电力传输线瞬态响应的分裂算法

利用分裂法原理,研究了基于等效电路模型的多相耦合传输线瞬态响应的分裂算法。在任意长时间间隔内,将传输线的等效电路模型分解成若干个子电路,并用多端动态电源模型等效替代各子电路。提出了用于数值计算的子电路离散时域等效电路模型,并以此建立了多相耦合传输线的离散时域等效电路模型。所建立的模型具有简单的电路结构和数学描述。所提出的方法简单、计算量少和易于实现并行计算,为含有传输线电路系统的瞬态响应分析提供了有效的方法。     

含分布源传输线方程的时域求解

变电站内雷击、故障和开关操作引起的瞬态电磁脉冲通过空间耦合作用在二次电缆上产生的感应电压和电流将干扰终端保护、自动装置等设备,感应电压和电流的大小可通过含分布源的传输线方程算出。均匀传输线在频域可方便求解,但非均匀传输线方程,在频域求解会很困难。为此运用时域有限差分法FDTD在时间和一维空间离散求解传输线方程,考虑到外界电磁脉冲对传输线的耦合,将其表示为分布源,从而算出终端负载的响应。计算与频域两种算法的结果吻合,验证了此算法适用于非均匀传输线方程的求解。     

双边励磁变压器的等效阻抗研究

双边励磁变压器一次侧等效阻抗可通过控制二次侧电流予以改变。本文推导了一次侧电流为非正弦波而二次侧电流仅含基波或仅含谐波时一、二次侧的等效阻抗,并分析了二次侧电流幅值和相位对等效阻抗的影响,同时给出了各种情况对应的等效电路。     

确定非均匀传输线网络时域灵敏度的伴随网络法

基于模量分析、特征值灵敏度和数值逆拉普拉斯变换技术,提出采用伴随网络法计算含有耦合均匀与非均匀传输线网络的时域灵敏度。通过求解原网络方程和伴随方程,可一次计算出任意输出对网络元件以及传输线电气参数的灵敏度,与扰动法相比效率更高。通过仿真实例与采用扰动法的计算结果进行比较,验证了所提方法和公式的正确性。     

基于EMTP的水平接地体冲击时-频特性分析

提出了一种基于EMTP的接地体冲击电流作用下时-频特性分析方法,建立了考虑土壤火花放电的水平接地体时域传输线模型,利用该模型对水平接地体冲击特性进行了时域分析。通过对接地体注入电流、电压波形进行傅里叶变换,于频域内计算接地体不同频率响应下频域阻抗,详细分析了接地体冲击电流作用下的频域特性,并以此计算了接地体等效长度,分析了雷电流不同波头时间,幅值对接地体阻抗的影响。     

基于阻抗模型闭环极点的双馈风电系统次同步振荡稳定性分析

近年来,电网的运行中发生了多起由风电并网引发的新型次同步振荡事故,其机理和振荡的影响因素错综复杂。基于频域阻抗模型的阻抗分析法是研究该问题的有效方法,基于考虑电力电子变换器和锁相环动态过程的双馈风电机组阻抗模型,提出了适用于系统次同步振荡稳定性分析的闭环极点稳定性判据,与目前广泛使用的等效电路阻尼稳定性判据进行对比。并将所提判据与灵敏度分析相结合,建立了闭环极点相对灵敏度,研究了关键参数对于系统次同步振荡特性的影响。最后通过时域仿真验证了所提判据与灵敏度在系统次同步振荡分析中的有效性与准确性。     

基于损耗分离理论的非正弦激励磁心损耗计算方法研究

精确且快速预估非正弦激励下的磁心损耗,对电力电子装置内部磁性元件的优化设计至关重要。本文分别从求解精度、模型参数提取复杂度两方面,评价了3种基于损耗分离理论的非正弦激励磁心损耗算法,以此筛选出其中综合性能最优的算法。首先从损耗分离的基本理论、利用傅里叶分解求解频域损耗,以及基于时域的观点计算非线性损耗等方面,对3种损耗算法进行了剖析。其次,推导了各算法在三角波、方波激励下的损耗解析计算公式,并通过实验测量了硅钢、非晶及纳米晶磁心的损耗。最后,比较了它们的计算精度和模型参数提取的特点及复杂程度。结果表明,时域损耗算法的求解精度最高,且与其他两种频域损耗算法相比,该时域算法的模型参数提取复杂度较低,是综合性能最优的非正弦激励磁心损耗算法,建议在磁性元器件优化设计等领域选用该算法求解非正弦激励下的磁心损耗。     

在地磁感应电流作用时分析和计算电力变压器特性的一种新方法--时域和频域法

提出了在地磁感应电流(Geomagnetically Induced Current)作用时,分析和计算电力变压器特性的一种新方法.作者将时域中变压器的等效磁路法同频域中变压器的等效电路法有机地结合在一起,成功地用于分析和计算GIC作用时三相电力变压器的特性.文中给出了非线性模型、求解原理.仿真和实验结果证明了本文的方法是正确的.     

屏蔽电缆共模感应干扰的数值计算方法

根据两线传输线的响应方程式，提出了传输就的电路模型，利用链型集中参数等效电路计算传输线上各点的感应电压放电流。根据镜像原理得到了一种用于计算屏蔽电缆的共模干扰电压放电流的时域解的方法。     

基于时域介电谱法分析油纸绝缘变压器极化等效电路弛豫支路数

评估变压器油纸绝缘时,无论采用时域方法还是频域方法,都需要先建立变压器的油纸绝缘等效电路。基于电介质极化原理,变压器油纸绝缘等效电路大多采用扩展德拜模型,但往往很难直接确定该模型中弛豫机构的个数。本文提出了一种利用时域介电谱法确定弛豫机构个数的方法,即通过对变压器油纸绝缘去极化电流微分运算,得出时域介电谱,则谱线的峰点个数即为弛豫机构个数,从而建立变压器油纸绝缘扩展德拜等效电路模型。本文详细介绍了时域介电谱的分析方法,并给出了实例验证该方法在确定变压器油纸绝缘等效电路模型中得可行性和合理性。     

Sensitivity analysis of lossy nonuniform multiconductor transmission lines based on the Lax‐Wendroff technique

This paper applies the Lax‐Wendroff technique, usually used in fluid dynamics, to transmission line sensitivity analysis. A second‐order‐accurate Lax‐Wendroff difference scheme for sensitivity analysis of both uniform and nonuniform transmission lines is derived. Based on this scheme, a new method for analyzing multiconductor transmission line sensitivity, which does not need to be decoupled, is presented by combining with matrix operations. Using numerical experiments, the proposed method is compared with the characteristic method and the fast Fourier transform approach. With the presented method, the sensitivity of a nonlinear circuit including nonuniform multiconductor transmission lines is analyzed and the results are verified by the HSPICE perturbation method. The proposed method can be applied to either linear or nonlinear circuits, which include lossy nonuniform multiconductor transmission lines and is proved to be efficient. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于等效序阻抗差异特征的低频输电线路差动保护优化方案

低频输电线路故障时,两侧短路电流均由模块化多电平矩阵变换器提供,两侧短路电流相角均受控且幅值相当,导致差动保护灵敏度严重下降。分析了低频输电系统定电压控制侧和功率控制侧的等效正、负序阻抗特征,指出因控制策略不同,系统故障时两侧等效正、负序阻抗特征存在明显差异。分析了低频输电线路区内和区外故障两侧保护装置测量到的等效序阻抗之间的差异性和相似性,基于此特征构建了两侧等效序阻抗差异指标,提出了基于等效序阻抗差异指标的差动保护制动系数优化方法。仿真结果表明,所提方案能够显著提升低频输电线路区内故障时差动保护的动作速度和动作灵敏性。     

复功率电源的元件功率分量理论与仿真

基于支路复功率分量理论^〔1〕,推导了具有多条串并联等效支路的电力元件上复功率损耗和潮流分量的准确计算公式。建立了电力元件上复功率损耗分量与电源之间的准确对应关系和电力元件首、末端潮流分量之间的非线性关系。将传统的只适用于无损网络的流追踪法推广到有多等效支路的元件构成的有损网络,提出了复功率地节点负荷和元件功率分量贡献的有效计算方法,为电源对电力系统元件利用份额的唯一性和深入研究输电服务奠定了理论基础。多个系统的数字仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于无损传输线理论的特高压线路稳态过电压装置需求判别

利用无损传输线理论建立了特高压线路空充时沿线电压分布公式,综合考虑了特高压线路参数和甩空侧高抗配置,得到了不同合空侧电压下特高压线路的极限长度。在合空侧电压相同情况下,若特高压线路实际长度超过极限长度,则必须配置稳态过电压装置,避免特高压线路空充时沿线电压超过1 100 kV。该方法克服了现有判断方法完全依赖电力系统模拟软件进行大量繁琐仿真的问题,用PSD-BPA电力系统仿真软件的计算结果表明,该方法计算结果准确可靠,具有较高的应用价值。     

500kV超高压输电线路电磁环境影响因素分析及其防护对策

电磁环境是制约电网建设和发展的一个重要因素。研究输电线路电磁环境影响因素及其防护对策,可以为输电线路的设计提供技术依据,使人们正确认识输电线路电磁环境并合理选择防护对策。为此,笔者基于等效电荷法,研究了输电线路对地高度、双回路导线相序布置、等效半径、单回路导线布置方式、相间距离等因素对500kV超高压输电电磁环境的影响,并根据研究结论和相关研究成果提出了主动防护和被动防护等具体的防护对策。     

风电场联络线短路电流特性的研究

为了对包含双馈感应风力发电机风电场的联络线保护进行研究,有必要对联络线发生故障时的短路电流特性进行分析。对于联络线对称短路故障,利用双馈风力发电机定、转子磁链的暂态变化机理,推导了双馈风力发电机组在联络线远端和近端故障情况下的定子暂态电流解析表达式。对于不对称短路故障,通过利用对称分量法和双馈感应风力发电机简化正负序等效电路,定性地分析了联络线发生不对称故障时的短路电流特性。仿真结果表明含双馈感应风力发电机的风电场联络线短路电流特性与常规电力系统短路电流特性有明显差别。     

Distribution factors of reactive power flow in transmission lineand transformer outage studies

The authors present a fast and accurate method to calculate a set of distribution factors of reactive power flow for transmission line and transformer outage studies. The transmission branches are broken into two categories: transmission lines and transformers. Separate formulas are derived to calculate the distribution factors of the reactive power flow. A transmission line model is developed. The reactive power flow in a line is divided into two parts: the transmission part and the loss part. Based on this model, transmission line outages were simulated by power injections which cancel the reactive power flow in the outage lines. Formulas to calculate the distribution factors of the reactive power flow are derived using the decoupled load flow characteristic, network sensitivities, and the principle of superposition. The formulas to calculate the distribution factors of the reactive power flow in transformers are also derived     

控制理论中的频率定理:Kalman-Yakubovich引理

介绍了Kalman-Yakubovich引理，重点强调了引理中的频域条件与状态空间条件之间的等价关系，基于这种等价关系，可以直接求得当前控制理论中的几个重要定理，正实引理，有界实引理和Popov判据，还给出了代数Riccati方程有解的频率判据。由于当前LMI法的进展，所以这种等价关系已是频率定理的主要特色，对上述重要定理的推导可以作为频率定理推广应用于其他设计问题时的范例。     

输电线路不对称故障点定位的新方法

基于电力系统不对称故障时负序等值电路的特点进行分析计算以确定输电线路不对称故障点,原理上与不对称故障的形式无关,方法简单,适用性强,以T形接线的线路为例进行计算机离线仿真计算,结果表明该算法测距精度高,几乎不受过渡电阻以及系统运行参数的影响。