电网低频振荡在线可视化监视的理论和实现

随着电网的互联,其引发的低频振荡成为危及电网安全运行的重要因素。论述了低频振荡的Prony算法和filter算法,提出一种有效的在线低频振荡算法和低频振荡可视化监视方法,即通过filter算法进行低频振荡起振筛选后,运用Prony算法进行详细数据分析;对分析出的低频振荡信息通过可视化的形式展示给运行人员。低频振荡可视化监视的广域相量测量系统主站向可视化监视系统提供实时数据,采用TCP协议,应用层采用命令帧、配置帧、数据帧和可扩展帧4种类型报文。现场测试结果表明所提出的算法和方法是有效的。     

大功率极低频电源谐波传导分析

极低频(ELF)电源在地下资源探测、地震预测和军事通信等领域发挥着重要作用。然而,极低频电源逆变侧产生的低频谐波分量难以被滤除,将在逆变侧输入端形成纹波电压,恶化极低频电源的输出谐波特性。低频谐波分量还将渗透直流滤波网络向整流侧和电网传导,造成整流输出端电感电流波动,并在网侧电流基波和特征次谐波附近产生低频相关的边带谐波。建立了极低频电源的数学模型,重点关注逆变侧输入端电容电压和整流侧输出端电感电流,对低频谐波传导进行了分析,并对理论分析进行了仿真验证。     

Design and Implementation of a Hybrid Output EMI Filter for High-Frequency Common-Mode Voltage Compensation in PWM Inverters

This paper presents a hybrid output electromagnetic interference (EMI) filter for common-mode voltage compensation in pulsewidth-modulation (PWM) inverters. Its structure is composed of a single-leg four-level active filter connected in series with a low-frequency blocking capacitor and a small passive LC filter that which enhances the suppression of the common-mode voltage in the high-frequency range. The series capacitor helps in avoiding the core saturation of the common-mode coupling transformer caused by the low-frequency components of the common-mode voltage. Detection of PWM voltages by high-speed optoisolators is done at the inverter's output to achieve better common-mode voltage detection and compensation characteristics. Analysis and design guidelines for the hybrid filter are also given to facilitate systematic design in the real implementation of the filter. Experimental results with a real drive system clearly illustrate a significant reduction of the common-mode voltage, the leakage current, the shaft voltage, and the bearing current.     

复合控制单相直流侧串联型有源电力滤波器

单相直流侧串联型有源电力滤波器由分别工作在高、低频率的全控型功率器件以及二极管构成的混合全桥逆变器组成,串联在整流桥的直流输出端和直流负载之间,只需处理部分功率,可实现降压的功能,是一种新型的单相整流桥谐波治理方案。将平均电流控制应用于直流侧串联型有源电力滤波器的控制将有助于其实现数字控制。文中首先分析了直接应用平均电流控制时控制效果差的原因:由于在低频开关的切换点前后,高频开关的占空比需要实现0、1的跳变,而当采用单一的调制方式时,调制信号不能产生与占空比相对应的波形变化,引起了输入电流的波形畸变。文中提出了一种在不同的工作区间分别采用前沿调制和后沿调制相结合的复合控制策略,避免了对调制信号的突变要求,但可实现占空比的跳变,成功地将平均电流控制应用于单相直流侧串联型有源电力滤波器的控制,可大幅提高输入电流波形质量。实验结果对文中的分析结论和提出的复合控制方式的正确性进行了验证。     

基于粒子滤波与EEMD的低频振荡模式识别方法研究

为克服传统方法对非线性非高斯系统信号中噪声处理的缺点,提出一种基于粒子滤波算法与改进的EMD分解—EEMD分解法相结合的新方法。所提方法首先利用粒子滤波将非线性非高斯系统的初始信号的噪声去除,减少了噪声对后续操作的影响,再采用EEMD分解对去噪后的信号进行分解得到此征模态分量IMF,进而对此征模态分量IMF计算出瞬时频率,从而得出低频振荡的模式。通过算例仿真分析表明文中方法的可行性及有效性,并通过与Prony分析算法得到的结果进行了对比,验证了文中方法的正确性。为电力系统低频振荡处理非线性非高斯系统信号提供了一种新的途径和方法。     

A single-reset-integrator-based implementation ofline-current-shaping controller for high-power-factor operation offlyback rectifier

The objective of this paper is to present a simple yet accurate implementation of a resistor-emulator-type line-current-shaping controller for high-power-factor operation of a flyback rectifier. The important feature is that input voltage sensing is not required. In the circuit realization of the controller, no multiplier is used. Current shaping is performed directly on the input filter inductor current. The modulator uses only one reset integrator for the generation of duty ratio. The analysis presented in this paper shows the effect of input filter capacitance on discontinuous conduction mode of operation of the flyback inductor. Design equations for selection of the input filter components are derived. A low-frequency small-signal model of the rectifier is developed and verified by measurement up to 1 kHz. The performance of the controller is first tested by the SABER circuit simulator package. Then, a 100-W 110-V AC input 50-V DC output single-phase flyback rectifier prototype is built for experimental verification     

基于模糊滤波和Prony算法的低频振荡模式在线辨识方法

考虑到Prony算法对输入信号要求较高、对分析数据的噪声非常敏感,提出一种模糊滤波和Prony算法相结合的电力系统在线低频振荡模式的辨识方法。该方法以广域测量信号作为输入,通过简单的模糊逻辑推理快速对输入信号进行滤波,利用Prony算法对滤波后的数字信号进行分析后在线获得电力系统低频振荡的模式。以华中电网支路302245上的有功功率振荡分析为例,通过对模糊滤波前后的输入信号进行比较以及对传统Prony算法和考虑模糊滤波的Prony算法分别进行低频振荡模式辨识的比较,表明了前置滤波的重要性以及所提出的方法能相对精确地进行振荡模式辨识,验证了其有效性。     

高压直流换流站噪声综合治理

分析了换流变压器、平波电抗器、交流滤波器组和阀冷设备的噪声机理,并根据实测噪声频谱所显示的,肇庆换流站声源具有声级高、频带宽且低频段有峰值的特点,计算分析得出相应的治理方案指标：换流变压器的降噪量为15 dB（A计权,下同）;平波电抗器的降噪量为10 dB;交流滤波场加装隔声屏障的降噪量要达到8 dB以上。肇庆换流站噪声治理工程实施后,降噪效果明显,昼间噪声值不大于55 dB,夜间噪声值不大于45 dB。     

三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计与研究

在满足相同的高频滤波效果的情况下,LCL滤波器所需的总电感值比L滤波器小,因此更适于在大功率、开关频率较低的电流源控制型并网设备上应用。然而针对该类型滤波器的参数设计不仅关系到开关频率处纹波抑制效果,同时也会影响并网电流控制器的性能。本文首先建立LCL滤波器在并网模式下的谐波模型,其次研究滤波器各参数变化与纹波抑制和谐振频率之间的变化关系,在此基础上提出在尽量节约总的电感磁心材料的前提下,设计出滤波效果最优的LCL滤波器的参数值,同时还需要保证LCL滤波器的谐振频率不能太小,以免成为制约电流控制器设计时的因素。最后通过三相并网逆变器的实验装置给出LCL滤波器设计方案的实验效果。     

基于频率特性的合闸于故障线路选相

为了对合闸于故障保护进行快速选相,利用合闸于正常线路和故障线路时所存在的暂态信号频域特性,通过对合闸于不同故障情况下,输电线路所产生的暂态电流进行FIR带通数字滤波分别得到各相相应的高低频电流值,进而对三相电流的6个高低频分量进行能量比较来判别故障相别、故障类型。进行了大量Matlab仿真实验表明该方法下都能基本正确地快速选出故障相,因而为加快暂态量保护提供有益的参考。     

单相Boost功率因数校正电路输入阻抗特性研究

建立了单相Boost功率因数校正电路输入阻抗的大信号模型,该模型完善了现存的低频模型,模型在推导的过程中认为输出电压恒定,忽略了1/2输入电压频率以上的电压环的动态效果。利用这个模型讨论了Boost功率因数校正电路的输入阻抗下跌与滤波电感,滤波电容,以及输入电压的频率变化关系。     

基于频谱分析的±800 kV换流站噪声特性

因环境治理要求,开展对特高压换流站的噪声特性研究。通过采集±800 kV换流站户外换流变压器的风机空气动力噪声、平波电抗器的电磁噪声、交/直流滤波器场的电磁噪声的声压信号,分析了负载条件下各位置噪声声压信号的频谱特性,给出各噪声信号的低频段及A声级噪声值。测试结果表明,换流站噪声覆盖低、中、高频段,各类噪声频谱特征较为类似;低频段能量占噪声总能量的比率更大,同一测试条件下风机的低频噪声值远高于其他换流站户外设备。     

火力发电厂振动传感器的低频补偿方法

针对火电机组振动测量存在的低频响应问题,建立了轴瓦振动传感器的动态模型,并通过频率特性分析,提出了可用于辅机振动测量动态补偿的具体方案和滤波器模型。经过测试验证,已将普通速度式传感器的测量频率下限由15Hz降至5Hz,可用于火电机组辅机振动的测量系统中,为生产过程解决实际问题。     

改进的HHT算法在电力系统谐波检测中的应用

使用改进的HHT方法检测电力系统谐波.由于HHT方法存在模态混叠现象,不能有效的得到各次谐波分量.采用预处理的方法,首先将一个信号通过一级低通滤波器得到一级高频成份和一级低频成份,一级高频成份进一步分解为二级高频成份和二级低频成份,如此类推直到满足分解完成条件.对各个频带进行EMD分解得到IMF分量,最后将所有的IMF...     

多台并网逆变器并联运行低频谐振及负阻尼补偿方法研究

从导纳的角度研究了多台并网逆变器并联运行的低频谐振问题。由于软件锁相环的影响,基于LCL滤波的并网逆变器输出导纳在低频区域存在负阻尼,而随着并联逆变器台数的增加,并网逆变器和感性电网阻抗所构成的阻抗网络的谐振频率降低,当位于低频区域时,输出导纳的负阻尼特性容易导致系统不稳定。为了消除负阻尼,抑制低频谐振,在电流指令值中引入电网电压前馈,并在对输出导纳其它频率特性影响最小的基础上,推导出前馈补偿系数的最小理论值。最后,实验结果验证了理论分析的正确性以及负阻尼补偿方法的有效性。     

并网型中压变流器高频谐振抑制策略

电感—电容—电感(LCL)逆变器接入弱电网时存在高频谐振风险,一般采用滤波电容电流作为状态变量的虚拟阻尼技术实现高频谐振抑制。针对风电用中压变流器滤波电容电流采集受限的特点,提出一种采用网侧变流器电流作为状态变量的虚拟阻尼方法,同时采用带通滤波加相位补偿方式对虚拟阻尼进行优化,满足闭环系统低频段增益要求,同时补偿数字系统控制延迟的影响。最后,以实际中常见的弱电网起机加载和满功率运行时突遇弱电网两种典型工况对高频谐振策略进行仿真与试验验证。     

压电传感器低频动态补偿数字滤波器设计

弹载压电传感器调理电路因测试环境的特殊性,难以采用精密的高输入阻抗电荷放大器.本文针对该问题设计了小体积的调理电路,并针对该测量电路因低频特性不足而导致的低频信号测量误差较大的问题,提出了动态实时补偿数字滤波器方法.运用CPLD器件实现了基于数字滤波器的实时动态误差校正,经实验验证,该补偿滤波器有效地延伸了压电传感器的低频测量范围,提高了弹载传感器的测量精度.     

Time-varying analogue constrained notch filter

The idea of discrete constrained notch filters is well known and widely described in the literature. Time-invariant as well as time-varying filters are considered. Because of the discrete nature of such filters, their application is limited to sampled signals, usually obtained as samples of low-frequency signals. the aim of this paper is to give some ideas on how to synthesize a time-varying analogue constrained notch filter which can be used directly for continuous signals.     

基于广义形态滤波与改进矩阵束的电力系统低频振荡模态辨识

针对当前互联电力系统中越来越严重的低频振荡现象,提出一种高精度低频振荡模式辨识方法来克服现有方法的一些不足。该方法基于广义形态开、闭运算设计了新型广义形态滤波器,可以有效地去除噪声,较好地保留信号的原有特征;低频振荡信号通过该滤波器滤波后再使用改进矩阵束算法进行模式辨识,可以获得高精度的各个模式参数。对于辨识算法的关键定阶问题,采用归一化奇异熵定阶方法,该方法能在系统拟合精度指标相差不大的情况下使模态阶数的估计值更加接近真实值,提高了辨识的准确性。通过仿真算例、测试系统及电网实际案例验证了本文提出的方法的有效性和可行性,为电力系统阻尼控制和电网的稳定运行提供了有效依据。