Metal oxide surge arrester condition monitoring based on analysis of leakage current components

This paper presents proper indicators for evaluation of the surge arrester condition based on the leakage current analysis. Maximum amplitude of fundamental harmonic of the resistive leakage current (I_mr1), maximum amplitude of third harmonic of the resistive leakage current (I_mr3) and maximum amplitude of fundamental harmonic of the capacitive leakage current have been used as indicators for surge arrester condition monitoring. The effects of operating voltage fluctuation, third order of voltage harmonic, over-voltage and varistor aging have been investigated to show the ability of introduced indicators for accurate diagnostic of arrester’s conditions. In order to have accurate values of stray capacitors, 3D-FEM has been used. Moreover, surge arrester model for calculating leakage current has been performed in ATP–EMTP. In addition, the signal processing has been done using MATLAB software. This study shows that the introduced indicators are proper criteria for surge arrester condition monitoring.     

用改进的DFT改进MOA容性电流补偿法

为解决非整周期采样时改进的容性电流补偿法存在频谱泄漏和栅栏效应而影响算得的阻性电流准确性的问题,提出了基于加Blackman-Harris窗插值的改进容性电流补偿法,有效减轻了非整周期采样给阻性电流测量造成的误差。比较仿真模型给出的原算法和改进算法所得阻性电流基波和3次谐波分量的误差表明,新算法的误差仅为原算法的几分之一到几万分之一测量的准确大为提高。     

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。     

以中相电压过零点为时间基点的氧化锌避雷器阻性电流提取方法

氧化锌避雷器是电力系统限制过电压的重要保护设备,通常采用在线监测阻性泄漏电流的方法对其运行状况进行判断。结合目前各阻性泄漏电流提取方法的优点,以B相电压过零点为时间参考点的泄漏电流谐波分析法为基础,提出了一种新型阻性泄漏电流的提取方法,并给出了该方法的数学模型。通过仿真计算证明,该方法不仅能够有效地消除电网谐波电压与相间耦合电容的干扰,避免因某相避雷器故障、三相避雷器差异以及电网电压波动等因素给监测带来的影响,还可以准确地提取阻性泄漏电流。     

特高压交流试验基地1 000 kV氧化锌避雷器暂态电流和稳态电流的测试分析

对特高压交流基地1000 kV氧化锌避雷器暂态电流、1000 kV侧暂态电压、稳态运行电压下的全电流、阻性电流、功耗进行了测量分析。     

基于电压过零点电流幅值分析的MOA阻性电流提取方法

金属氧化物避雷器(metal oxide arrester,MOA)是电力系统过电压保护的主要装置,对MOA进行在线监测是保证电力系统安全运行的重要手段。监测MOA的运行状况主要是监测其阻性泄漏电流。针对目前几种MOA阻性电流提取方法存在的问题,根据A、B、C三相电压过零时流过避雷器的全电流与构成它的阻性和容性电流之间的相互关系,提出了一种新的阻性电流提取方法,并推导出了该方法的数学公式。最后分别建立了在系统电压正常和有谐波状态下的仿真模型,对该方法进行验证。结果证实了该方法能有效地滤除电网电压3次谐波和相间耦合电容产生的干扰,为MOA性能的判断提供了可靠的依据。     

电压谐波对金属氧化物避雷器泄漏电流及其阻性分量的影响

根据金属氧化物避雷器(MOA)的交流电压-阻性电流特性分析了电压谐波对泄漏电流阻性分量的影响.仿真结果表明电压谐波对MOA泄漏电流阻性分量影响明显,电压谐波含量相同时,谐波相位对阻性电流及其谐波分量的影响较大,不同次谐波,其相位的影响不同,MOA阻性电流基波分量受电压谐波影响最小,3次谐波分量受电压谐波影响最大.对高压阀片进行的谐波试验结果验证了以上分析结果.     

基于加汉宁窗插值的金属氧化物避雷器改进容性电流补偿法

改进的容性电流补偿法能减轻电网谐波给金属氧化物避雷器阻性电流测量造成的误差,有效地获得MOA的阻性电流。但DFT在非同步采样时存在频谱泄漏和栅栏效应,影响了计算所得阻性电流的准确性。为了解决这个问题,提出了基于加Hanning窗插值的改进容性电流补偿法,有效减轻了非同步采样给阻性电流测量带来的误差,提高了根据阻性电流基波和三次谐波判断MOA故障方法的有效性。仿真分析验证了提出算法的有效性。     

MOA泄漏电流阻性分量分析

对MOA交流伏安特性进行分析,发现随着电压升高,阻性电流谐波分量增长幅度明显比基波分量增长幅度大,但阻性电流基波分量增长稳定。用MOA交流伏安特性对电压波动的影响进行仿真分析表明,在正常的电压波动范围内,阻性电流及其谐波分量随电压波动呈线性变化,阻性电流基波分量波动幅度最小,3次谐波分量波动幅度最大,MOA泄漏电流检测以阻性电流基波分量检测可靠性最高。     

基于FBD法有源电力滤波器谐波电流检测方法

介绍了一种基于FBD法的有源电力滤波器谐波电流检测方法,分析了基波有功电流和基波无功电流、谐波电流、基波负序电流和任意次谐波电流等的检测原理。该方法采用锁相环产生参考电压,将负载电流投影到参考电压上,通过低通滤波器可以准确检测出各种电流分量,并且在电网电压畸变情况下,该方法同样适用。Matlab/Simulink仿真结果证实了该方法的正确性和有效性。     

谐波电压对氧化锌避雷器阻性电流测量的影响

监测氧化锌避雷器的泄漏电流尤其是阻性泄漏电流,是判断氧化锌避雷器运行状况的一种行之有效的方法。介绍了LCD-4型避雷器带电测试仪的原理和现场接线方式,推导出11次谐波电压对LCD-4型避雷器泄漏电流测量仪阻性电流测量结果的影响。结果表明,谐波电压是从幅值和相位两个方面影响MOA阻性泄漏电流的测量。     

A New Control of PWM Inverter Waveform for Minimum Loss Operation of an Induction Motor Drive

A simplified method to calculate harmonic currents of an induction motor and optimum PWM switching patterns to minimize the harmonic loss are presented. Neglecting the harmonic iron loss, the harmonic loss of the motor is proportional to the square of the rms current. The waveform of the harmonic current is approximately equal to that of the leakage reactance applied to the same PWM voltage. Its approximation error is very small under normal operating condition. The main results obtained using these approximation are as follows: 1) the optimum PWM patterns of the pulsenumber from seven to 41; 2) how to choose the optimum pattern and calculate it by using a computer; 3) the effect of a resistance of the windings and skin effect of the secondary conductor; and 4) microcomputer PWM optimum voltage control schemes. Comparison with other controls is shown by using experimental and calculating results and confirms the effectiveness of this control scheme.     

金属氧化物避雷器在线检测的改进补偿法研究

阻性电流中的基波分量ir和三次分量i3r可以反映金属氧化物避雷器(MOA)的运行状况。电力系统中的谐波电压影响ir,i3r监测的准确性,提出了改进的容性电流补偿法,用于谐波电压下MOA阻性电流的提取。仿真研究表明,该方法可以有效地消除电网谐波的影响,使阻性电流的检测更加准确。     

基于泄漏电流基波阻性分量的绝缘子污秽度表示方法的研究

绝缘子污秽状态判断对电网安全工作意义重大。基于污秽绝缘子串等效电路的理论分析,建立了绝缘子串泄漏电流试验回路,对洁净及不同污秽情况下的绝缘子串泄漏电流进行了测量,并利用FFT变换分析绝缘子泄漏电流频谱,提取了泄漏电流基波阻性分量,研究了泄漏电流基波阻性分量同污秽度及相对湿度间的关系。结果表明,污秽干燥情况下,绝缘子泄漏电流较小且主要为容性电流;与洁净时相比,绝缘子串染污时总的泄漏电流及其基波分量的变化并不明显,而泄漏电流基波阻性分量同污秽盐密及相对湿度呈非线性关系,低湿度情况下变化更显著,可以通过泄漏电流基波阻性分量来表示绝缘子的污秽程度,这比利用总泄漏电流进行判断更有效;高湿度情况下泄漏电流基波阻性分量法已不适合判断绝缘子污秽度。且该方法无需对绝缘子串安装集流环,保证了系统安全性。     

金属氧化物避雷器在线监测指标研究

金属氧化物避雷器（MOA）对于电力系统安全运行起着重要作用,需要寻找合适指标对其老化实现实时的在线监测。通过Matlab仿真方法对目前存在的2种不同类型的基波阻性电流和三次谐波阻性电流进行计算和对比分析,结果表明：选择基波电压作用下产生的基波阻性电流和三次谐波阻性电流能够更准确地反映MOA老化情况。并根据Fryze瞬时功率定义,提出了基波电压作用下基波阻性电流简便求解算法,通过仿真论证了该算法的有效性。     

绝缘子安全区泄漏电流频谱特征提取及污秽状态预测

针对现有染污绝缘子在线检测系统基于泄漏电流时域特征预测绝缘子污秽状态，而忽略了泄漏电流频域成分中含有丰富信息量的问题，提出了利用快速傅里叶变换(FFT)与功率谱估计相结合的分析方法，提取出泄漏电流的2个频谱特征量：3次谐波与基波幅值比k和功率谱中高频能量与总能量之比a，作为污秽状态预测参量。该文主要研究运行电压下安全区(<20mA)内，分别改变湿度和污秽度情况下，泄漏电流的频谱特征，泄漏电流受湿度以及污秽变化的频谱特征，目的是将绝缘子污秽状态预测提前到安全区来。现有的试验结果表明，利用频谱特征量k和a的变化规律，能有效预测绝缘子表面的湿度和污秽度状况。     

氧化锌避雷器泄漏电流的全相位FFT分析

通过检测氧化锌避雷器泄漏电流,经过谐波分析提取泄漏电流基波和各次谐波参数,依据电流阻性分量可判断该装置在电网中的运行情况。为解决快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时数据截断引起数字信号处理性能下降的问题,选用一种考虑包含某样点所有可能数据截断情况的全相位FFT分析方法,再基于此分析方法选用全相位时移相位差校正算法,同时利用窗谱函数推导出校正公式。仿真结果表明,该算法对比基于FFT的比值公式校正算法在无噪和有噪(50 dB)情况下谐波分析精度分别提高了4～5个数量级和1～2个数量级,且对相对小信号谐波分量的频率估计偏差不超过0.6 Hz,相位估计偏差不超过0.5°。该算法具有相位不变性和频谱泄漏抑制能力,实现了检测精度的提高和小信号参数的估计,并在泄漏电流检测系统中得到验证。     

基于瞬时电压矢量定向的有源电力滤波器补偿电流检测

结合电力系统无功补偿与谐波治理的基本原则,对基于瞬时无功功率理论的传统谐波电流检测方法在有源电力滤波器中的应用进行了简要分析,进而提出了以电网电压为参考基准,以实现各种非线性负载及阻感、阻容性负载向纯电阻性负载转换为目的的负载电流波形和相位治理原则,并详细阐述了基于瞬时电压矢量定向的补偿电流检测方法。该方法克服了传统方法在电网电压畸变时补偿后电流不能跟随电网电压波形的不足,避免了有源电力滤波器补偿电流过大及畸变无功功率倒送电网现象的出现,同时该方法具有频率自动跟踪、相序自适应等特点。最后,通过仿真和样机试验验证了该补偿电流检测方法的优越性。     

MMC器件损耗分布与电容电压纹波综合优化方法

逆变工况下,半桥子模块下部IGBT（简称T2管）损耗占比较大,减小其损耗利于提升设备运行可靠性。同时,抑制电容纹波电压利于减小电容需求及提高功率密度。然而,现有优化控制策略未关注损耗分布优化及电容纹波电压间的矛盾,难以兼顾设备运行可靠性及功率密度。为此,本文提出兼顾减小T2管损耗及抑制电容电压纹波的综合优化方法。首先,通过分析电荷量对器件损耗及电容纹波电压的影响路径,阐述减小T2管的通态损耗与抑制电容电压纹波间的内在矛盾。然后,通过引入罚函数,建立计及T2管损耗及电容电压纹波的综合目标函数。而后,以主动旁路策略为例,通过分析二倍频环流与三次谐波电压注入对T2管损耗和电容电压纹波的影响规律,提出基于二倍频环流及三次谐波电压注入的综合优化方法;最后,在MATLAB/Simulink及PLECS中搭建仿真模型进行验证。仿真结果表明：该综合优化方法兼顾了T2管损耗与电容电压纹波优化,一定程度上增加了设备可靠性与设备的功率密度。     

基于加窗插值谐波分析法的容性设备介损角测量研究

谐波分析法是容性设备介损角在线提取的常用方法,而谐波分析法的基础——离散傅里叶变换(DFT)存在的频谱泄露和栅栏效应会影响介损角测量的效果。本文通过对不同窗函数数谱分析及比选的基础上,提出了基于汉宁窗插值算法的容性设备介损角提取方法。首先获取电压、电流信号离散序列,求取汉宁窗修正式,并修正基波频率,然后求取修正后的电压电流相角,最后公式计算求出介质损耗角。通过仿真验证,表明了该算法具有较高精度且稳定性较好,对于基波频率波动、采样频率变化及白噪声均有较好的测量效果。