特快速暂态过电压下变压器绕组高频电路模型的研究

变压器绕组的高频模型对于分析特快速暂态过电压对变压器的影响是非常重要的。从易于高频测量的散射参数出发，提出了一种建立变压器绕组高频电路模型的方法。该方法首先由散射参数计算绕组各匝的电压传输函数，并利用矢量匹配法对得到的电压传输函数进行有理函数逼近；其次，对得到的有理函数形式的传输函数进行阶数缩减，得到变压器绕组电压传输函数的降阶模型；最后，运用网络综合技术建立变压器绕组的高频电路模型。该电路模型简单、通用，仅由R、L、C和理想变压器构成，其模型参数可以根据电压传输函数的极点和留数非常方便地得出。通过对电路模型的仿真结果与实际测量结果进行比较，验证了文中方法的正确性。     

基于散射参数的电压互感器高频数学模型

提出了一种基于电压互感器（PT）散射参数的VFTO下PT数学模型的建立方法。用Agilent4395A网络分析仪测量PT的散射参数,利用测量得到的散射参数计算PT的电压传递函数,然后利用矢量匹配法对计算得到的电压传输函数进行有理函数逼近得到电压传递函数,再利用测量得到的PT的一次电压和传递函数进行递归卷积计算可以得到仿真的二次电压,把测量的二次电压和仿真得到的二次电压进行对比,验证了该数学模型的准确性。     

变压器绕组传输特性的散射参数测量法

为研究放电脉冲沿变压器绕组传播的规律,提出了测量变压器绕组传输特性的散射参数测量法,变换散 射参数为传输参数,获得了变压器绕组分段电压电流传输函数。变压器绕组实物模型测量结果表明,该方法与脉 冲响应法的测量结果基本一致,测量结果信噪比高,测量频率范围宽,能消除测量引线、反射和噪声等带来的误差。     

基于VSC-HVDC稳态响应的解析求解方法研究

对基于电压源换流器的柔性直流输电系统的数学模型和仿真算法进行了研究,提出利用解析法求解电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)的动态响应解析解。首先,利用开关函数建立双端VSC-HVDC的详细动态模型,进一步借助于开关函数矩阵得到相应的状态矩阵方程,最后,对非齐次线性系统求解得到VSC-HVDC的稳态动态响应。通过与数值计算方法结果相比,验证了解析计算算法的有效性,得到双端VSC-HVDC稳态响应的解析解,精确性高,且该方法计算时间大大缩短,可以应用于电力系统混合仿真以及谐波分析。     

换流阀内组件冲击电压分布光电测量方法的研究

根据高压换流阀中晶闸管的布置情况,设计了冲击电压测量用电阻型传感器探头的外形结构。利用静电场数值计算的优化结果,确定了该探头的外形结构尺寸,并通过1个带宽为1MHz的脉冲频率调制光纤传输系统来传输信号。对该测量系统进行了整机试验,给出了雷电冲击电压响应和操作冲击电压响应。结果显示,该系统在操作冲击下刻度因子的线性度在±0.15%内。     

被测量系统畸变的高压冲击波的数值校正

在冲击电压测量中,利用测到的输出电压波形和测量系统的方波响应来重建高压侧的输入电压波形是有价值的。本文采用曲线拟合的方法得到方波响应的方程,并采用三弯矩样条函数求得输出电压波形的一阶、二阶导数,从而提高了数值校正的准确度。本文还给出了一些例子,包括一个1.2MV冲击电阻分压器系统的实验和计算结果比较。它们表明重建的吻合程度是令人满意的。     

基于同步相量测量的电压稳定指标

针对输电网提出了一种基于同步相量测量信息的电压稳定指标。电力系统可以分解成许多电能传输路径,以传输路径首节点电压与末节点电压在首节点电压上的投影之差与首节点电压的比值作为计算电压稳定与否的指标。该指标根据最弱电能传输路径利用局部电压相量测量信息直接计算得出,避免了复杂的潮流计算。局部电压相量测量数据由相量测量单元PMU提供。基于一种快速有效的PMU配置方法,利用直接测量或间接计算的数据作为此稳定指标计算所需要的电压相量信息。运用图论的基本思想寻找电能最弱传输路径。通过计算电能最弱传输路径的电压稳定指标和系统无功储备情况判断系统电压稳定度,当系统接近不稳定状态时,最弱传输路径的电压稳定指标值趋向于临界值0.5。在IEEE5节点和IEEE30节点系统上的仿真表明了该指标预测系统电压崩溃的有效性和正确性。     

用样条函数计算LED灯具的蓝光危害

蓝光危害是可以测量的,其依据是IEC/EN62471,但是测量方式非常复杂,测量成本很高。本文提出了一种计算蓝光危害的理论方法,即用样条函数拟合灯具光谱,得到灯具亮度的函数表达式。同时,利用另一个样条函数对IEC/EN62471中列出的数据进行拟合,得到蓝光危害的权重函数表达式。然后定义了一个以波长为自变量的蓝光危害函数,通过对该函数的积分计算出蓝光危害值。这样,只要已知灯具的绝对光功率谱,就可以不经测量直接得到定量蓝光危害值。这为预先评估和分析灯具的安全水平提供了一种方便的方法。本文以分别属于安全等级RGO和RG1的两个灯泡为例,利用数学平台得到了这两种灯的蓝光辐照值。计算结果与实测结果非常吻合。这样就可以通过数学计算得到蓝光危害的数值,为解决灯具的光生物安全评价提供了一种可选的方法。     

伺服系统幅频特性测试及传递函数辨识

在伺服系统控制过程中,为了得到更好的控制效果,需要测试系统传递函数.基于伺服系统数字化的特点,提出了一种利用幅频特性曲线和函数拟合进行传递函数辨识的方法.同时针对空载电压无法测定的情况,通过测试拟合得到了母线电压、占空比与空载电压的关系式.在测试过程中,通过上位机程序的编写,实时得到系统响应的最大速度,提高了测试过程的效率.实验结果表明,利用该方法可以快速实现系统传递函数的辨识,并且可以达到幅频特性绝对误差＜0.5 dB的辨识精度.     

基于电磁型电压互感器传输特性的过电压在线监测方法

过电压的在线监测和实时分析对过电压的防护、治理及数值仿真研究具有重要意义。提出一种基于电磁式电压互感器（voltage transformer,VT）宽频线性黑盒模型的过电压在线监测新方法。该方法利用电站现有的VT和二次电缆获取和传输过电压信号。基于黑盒原理建立了监测系统整体二端口传输参数模型,推导了矢量匹配法结合时域递归卷积的数值反演计算公式。根据测量得到的二次侧过电压信号,仿真计算获得了VT高压侧的过电压波形。应用该方法,在实验室搭建了过电压在线监测系统,计算结果与测量数据的比较验证了该监测方法的可行性和计算方法的有效性。     

VFTO下变压器绕组的EMTP模型

为开展VFTO对变压器影响的研究,先由变压器绕组的S参数计算所需的电压传输函数,然后通过矢量匹配法对电压传输函数进行有理函数逼近,再应用多点Pade逼近降阶,在此基础上实现电路形成了变压器绕组的通用宽频EMTP电路模型。该模型的仿真结果与实测结果吻合,表明该方法简单、准确。     

同塔双回线电弧故障单端测距算法

高压输电线路的短路故障多伴随有电弧,针对目前众多故障定位算法中没有考虑过渡电阻的非线性特性的现状,提出了一种使用单端电气量进行故障测距的算法,该算法首先将耦合双回线解耦为同向量和反向量,根据反向量序网两端电压为零的特点,仅利用单侧电流推导故障点处的电压和电流,然后根据电弧故障电压、电流的转移特性构造测距方程,并利用最小二乘方法求解,实现故障测距。该算法使用了最小二乘方法得到故障距离,不需要输入对端系统等值阻抗,从理论上保证了该算法具有较高的测距精度。该算法理论分析简单,电磁暂态程序ATP仿真结果表明该测距算法有效、精度高。     

A Modeling Method for Transformer Windings Under VFTO Based on S-parameters

To study the Very Fast Transient Over-voltage (VFTO) distribution in transformer windings in gas insulated substation (GIS), a systematic methodology based on S-parameters is presented for establishing high-frequency model of transformer windings. Firstly, voltage transfer functions are derived from S-parameters which are calculated or measured from transformer windings. Secondly, voltage transfer functions are fitted with rational functions by the vector fitting method and then the rational transfer functions are order-reduced by optimal Pade-approximation algorithm. Lastly, the resultant voltage transfer functions are synthesized by network technology. Computational results are consistent with simulation results of Electromagnetic Transient Program (EMTP) and confirm the feasibility and validity of proposed methodology.     

Dielectric strength of series-connected triggered vacuum switches

An HV switching device consisting of two series-connected triggered vacuum switches (TVS) of type RVU-43 is tested. This device is intended for operation at a voltage up to 80 kV and its maximum switched current is 200 kA. The breakdown voltage of each TVS is measured separately and that of the series connection presented. Weibull plots are used to analyze the breakdown test results. Our investigations allow the determination of experimental and theoretical distribution functions for the breakdown voltages of the individual switches and the combined switching device. The probability of breakdown of the switching device is calculated using empirical distribution functions of breakdown voltages of each TVS. A comparison of the calculated distribution function of the breakdown voltages of the switching device with the experimental distribution function shows good agreement. The proposed method allows estimating the dielectric strength of the switching device depending on the degree of nonuniformity of the voltage distribution between series-connected TVSs.     

利用电压相关性的±800kV直流输电线路区内外故障判断方法

对--800-kV直流输电线路区内及区外故障分量附加网络的理论分析表明,当直流输电线路发生区内故障时,于故障启动元件响应之后的短数据窗内,线路两侧电压电流故障分量均满足平波电感元件性能方程(voltage current relation,VCR);当发生区外故障时,故障侧的电压电流故障分量则不满足平波电感元件的VCR。为此,提出了基于实测电压与计算电压相关性的区内外故障判断方法:直流线路发生区内故障时,运用线路两侧实测电流由平波电感元件VCR分别计算两侧的电压,计算所得的电压波形与实测电压波形正相关,且数值很大;发生区外故障时,则故障侧计算所得的电压波形与实测电压波形负相关。据此,利用线路两侧计算的电压波形与实测电压波形的相关系数构造区内外故障识别判据。仿真结果表明,该识别算法可灵敏区识别内故障并可靠识别区外故障,可用于加速直流输电线路的后备保护动作。     

基于负序电压变化量的灵活接地配电网永久性单相接地故障定位

针对灵活接地配电网,提出一种基于负序电压变化量的灵活接地配电网永久性单相接地故障定位方法。首先基于并联小电阻投入前后的负序电压变化量确定故障区域,其次根据零序电流修正投影比例系数判断故障分支从而确定故障区段,然后利用负序电压变化量测量值与计算值之间的偏差计算故障概率,对比故障区段内各个虚拟节点的故障概率进行精确定位,同时提出一种适用于该区段定位方法的测量点优化布置方案。最后利用PSCAD搭建仿真模型,仿真数据分析验证了所提永久性单相接地故障定位方法的有效性及可靠性。     

基于潮流估计和分块负荷削减的配电网可靠性评估算法

基于中压配电网闭环设计、开环运行的特点,以及元件电压降落、功率损耗及树状网络潮流分布的特点,推导出了节点电压、支路传输功率与支路阻抗的关系。在节点负荷矩基础上推导出了计算和修正节点负荷矩的等值阻抗和等值功率计算公式;提出了配电网故障解析中负荷转移后的电压估计模型、送端馈线潮流估计模型和受端馈线潮流估计模型,提高了可靠性评估中元件故障状态下潮流计算的效率。以分块链表简化配电网的结构并给出分块负荷削减的模型,实现了计及潮流约束的配电网可靠性评估。IEEE 33节点系统和工程算例仿真表明,文中提出的负荷削减模型与潮流估算模型相结合可快速、准确地实现中压配电网的可靠性计算,具有较高的工程实用价值。     

An efficient power flow algorithm for weakly meshed distribution systems

This paper proposes an efficient backward and forward sweep algorithm for the three-phase power flow analysis of weakly meshed distribution system. In the backward sweep, the Kirchhoff's circuit laws are firstly used to calculate each line current and the upstream bus voltage of each line or a transformer branch. Next, the linear proportional principle is applied to find the ratios of the specified (or new) and the calculated bus voltages of the decomposed real and imaginary parts of the network. The compensation method is used to break meshes and to calculate the current injections at each end bus created by breaking the mesh. A useful bus indexing scheme is also proposed to determine the updated voltages at the junction and/or terminal busses for the six decomposed networks in the forward sweep. The procedure repeats and stops after the voltage mismatch of each pair of end busses of the opened mesh and the mismatch of the calculated and specified voltages at the substation bus are less than the predefined threshold value. The proposed method is tested by three IEEE benchmark systems with meshes, and with default system data and different system conditions. Results show that the proposed algorithm is efficient, accurate, and robust in comparing with the commonly used backward/forward sweep method for weakly meshed networks.     

基于改进信号注入法的配电网电容电流测量

在信号注入法的基础上,改进了测量配电网电容电流的方法,并给出了新方法的误差分析。改进后的测量方法综合了扫频法和分频法的特点,它从母线电压互感器二次侧开口三角端注入幅值相同、频率不同的电流信号,同时测量开口三角端的零序电压,根据系统反映到电压互感器二次侧的信息,通过关系方程来计算系统的对地电容电流。最后,通过理论分析和仿真对比实验验证,改进后的测量方法具有操作简单、测量精度高的特点,可以使配电网电容电流的测量更加准确、便捷。     

基于零序分量的阻抗法配电网故障定位技术

精准故障定位对提高配电网的安全性、可靠性有着重要意义。提出了一种基于零序分量的阻抗法定位技术。依据线电压对称性及零序电压幅值判断是否发生单相接地故障,再利用安装在母线处及线路末端的同步相量测量单元获取线路发生单相接地故障后的稳态零序信号。在此基础上,根据线路两端零序电压、母线侧零序电流及线路零序参数建立各区段发生单相接地故障时的测距方程,以区段线路长度为限制排除伪根、确定真实根,通过遍历系统各区段可同时实现区段定位及故障测距。在EMTP/ATP仿真软件中搭建10 kV配电网。结果表明,所提方法在混合线路、多分支线路等多种配电网结构下都能保持较高精度,且测距精度不受接地电阻和故障相角的影响。