俄罗斯800 MW机组定子接地后备保护分析

绥中发电厂引进俄罗斯800 MW发电机组，定子接地后备保护装置主要由基波零序电压保护和3次谐波电压保护组成。3次谐波组件以发电机出线端3次谐波电压u_S3对时间的导数du_S3/dt>0为启动条件，以发电机定子接地故障后与故障前的3次谐波电压比u_S3′/u_S3>1.25作为测量机构动作判据，保护延时动作于停机。通过分析表明，该装置的3次谐波组件保护发电机靠中性点侧0～40%的定子接地故障，原理简单、新颖，不受一次设备接线方式的限制，性能也较好，适合作为大型发电机定子接地后备保护，也可为只配备零序电压保护的发电机增设3次谐波保护之用。〖ＫＨ５Ｄ〗     

大功率电流源型PWM AC-DC变流器建模与解耦控制

在建立电流源型PWM变流器稳态数学模型的基础上，分析了系统的耦合关系，提出了一种基于小偏量线性化的前馈解耦控制方案。依据该方案设计前馈解耦控制器，削弱系统耦合关系，将电流源型PWM变流器这一两输入两输出的耦合系统改造成两个近似独立的单输入单输出系统，实现了在工作点附近分别控制系统直流电流I_d和系统功率因数角φ这一控制思想，尽量避免或减少不同工作点之间相互过渡过程中的振荡。仿真试验证实了这种前馈解耦控制方案的正确性以及在改善系统速度、稳定等方面的优越性。     

汽轮发电机组H∞扭振模态观测器的特性分析

对汽轮发电机组的H_∞扭振模态观测器的特性进行了讨论。通过分析H_∞扭振模态观测器的性能指标可知，H_∞扭振模态观测器引入了一个反映受控模态估计偏差对剩余模态分量的最大能量增益的约束，以抑制剩余模态分量的影响。另外发现，在特殊情况下，H_∞扭振模态观测器可以将已有关于鲁棒H_∞扭振滤波器的研究成果统一起来。     

基于重采样的三相谐波检测瞬时无功功率法

提出了基于重采样的谐波检测方法，克服了数字化谐波检测瞬时无功功率法计算量大的缺点。当信号的最高频率为ω时，第1次采样频率为ω_f≥4ω。需要补偿N′次以下的谐波电流时，重采样频率应不小于(N′ 1 n)ω₀(ω₀为基波频率)。当一个周期内的采样点数为N₁时，重采样频率为ω_min=(N₁/4)ω₀。在重采样的基础上，继承了瞬时无功功率理论谐波检测方法的思想——将基波电流转变成直流分量，据此设计了一个数字谐波检测系统。仿真实验表明，该系统既具有数字系统的准确性和稳定性，又克服了数字滤波器计算量大和实时性差的问题，其动态跟随性有所改善。     

APF和SVC联合运行的稳定控制

研究了有源电力滤波器（APF）和静止无功补偿器（SVC）联合运行中的互相影响问题，指出在两者同时运行的情况下SVC控制器的设计要考虑到APF的影响，否则系统可能会不稳定。通过分析APF对SVC的影响途径，指出APF采用通常的I_p-I_q检测方法时，与SVC的耦合程度大；而采用“补偿特定次数谐波”方法时，与SVC的耦合程度小，此时APF是否投入对系统的稳定性基本没有影响，因此提高了系统可靠性。     

秦山第二核电厂主冷却剂泵低频保护的改进

通过对主冷却剂泵(RCP)低频保护判据的分析发现，低频判据采用相电压U_a，低电压闭锁采用线电压U_ab，是造成RCP低频保护误动的根本原因，进而引起了停机停堆。因为当6 kV变压器A相发生单相接地故障时，U_a降低，测频通道检测到频率低，但U_ab基本不变，低电压闭锁不能检测到电压低，从而开放低频保护逻辑。针对低频保护判据存在的缺陷，提出将测频和低电压闭锁的电压量都采用线电压，并取自同一U/V变换器的改进措施，改进后防止了低频保护误动，提高了可靠性。     

电流采样值差动保护若干问题的探讨

电流采样值差动保护在各种差动保护中逐渐体现了其独具的优越性。为更好地应用该保护判据，文中详细分析了采样初相角、判据的数据窗长度R的选取、整定门槛I_set与重复判断次数S的相互关系及对采样值差动保护的影响等，严格论证了现有的一些推论，并提出了进一步优化采样值差动判据的设想。最后对各种设想均进行理论分析，证明了其可行性。     

基于对称法与相位法的新型消弧线圈

分析了当前自动跟踪补偿消弧线圈技术的发展以及存在的问题，提出了基于对称法与相位法相结合的新型消弧线圈设计方案，介绍了电容电流检测方法和装置结构。该方法利用了零序电压U₀与脱谐度υ关系曲线的对称性以及零序电压与线电压的相位关系，无需反复调节消弧线圈电感值就可快速、精确地跟踪测量电网电容电流。根据该方法研制出的新型消弧线圈试验和现场运行均表明，该型消弧线圈具有响应速度快、补偿精度高、无机械动作可靠性高等特点。     

提高电网攀峰响应能力的研究

高峰负荷时,许多大型发电机组运行于上限, 因此电力系统攀登陡峻峰荷的响应能力往往十分短缺。文中提出了一种借助快速优化调整来提高响应能力的方法。发电机组被分为调节余量充裕的机组集合(C_abund)和调节余量匮乏的机组集合(C_pinch)。基于响应能力分析，对各机组集合的输出功率进行调整：C_pinch压荷，C_abund增发,两集合分别进行优化，作为提高系统调峰响应能力快速而经济的手段。上述方法可用于替代添置燃汽轮机组，而前者的费用比后者少得多。     

基于遗传算法的超导磁储能装置H2/H∞鲁棒控制器设计

提出了应用GA(遗传算法)设计H₂/H_∞鲁棒控制器的一般方法。使得在满足闭环系统的H_∞范数小于指定的工程要求的条件下误差信号的H₂范数最小。该问题可归结为一个带约束条件的极小值优化问题，并通过一种改进的遗传算法加以解决。该设计方法能对具有任意控制器结构的控制系统进行参数优化。与传统的鲁棒控制器设计方法相比，所提出的方法不仅可以提高控制器的鲁棒性，还具有易于进行参数优化的优点。将所提出的方法应用于超导磁储能装置（SMES）PI型鲁棒控制器的设计，时域仿真结果表明所设计的控制器具有很好的鲁棒性，在不同的运行工况下均能有效阻尼电力系统的振荡。此外，控制器还具有结构简单、易于工程实现的优点。     

FACTS的PCH模型与自适应L增益控制(二)应用篇

采用预置反馈方法，首先推导了TCSC与STATCOM的PCH（端口受控哈密顿）模型，接着基于受控哈密顿（Hamiltonian）系统理论，采用自适应L₂增益控制设计方法分别设计了单机电力系统中相应的自适应L₂增益控制器。仿真结果表明，通过与传统PID控制器以及不同的干扰抑制比相比较，所设计的控制器具有较强的鲁棒性。     

FACTS的PCH模型与自适应L2增益控制(二)应用篇

采用预置反馈方法，首先推导了TCSC与STATCOM的PCH（端口受控哈密顿）模型，接着基于受控哈密顿（Hamiltonian）系统理论，采用自适应L₂增益控制设计方法分别设计了单机电力系统中相应的自适应L₂增益控制器。仿真结果表明，通过与传统PID控制器以及不同的干扰抑制比相比较，所设计的控制器具有较强的鲁棒性。     

用微分方程求解线路短路阻抗的新探讨

　

用微分方程求解线路短路阻抗的新探讨

连秉中

水电部南京自动化研究所

本文介绍了一种数字式距离保护的新原理。该原理建立于微分方程的基础上并可用矩阵表达

为：

式中 i_n/i_n-1/i_n-2=不同时刻的电流采样值

u_n/u_n-1/u_n-2=不同时刻的电压采样值

弧度

采样时间间隔

每周波的采样点数

计算表明,该方法除了具有动作速度快的优点以外,还能有效地消除直流衰减分量对测量精

度的影响。但是,该方法不能消除二次及三次谐波的影响,因此必须前置滤波器来进行配合

。虽然该方法不同的采样频率时均具有同等的计算精度,在实际应用中,则以8点/周或12点

/周为宜。

本文还把此新方法与采用中心插值求解微分方程的方法进行了比较。计算表明,前者比后者

的运算精度高。同时还指出,当采用中心插值法时,采样频率最好不要少于16点/周。

     

基于不对称级联逆变器的串联混合有源电力滤波器

提出了一种基于不对称级联多电平逆变器（ACMI）的串联混合有源电力滤波器（SHAPF）及其控制策略。其中，ACMI的各单元逆变器的输出额定电压呈3的幂次方增长，N个单元逆变器的级联可以输出3^N电平的阶梯波电压。该SHAPF的串联有源部分被控制为一个幅值由负荷电压基波有效值偏差确定、相位与线路终端电压基波正序分量相同的基波正弦电流源，用同一个装置和同一套控制策略可以实现电源电压扰动(包括谐波、电压降落和不对称等)隔离、负荷谐波电流补偿、负荷节点电压基波幅值调整、线路终端功率因数调整和故障电流限制等功能。与传统SHAPF相比，该SHAPF具有功能多、控制简单、补偿效果好以及其串联有源部分开关损耗小和易于实现大容量化等优点。数学推导和仿真分析验证了该SHAPF及其控制策略的正确性和有效性。     

FACTS的PCH模型与自适应L2增益控制（一）理论篇

采用预置反馈方法，将电力系统中存在的一类仿射非线性系统转换为标准的哈密顿系统，从而导出了单机无穷大电力系统下SVC的PCH（端口受控哈密顿）模型。针对系统的外界干扰和参数不确定性问题，设计了相应的自适应L₂增益控制规律。文中直接采用哈密顿函数作为存储函数，不仅保证了数学上的严密性，且具有明确的物理意义。仿真结果表明SVC采用自适应L₂控制规律，不但可以确保系统渐近稳定，而且可以有效抑制干扰，对系统的工况具有自适应性。     

FACTS的PCH模型与自适应L增益控制（一）理论篇

采用预置反馈方法，将电力系统中存在的一类仿射非线性系统转换为标准的哈密顿系统，从而导出了单机无穷大电力系统下SVC的PCH（端口受控哈密顿）模型。针对系统的外界干扰和参数不确定性问题，设计了相应的自适应L₂增益控制规律。文中直接采用哈密顿函数作为存储函数，不仅保证了数学上的严密性，且具有明确的物理意义。仿真结果表明SVC采用自适应L₂控制规律，不但可以确保系统渐近稳定，而且可以有效抑制干扰，对系统的工况具有自适应性。     

基于相差统计的小电流单相接地选线新判据

小电流接地系统发生单相接地故障时，故障线路与健全线路在特征频段内零序电流的相位差别是接地选线判据的重要依据之一。文中在详细分析小电流单相接地故障暂态过程的基础上，提出了一种新的基于相差统计的小电流接地系统单相接地选线新判据。这种方法直接利用复小波提取各条线路零序电流各子频段信号的相位，借鉴统计学的方法计算出特征频段内线路间整体的相位差，通过对相位的直接比较选择出故障线路，充分利用了特征频段内的所有信息，计算方法简单可靠，抗干扰能力强，且判据不受系统接地方式、过渡电阻、合闸角的影响。仿真结果表明，这种方法能够可靠地选择出故障线路。     

发电机失磁保护的原理及整定计算

发电机失磁具有两大特征：发电机电势降低和导致静稳破坏。电势降低通常以系统电压或发电机机端电压降低来判断。静稳破坏的定子判据用静稳临界阻抗；转子判据用有功功率与转子电压的关系，对隐极机静稳临界阻抗是圆，U_L-P是直线，对凸极机静稳临界阻抗不是圆，U_L-P不是直线。分析了凸极机静稳临界曲线的凹凸性，证明了用圆拟合静稳临界曲线优于直线拟合。为了提高发电机电势降低判据的灵敏度，防止系统振荡造成的误动作，提出了发电机低电势判据。静稳阻抗和低电势阻抗采用正序阻抗，能有效地防止外部短路造成的误动作。在分析推导的过程中，给出了整定计算的公式和方法。     

基于输电断面N-1静态安全潮流约束的联切负荷方案

电网中的一些输电断面受线路安全电流限制不能满足N-1原则时，为了保障系统的安全稳定运行，一般采取线路过载联切负荷措施。文中将基于输电断面N-1静态安全潮流约束的联切负荷方案分解为两个子问题，即确定联切负荷节点问题和实施联切负荷措施问题，基于直流潮流给出了整数规划数学模型及算法，算例采用实际电网中的联切负荷方案制定问题，结果表明，提出的分析方法简捷、可行，能够适用于实际系统。     

串联混合有源电力滤波器的新型控制方法

带基波电流旁路通道的串联混合有源电力滤波器为电网电流中的基波成分提供了一个无源通道，因而可以大大降低有源部分的容量。然而，原有的基于pq理论的控制方法在负载或电网不平衡时，基波旁路通道和逆变器之间会发生基波谐振，使得逆变器仍然会流过大量的基波电流。逐相dq变换法可以完整地将基波或谐波检测出来。文中提出了基于逐相dq变换的控制方法，使得不论电网电压和负载电流是否平衡，基波旁路通道和逆变器之间均不会发生基波谐振现象，逆变器只需承担电网谐波电流和提供谐波电压，提高了系统的性价比。5 kW的模型试验证明了新方法的可行性。