基于磁调制式电流互感器的剩余电流检测

针对传统电磁式电流互感器在检测脉动直流和平滑直流中存在的不足,文章提出了一种基于磁调制式电流互感器的剩余电流检测模块,结合dsPIC33FJ系列单片机,通过检测电流互感器二次侧线圈电流信号的低频分量,来获取剩余电流信号的大小和类型,并配合波形识别算法,以提高检测模块对各种剩余电流类型的识别灵敏度,将其应用到低压配电网的配电线路中,能够实现对交直流剩余电流的检测与保护。经过验证,该模块能够有效检测和识别剩余电流波形,满足设计要求。     

一种交直流敏感型剩余电流保护器的研制

提出一种基于AVR ATmega32单片机的磁调制式交直流敏感型剩余电流保护器(即B型剩余电流保护器),采用基于信号频率和波形的补偿算法对剩余电流的有效值进行补偿,以提高检测和保护的准确性。试验表明,该剩余电流保护器满足标准要求,能够实现对1 kHz内的正弦交流以及脉动直流(其最大基波频率为500 Hz)或平滑直流剩余电流的有效保护。     

基于RLS自适应算法的APF电流检测

有源电力滤波器(APF)电流检测算法使用低通滤波器(LPF)提取基波有功直流分量,直流分量的提取精度直接影响着指令电流信号的计算精度。提出一种应用数字递推最小二乘法(RLS)替代模拟LPF的电流检测新方法。RLS自适应滤波算法是在采样周期内对整体采样序列进行滤波器权系数最优化搜索,即对权系数迭代中的步长寻优,从而准确地跟踪输入信号的直流分量。新方法以瞬时无功功率理论为电流检测依据,利用坐标、三角变换矩阵根据电网三相瞬时电流计算出电流瞬时有功、无功交/直流分量。应用Matlab软件编写RLS自适应滤波算法程序进行仿真,结果表明APF电流检测中采用数字RLS自适应滤波提取直流分量的方法是可行、有效的。     

电流直流分量对低压电流互感器计量特性影响的试验研究

电网中的电流直流分量会对低压电流互感器的计量特性产生影响,通过模拟含直流分量的正弦半波电流波形,对被试样品进行试验,分别研究半波电流峰值和直流分量大小对低压电流互感器计量特性的影响。试验表明:电流互感器一次侧电流中含有的直流分量会使二次侧电流发生畸变,其畸变程度既和一次侧电流中所含的直流分量大小有关,也和一次侧电流的峰值有关。     

非周期分量对电流互感器暂态饱和的影响

电流互感器一次侧电流中含有非周期直流分量时,会发生暂态饱和,致使二次侧电流波形失真,从而引起继电保护装置的误动或拒动。通过对非周期直流分量电流引起的电流互感器暂态饱和励磁电流进行计算,对电流互感器的暂态饱和特性进行了分析。利用Matlab仿真软件搭建了仿真实验模型,通过改变一次侧电流中非周期直流分量的方向,研究了非周期直流分量对电流互感器的饱和方向、入饱和时间的影响。最后,通过仿真比较说明了在含有不同方向非周期分量时电流互感器的暂态饱和特性。     

电流互感器回路直流分量对差动保护特性影响的实例分析

当差动保护电流回路中含有直流分量及谐波时,为了提高发电机差动保护动作的正确率,保护装置利用检测直流分量抬高定值。本文介绍了保护装置在电流回路虚接时差动保护的动作情况,结合发电机差动保护动作特性、发电机机端及中性点侧电流波形和差动保护动作过程中详细报文等数据,分析了直流分量对差动保护动作特性的影响。     

基于触发角识别的脉动直流剩余电流有效值检测方法

针对电力电子设备发生漏电故障时的脉动直流电流信号进行傅里叶分析,得到不同触发角下脉动直流电流各谐波分量幅值的变化趋势,并能通过谐波分量的幅值比对触发角进行识别;根据剩余电流互感器在不同触发角下脉动直流电流信号的传变误差对二次侧电流进行补偿计算,从而得到一次侧脉动直流电流有效值;对剩余电流互感器进行试验测试分析,在脉动直流剩余电流下,二次侧信号与一次侧信号存在较大传变误差,而采用补偿计算方法后最大误差不超过4.5%。因此所提的触发角识别方法和脉动直流剩余电流补偿计算方法有效,可以提高脉动直流剩余电流检测精度。     

A型剩余电流保护器在低压配电系统中的应用

随着工业电气设备和家用电器中含有脉动直流成分的电源越来越多,A型剩余电流保护器(RCD)的应用和推广显得相当重要。就A型剩余电流保护断路器的原理及特性进行阐述。对故障电流含直流分量的情况进行介绍,然后对RCD在配电系统中的应用作简单探讨。     

双环控制三相逆变器输出直流分量分析与控制

三相逆变器参考值含有直流偏置、调理电路的零点漂移及其数字控制中的截断误差等都会引起输出电压中包含直流分量,因此必须对其输出电压的直流分量进行调偏控制。此处提出一种解决方案,通过检测负载电流中所包含的直流分量,经隔离滤波后来调节正弦脉宽调制(SPWM)脉宽。该方案已成功应用在450 kVA三相逆变器中。实验证明,该方案可有效抑制三相逆变器输出电压的直流分量,且简单易于实现。     

合闸开关选相对容量试验的影响研究

容量试验中短路电流直流分量的大小直接影响电流过零点的di/dt与TRV,对直流分量的精确控制直接关系到试验质量与效率。容量实验室通常控制3台独立的合闸开关分别进行选相合闸以产生满足要求的直流分量。文中运用理论分析方法找出了产生完全对称短路电流和最大非对称短路电流的选相方法,并对一种含有Y/△变压器的回路进行了分析,总结了根据电流波形判断合闸开关关合顺序的方法。     

基于激磁电流单周期内负半波持续时间特征的直流剩余电流检测新型相位差法

针对直流剩余电流保护方法中传统的相位差法存在检测特征提取困难和硬件电路结构复杂的问题,提出了一种基于激磁电流一个周期内负半波持续时间特征的直流剩余电流检测新型相位差法。该方法通过检测激磁电流负半波的持续时间在剩余电流出现前后的差值来检测直流剩余电流。首先对激磁电流进行半波整流处理,将其负半波的持续时间转化为其幅值为零的时间。然后通过检测其幅值为零的持续时间在剩余电流出现前后的差值达到测量目的。基于该方法完成了直流剩余电流互感器硬件电路的设计,并通过实验验证了此方法的有效性。     

特高压直流输电系统的直流转换开关研制

高压直流转换开关是高压直流输电系统中的关键设备,直流电流的分断需要采取一定措施产生人工过零点以创造熄弧条件,这和交流电流的分断是不同的。以特高压直流输电工程为应用背景,计算得出用于特高压直流输电系统直流转换开关的研制目标;采用无源型自激振荡原理,和断口串联型式的技术路线;通过理论分析和仿真计算,合理选取特高压直流转换开关的元件参数。研究开发的分断试验回路对特高压直流转换开关分断直流电流的性能进行验证,结果表明:样机在20ms内能够成功分断5.3 kA的直流电流,分断性能达到要求;残压试验和能量吸收性能均通过试验验证。     

基于极性变化直流电压源的铁磁元件铁心剩磁通测量方法

剩磁通可能给变压器带来较大的励磁涌流,影响测量互感器的测量精度。然而目前对于变压器的铁心剩磁通测量还没有规范的方法。为了便捷地测量铁心剩磁通,提出一种采用极性变化的直流电压源来测量铁磁元件铁心剩磁通和剩磁系数的方法。该方法采用半桥电路获得极性变化的直流电压,并施加在绕组两端,使铁心分别达到正、负饱和点。绘制整个过程中的磁通与电流关系曲线,即可得到铁心的部分饱和磁滞回线,根据获得的饱和磁滞回线来计算铁心剩磁通和剩磁系数。并且在电流互感器上开展实验,测得在正、负饱和剩磁点和退磁后的磁通零点的剩磁通平均值分别为4.001m Wb、-3.844m Wb和0.048m Wb。结果表明,该方法具有较高的准确性和稳定性,而且需要的退磁电源功率小,方便携带。     

基于双向直流法的电磁式电流互感器剩磁测量仪研究

针对剩磁系数传统测试法的不足,提出一种双向直流法测取剩磁系数。省去测试前消磁这一步骤,对电磁式电流互感器进行正向激励,去激励,反向激励和激励操作,采集相关的励磁电压和电流信号,计算出激励过程中的磁通变化量从而测试到剩磁系数。基于此直流法研制了剩磁测量仪。通过对比试验和不确定度分析,结果表明,基于双向直流法的剩磁测量仪可以准确测取电磁式电流互感器的剩磁系数。     

馈线终端交流采样中的残余直流滤波算法研究

在配电网自动化系统中,可用馈线终端采集配电网信号,并对配电网及设备进行监测和控制。但是在对配电网进行电压电流采集时,由于传感器、采样电路或外界干扰因素的存在,会对采样值引入不必要的误差,使采集到的信号不准确,影响配电网参数的计量精度,其中,残余直流便是一个不可忽视的误差来源。文中提出一种馈线终端交流采样时的残余直流滤波算法,采用直流滤波器进行残余直流滤波。该算法可根据采集到的电压电流瞬时值自适应地滤除残余直流,使交采得到的电压电流值更加准确,确保配电网参数的计量有更高的精度。针对该算法,利用MATLAB软件进行了仿真研究,仿真结果表明该算法可以有效地滤除交采数据中存在的残余直流分量,具有较强的实用价值。     

基于逆系统方法的三相PWM整流器控制

针对三相脉宽调制(PWM)整流器控制采用非线性反馈方法使控制器设计复杂化的问题,提出一种基于逆系统方法的三相PWM整流器的反馈线性化控制方法。利用三相PWM整流器数学模型,以直流输出电压、有功和无功电流作为状态反馈变量,推导出三相PWM整流器的逆系统,并构造出伪线性系统。通过对该伪线性系统的综合,设计出三相PWM整流器的闭环控制系统,实现了无功电流分量和直流电压的解耦,然后对该闭环控制系统进行了计算机仿真。结果表明,所采用的控制策略能够实现三相PWM整流器直流电压和无功电流的解耦控制,且性能良好。     

并联型MMC-MTDC系统直流故障特性分析及保护策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)多用于基于高压直流输电(high voltage direct current transmission,HVDC)的多端输电系统。针对该系统中直流电缆或架空线路的意外短路或断路故障,影响输电线路和换流站安全的问题,提出一种基于三端电压裕度控制下的旁路晶闸管和直流侧IGBT断路器(IGBT-Circuit Breaker)的混合保护方案。分析了子模块闭锁前直流电流超调的数学模型及故障机理,根据直流短路电流的峰值及上升时间动态特性,选取了MMC的参数。利用仿真软件PSCAD/EMTDC对控制方法及保护策略的效果进行验证,结果表明剩余系统主站切换及时,能够持续隔离发生永久故障的线路,使得其余线路继续运行,实现了系统直流故障时及时保护,提高了系统稳定性。     

基于MMC的光伏直流升压并网系统故障分析及限流控制策略

基于模块化多电平换变流器(modular multilevel converter, MMC)的光伏直流升压并网系统为大容量并网提供了更多的可能。而光伏升压系统直流侧发生故障时暂态过程复杂,故障电流上升迅速且峰值过高。针对此问题,首先对系统直流侧双极短路故障时的直流升压变换器与MMC换流站进行了故障过程分析,并通过故障回路分别计算出了可靠闭锁下流经短路点的故障电流。然后针对MMC换流站的故障电流,依据其控制原理,提出基于电压变化的主动限流控制策略。该控制通过引入电压变化量动态改变桥臂参考电压,从而限制故障电流。最后通过PSCAD仿真模型验证了故障分析结果与限流效果,经检验,该控制策略可以有效减小断路器的开断电流以及桥臂过流峰值。     

变压器环形铁芯建模和剩磁测量

大型电力变压器进行空载合闸操作时,铁芯中的剩磁可能会引起励磁涌流,导致变压器无法正常投入运行。文章介绍了一种新的分析和测量剩磁的方法,该方法是在外加正反向直流电压激励的基础上实现的。通过分析剩磁产生的原理,建立了基于Jiles-Atherton磁滞理论模型的变压器环形铁芯仿真模型。在环形铁芯绕组上先后施加大小相等方向相反的直流电压,可以得到两个不同的响应电流,结合场路暂态分析,可以判断剩磁的方向,并且找到响应电流和剩磁之间的关系。该方法可以在对变压器铁芯中原有剩磁影响不大的情况下准确测量剩磁的大小和方向。通过自主搭建的实验平台对环形铁芯中的剩磁进行了测量,验证了仿真结果的合理性。     

分瓣电刷在试验机组直流电机中的应用

直流电机的容量越大,相对的电枢电流也就越大。设计上,大电流直流电机的绕组形式通常采用双蛙绕组,这种绕组结构形式相对复杂,影响换向的因素较多。以一台试验机组直流电机使用不同电阻率的电刷进行无火花换区测试,试验结果对比分析表明:使用高电阻率的分瓣电刷可以增大电刷横向电阻,从而减小流过换向元件的短路环流,消除刷下火花,改善电机换向。同时,电刷采用切向错位排列有助于降低换向元件的电抗电势,从而更好地改善电机的换向性能。