磁饱和式可控电抗器的工作特性及其仿真研究

介绍了一种具有完全对称磁路结构的磁饱和式可控电抗器,分析了该种可控电抗器的基本电路结构、工作原理和工作状态,并理论分析了该种可控电抗器的工作特性,主要是控制特性和谐波特性,得出了该种可控电抗器输出电流及其波形畸变率与控制量,即控制绕组所联结晶闸管触发角的非线性函数关系。通过对一小容量工业样机进行详细的仿真研究,得出了更为具体的反映该种磁饱和式可控电抗器输出电流随饱和度变化的响应特性和谐波特性。仿真结果与理论分析相一致,验证了仿真模型的正确性与精确性,并由此表明了该种磁饱和式可控电抗器具有控制性能良好、输出电流谐波分量很低的工作特性。研究结果对于该类磁饱和式可控电抗器的工程设计与运行分析具有一定的理论指导与实践参考意义。     

并联型可控饱和电抗器谐波特性分析

采用分段映射和傅立叶级数的分析方法对并联型可控饱和电抗器的谐波特性进行了详细分析。针对电工硅铜片的特点,将磁化曲线简化为两条具有不同斜率的折线。定义了饱和度概念后,推导出了傅氏系数及谐波总畸变率同饱和度之间的关系,仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,对并联型可控饱和电抗器谐波抑制的途径进行了探讨。     

连续饱和型磁控电抗器数学模型及谐波的数值计算

不同结构及尺寸的磁阀对磁控电抗器输出的谐波电流含量有不同的影响。通过对分级磁阀结构的分析,提出结构更为简单的新型磁阀——连续型磁阀。这种磁阀结构不存在分级面积及级数等问题,从而分析与设计得到简化。利用小斜率理想磁化模型及积分思想建立了连续型磁阀的等效磁化特性模型,进而得出该磁阀结构的磁控电抗器(连续饱和型磁阀式可控电抗器)的谐波特性模型。在此基础上,对连续饱和型磁控电抗器的控制特性和谐波特性进行了分析。理论研究表明:连续饱和型磁控电抗器对除3次外的5、7次谐波电流有较好的抑制效果,均不超过额定电流的0.8%。借助磁控电抗器MATLAB仿真模型进行仿真验证,实例仿真结果表明文中建立的连续饱和型磁控电抗器数学模型及其谐波理论分析是正确的。     

新型低谐波直流可控电抗器

直流可控电抗器是无功补偿的重要装置,但其本身由于磁化曲线的非线性特性会产生大量谐波.为改善其性能,提出了一种基于电流型有源滤波器的低谐波直流可控电抗器,其基本结构是在传统的直流可控电抗器的交流侧增加谐波补偿绕组.电流型有源滤波器检测出可控电抗器输入电流中的谐波分量,并产生与此谐波电流大小相等方向相反的补偿电流,通过补偿绕组耦合到可控电抗器的输入电流中,从而使输入电流接近正弦.文中讨论了这种低谐波直流可控电抗器的结构、工作原理及控制原理,并通过仿真分析进行了验证.     

n级饱和磁阀式可控电抗器结构特性和仿真方法

多级磁阀结构的提出在一定程度上有效减小了磁控电抗器输出电流的谐波含量,但也引入了磁阀的级数和磁阀尺寸的优化、电抗器容量变化及结构设计制造复杂等一系列问题。一方面,从磁控电抗器的磁阀结构出发,详细建立了n级饱和磁阀式可控电抗器的磁化特性、电流特性的数学模型,在此基础上,对采用准优化、面积渐变、半径渐变和优化4种设计方法的n级饱和磁阀式可控电抗器,从谐波、容量、结构复杂度等多方面进行综合分析,确立了相对最优的磁阀级数与尺寸设计方案。另一方面,研究了n级饱和磁阀式可控电抗器主要参数之间的关系,同时指出其在MATLAB中仿真模型的参数设计方法。仿真结果验证了所给出的n级饱和磁阀式可控电抗器仿真方法的有效性及结构特性分析结论的正确性。     

多级饱和磁阀式可控电抗器谐波分析数学模型

提出了一种新型基于铁心分段饱和原理的多级饱和磁阀式可控电抗器的结构(Multi-Stage Saturable Magnetic-Valve Controllable Reactor,MSMCR),可有效减小磁阀式可控电抗器输出电流中所含的谐波。该装置的铁心部分由多个具有不同长度和面积的多级磁阀截面构成,各级磁阀在工作过程中由于磁饱和度不同而产生不同相位的谐波电流,通过各磁阀产生谐波电流的相互补偿可达到减小输出电流中所含谐波的目的。本文依据该装置铁心结构上的特点,建立了MSMCR谐波特性的数学模型,并得到以下结论:影响MSMCR输出谐波大小的主要因素有三个,分别为铁心分级的数量及各截面的长度和面积,其中后两者对MSMCR输出谐波影响最大。通过粒子群算法对截面参数进行优化设计,可使得MSMCR输出的总谐波电流最大值理论上不超过额定输出电流的2.6%。通过仿真得到的波形和理论波形相符,结合实验分析验证了数学模型的正确性和MSMCR抑制谐波的有效性,提高了磁控电抗器的谐波性能。     

基于电流型变流器的低谐波正交可控电抗器

正交可控电抗器是无功补偿的重要装置,但其本身由于特殊磁路结构会产生大量谐波。为改善其性能,本文提出了一种基于电流型变流器的低谐波正交可控电抗器,其基本结构是在传统的正交可控电抗器的交流侧增加谐波补偿绕组。电流型变流器检测出可控电抗器输入电流中的谐波分量,并产生与此谐波电流大小相等方向相反的补偿电流,通过补偿绕组耦合到可控电抗器的输入电流中,从而使输入电流接近正弦。本文讨论了这种低谐波正交可控电抗器的结构,工作原理及控制原理,并用Saber软件进行了仿真分析。     

低谐波双级饱和叠形磁控电抗器

近年来国内外的新型可控电抗器在电气化铁路动态无功补偿装置、自动调谐消弧线圈等方面取得了较好的应用,但在减少单相应用条件下可控饱和类电抗器所产生的谐波比较困难。为了降低单相磁控电抗器产生的高次谐波,进一步减小磁控电抗器在双极饱和磁控电抗器产生的较高次谐波电流的含量,提出在极限饱和条件下将铁心设计为磁饱和结构,并概述了叠形磁饱和电抗器的谐波消波原理。对所提的叠形饱和磁控电抗器进行仿真研究的分析结果表明,采用该叠形饱和磁控电抗器铁心结构,可以将现有的单级限饱和结构的最大谐波含量由7%降低到1%。     

文摘

<正>基于可控电抗器的自动多调谐滤波器仿真研究[中]/嵇拓,沈拉民,王建华//陕西电力.2011(6).-26～29利用单条LC串联支路抑制多次谐波是构成一种新的调谐滤波器的设想,是通过调节可控电抗器补偿绕组中的谐波磁通电流,连续调节电抗器在不同谐波频率下的电感量,达到消除失谐和抑制多次谐波的目的。在Ansoft中建立了可控电抗器有限元仿真模型,分析了电抗器的工作特性;并且应用Matlab Simulink建立了自动调谐滤波器     

磁饱和式可控电抗器的等效电路及仿真分析

利用等效电流的概念得到了磁饱和式可控电抗器比较简明的数学模型。把两个完全相同变压器的一次侧绕组顺串联 ,二次侧绕组反串联 ,得到了磁饱和式可控电抗器的等效电路 ,该等效电路准确反映了数学模型所揭示的物理规律。以Matlab提供的电力系统模块集 (PSB)为平台建立了磁饱和式可控电抗器的仿真模型 ,并用其先进的算法进行了仿真分析。实例仿真结果说明本文的分析和仿真方法简捷有效     

不同电流互感器混用对线路差动保护的影响及对策的研究

分析了电磁式电流互感器和电子式电流互感器暂态特性的差异,提出了采用差分虚拟制动CT饱和开放的办法来解决不同互感器混用时线路光纤差动保护饱和误开放的问题。该方法能够有效解决因暂态传递特性不一致引起的饱和误开放问题。此外由于电子互感器二次时间常数与常规互感器有较大差异,导致在故障切除后电子互感器侧电流拖尾,会造成开关跳开后线路保护仍计算有差流,同时保护各侧电流互感器的二次电流衰减时间常数不一致也存在导致差动保护在区外故障电流切除时误动作。提出使用全周差分傅氏计算保护跳开相的电流,以避免造成线路保护跳令不能及时收回导致误启动失灵以及区外故障切除引起差动误动的问题。     

基于微分域电流过零点偏移特征的电抗器匝间保护新方法

以中性点不带小电抗的高压并联电抗器为研究对象,在分析电抗器空投励磁涌流特征的基础上,指出了并联电抗器不带中性点小电抗时涌流会更加严重,是引起匝间保护误动的主要原因。分析了并联电抗器空投饱和的机理,指出了电抗器绕组磁通饱和后微分域相电流过零点前后采样峰值间距会发生偏移,在此基础上提出一种基于微分域电流过零点偏移特征的电抗器匝间保护新方法。利用工频特征下相电流过零点前后峰值间距与微分域相电流过零点前后采样峰值间距的偏移程度,结合相电流线性区内各时刻电感的均方根值与额定电感之间的特征关系来识别电抗器空投饱和与匝间故障,若识别为电抗器空投饱和则闭锁匝间保护,若识别为匝间故障则经短延时开放匝间保护。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

交流特高压线路高抗补偿度下限的研究

分析了潜供电流限制、空载线路电压控制对高抗补偿度的要求,给出了从潜供电流限制与空载线路电压控制角度确定高抗补偿度下限的方法。结果表明,为达到限制潜供电流的目的,单回线路的高抗补偿容量应大于线路相问电容的无功功率,双回线路的高抗补偿容量则应大于线路相间电容无功功率和以及部分回间电容无功功率之和,故此类下限受到线路参数影响...     

500kV岩平线过电压问题分析和对策

对500kV岩平线加装高抗后出现的非全相运行时的工频谐振过电压问题进行了仿真和分析,认为造成岩平线出现过电压的原因主要是高抗补偿度较高、线路未换位造成三相参数不平衡以及高抗中性点电抗取值不合适。提出了解决岩平线过电压问题的技术措施。岩平线按照提出的技术措施进行了改造,改造后的试验结果表明提出的技术措施是有效的。     

一种新型滤波用直流电抗器的原理与设计

普通的直流电抗器体积和重量较大,严重制约着开关电源的小型化,并且线圈中所通过的电流是单方向的直流电流,随着线圈电流的增加,铁心的磁通密度逐渐趋向饱和,如果在磁路上加一个直流偏置,就会减小磁路上总的磁势,降低铁心中磁通密度的饱和程度。阐述了永磁偏置直流电抗器的工作原理,对该电抗器的磁路进行了线性解析与设计,并通过实验进行了验证。     

基于饱和负荷密度指标约束下的大连市中心区电网负荷预测

随着城市电网发展与城市发展之间的协调问题越来越突出,电力饱和负荷预测对电网的规划与发展具有重要的作用。以大连市经济社会发展现状为基础,结合城市发展定位和发展规划,参照国外发达国家或城市的主要经济指标,分别采用基于人均用电量的特征参数类比法、饱和负荷密度特征参数类比法以及空间负荷预测法,对大连市中心区饱和负荷进行了预测,并进一步研究得出城市中心区饱和负荷在空间上的大致分布,为城市电网规划中确定变电站站址和线路走廊提供借鉴。     

500kV岩平线过电压问题分析和对策

对500 kV岩平线加装高抗后出现的非全相运行时的工频谐振过电压问题进行了仿真和分析,认为造成岩平线出现过电压的原因主要是高抗补偿度较高、线路未换位造成三相参数不平衡以及高抗中性点电抗取值不合适。提出了解决岩平线过电压问题的技术措施。岩平线按照提出的技术措施进行了改造,改造后的试验结果表明提出的技术措施是有效的。     

电流互感器饱和对距离保护的影响

通过电磁暂态仿真程序(ATP)的仿真计算,研究在电流互感器CT饱和情况下,基于傅氏算法的距离保护测量阻抗的变化规律,发现CT饱和可能会引起输电线路距离保护的超越。对CT不同饱和程度下距离保护超越的起始时刻、持续时间和严重程度进行了详细的讨论。     

论电力市场的饱和电价

在电力市场中,现货电价是反映电能资源短期紧缺程度或供需平衡的重要指标,针对现货成交电价的饱和现象,该文提出了一种短期可变成本与短期机会成本相结合的节点边际成本模型和电力资源紧缺的量化指标,并以此对高峰电价的饱和以及低谷电价的饱和现象分别进行了解释.同时对于饱和电价造成的影响,该文给出了某些对策.