与Tukey稳健回归相结合的系统侧谐波阻抗求解方法,该方法仅需谐波电压、电流幅值及两者相位差数据。分析谐波数据的相关性,根据皮尔逊系数剔除波动数据段以保证系统侧谐波阻抗的求解免受背景波动的影响。基于Tukey稳健回归法在弱化谐波数据相位缺失所导致的潜在异常波动点的同时回归求解系统侧谐波阻抗值,所提方法可以有效弱化背景谐波电压波动与数据相位缺失的影响,进一步提高了估计精度。通过仿真分析和实际数据计算验证,证明了所提方法的有效性和正确性,为相位缺失场景的谐波阻抗求解问题提供了一条新途径。     

一种线路避雷器隐患查找用高压直流恒流源研制

现有的10 kV配电网避雷器隐患查找易受接地电流大小影响且无法有效识别。针对避雷器隐患定位困难的问题,着眼于直流信号对电缆电容电流的屏蔽能力和避雷器温升变化特点,研制出一种应用于配电网线路无间隙避雷器隐患查找的高压直流恒流源。利用交流斩控调压电路的规律与漏磁变压器稳定电流特性,同时采用霍尔传感器对信号进行检测并有效屏蔽磁场。结合避雷器温升与直流电流关系的试验结果,根据故障点两侧故障电流方向关系,实现避雷器隐患查找。通过PSCAD仿真及现场实际故障数据表明:基于高压直流恒流源产生直流信号注入线路,红外升温明显,且不受避雷器隐患程度干扰,提高了避雷器隐患查找的鲁棒性和准确性。     

Broyden秩1法对电网谐波源探测中临界阻抗的修正

简要介绍了在主谐波源探测中临界阻抗法(CIM)的应用和原理,重点分析在两端源网络中临界阻抗法存在误差的原因,以及误差的存在对主谐波源探测的影响。针对临界阻抗法存在误差这个问题提出了用Broyden秩1法来修正临界阻抗,并分析了该方法比牛顿法有着运算量小,对初值依赖性小等优点。通过Matlab对两个算例的仿真,结果表明该方法用来修正临界阻抗后,能够准确地识别主谐波源,大大提高了临界阻抗法在谐波源探测中的准确性,提高了临界阻抗法在主谐波源识别中的实用价值。     

直流数字电压表法校准电阻箱测量不确定度的评定

详细介绍了用直流数字电压表法校准电阻箱的原理、数学模型及测量不确定度评定方法。     

神经网络法与直接计算法在APF谐波电流检测中的应用比较

神经网络法和直接计算法是检测原理相同的2种有源电力滤波器谐波电流检测方法.首先,对这2种方法的复杂性、计算量、检测精度和实时性进行了比较,结果表明直接计算法在这些方面都明显地优于神经网络法.然后,对负载电流突然增加、线性增加、按指数规律减小和含有尖峰干扰时的4种情况进行了仿真比较,比较表明:当神经网络法的误差非常小时,2种方法计算出的基波有功电流幅值的仿真波形完全相同(即2种方法的静态与动态特性完全相同),这是因为它们的检测原理完全相同,神经网络法的自学习和自适应功能无从体现.对于神经网络法,负载电流的幅值和负载电流在1个周期内的采样个数都不能取得很大,否则指数函数的计算结果将发生溢出,而直接计算法则不会出现这种情况;神经网络法需要设定初值,而直接计算法不需要设定初值.     

滑模变结构控制在高压直流输电系统上的应用研究

高压直流输电是一个典型的非线性控制系统，常规的PI控制在系统遭受大扰动时，难以产生有效的控制作用。为此，将微分几何与变结构控制相结合，提出了一种新型的非线性控制算法。即通过微分几何法将系统非线性反馈线性化。再用成熟的滑模变结构控制理论设计控制策略。通过PSCAD／EMTDC仿真验证，该算法是有效的。