电压互感器和电流互感器暂态特性对距离保护算法的影响

对距离保护暂态超越产生的原因进行了详细分析，并给出了结论．对于采用解微分方程算法的距离保护，当电容式电压互感器（CVT）和电流互感器（CT）暂态特性一致时，它们对解微分方程算法没有影响，反之则会引起暂态超越．通过建立两者的数学模型，分析并比较两者在传递非周期分量时暂态特性的差异发现，由于CVT和CT的传变特性不一致而引起的二次侧电压和电流中非周期分量无法平衡是导致距离保护暂态超越的根本原因．EMTP故障仿真和现场录波试验表明，CVT和CT的非周期分量衰减时间分别为10ms和40ms，即CVT后非周期分量比CT后非周期分量衰减快，因而会导致距离保护因为暂态超越而误动作．     

基于行波电流极性差异的交直流混联系统纵联方向保护方法

交直流混联系统中逆变站的换相失败使交流线路发生频率偏移,导致工频量纵联方向保护的可靠性受到影响。本文提出一种基于行波电流极性差异的交直流混联系统纵联方向保护方法,利用线路区内、外故障时,传播到两端保护的电流故障初始行波波头之间极性差异构成纵联保护。该方法仅利用电流初始行波极性差异进行方向判别,消除了电容式电压互感器无法准确传输宽频带电压信息导致保护的低可靠性问题,且利用高频电流进行计算,避免了交直流混联系统频率偏移的影响。仿真结果显示,基于行波电流极性差异的纵联方向保护方法能够准确、快速地识别单相故障和多相故障,适用于交直流混联系统。     

直流偏磁增大换相失败风险的机理分析及仿真

对直流偏磁、电压畸变导致过零点漂移以及与换相失败的关系进行了分析,指出直流偏磁场景下换流变压器的励磁电流将发生畸变,使得变压器励磁电抗工作在非线性区域,不仅可能引起交流母线电压的畸变以及换相线电压过零点漂移,甚至可能增大换相失败的风险.基于所建立的中国南方电网交直流混联输电系统PSCAD/EMTDC仿真模型,对特高压直流输电双极平衡和大地-单极运行工况下同一故障场景的换相失败风险进行了仿真分析和对比,结果验证了理论分析的正确性.     

高压直流输电建模研究

讨论了目前研究交、直流混合电网交直流系统相互作用时在直流建模上存在的模型过度简化及模型选用不恰当的问题;分析了稳定性研究中直流建模的一般方法,指出了简单模型、响应模型和详细模型的基本特征,分析了3种模型的优缺点和适应性.从换相失败的基本机理出发,探讨了引起换相失败的各个因素与换相失败之间的关系.最后在Matlab的Simulink环境中,以一个典型的双桥12脉冲直流系统为例,对交、直流侧发生故障及清除过程进行仿真,得到了详细模型的动态响应曲线.     

特高压直流系统逆变侧交流母线短路对换相失败的影响

换相失败是高压直流输电逆变系统最常见的故障之一,在换相失败机理的理论分析基础上,采用PSCAD/EMTDC仿真软件,建立了对应的±800 kV双 12脉动特高压直流输电仿真系统.模拟了逆变侧交流母线在三相短路、单相接地短路时的特高压直流系统电磁暂态过程,分析了故障时交直流侧电压、触发延迟角、关断角等因素的变化对换相失败的具体影响.     

直流馈入影响下交流输电线路的纵联保护方案

针对直流系统馈入会导致电流差动保护的动作量减少、制动量增加,从而降低保护动作可靠性的问题,提出基于纵联阻抗的交直流混联系统纵联保护方案。通过分析考虑直流馈入影响下不带并联电抗器的交流输电线路故障模型,得出保护安装处差动电流、电压的电气量在区外故障时呈现容性,在区内故障时呈现阻感性的结论。在此基础上推导建立了区内外故障下的纵联阻抗表达式,提出基于纵联阻抗幅值及相角的保护判据,该保护判据不受直流馈入的影响,整定原理简单,具有良好的抗过渡电阻能力,在技术上便于实现。仿真结果表明了所提判据能够快速、有效地区分内部与外部故障,可靠保护线路全长。     

基于虚拟电容的直流输电系统连续换相失败抑制研究

为解决高压直流输电系统中连续换相失败对直流系统运行影响严重的问题,分析了直流输电系统换相失败产生的机理,引入虚拟电容的概念,以虚拟电容作为直流电压变化率检测的载体,反应故障期间及其恢复过程中的直流电压的动态特性,通过降低故障期间电流指令值及补偿直流电压来实现对直流输电系统连续换相失败的抑制作用。通过建立的直流输电系统电磁暂态模型验证了所提方法可有效抑制单相故障及三相故障情况下高压直流输电系统连续换相失败,加速故障后系统的恢复。     

一种混合双极直流输电线路保护新原理

应用故障网络分析方法,研究了混合双极直流输电线路可能发生的各种短路故障类型,并进行了故障特性分析。根据分析结果发现:当直流输电线路发生区内故障时,整流侧与逆变侧的暂态电压和暂态电流夹角的余弦值相同;当直流输电线路区外(整流侧或逆变侧)发生故障时,整流侧与逆变侧的暂态电压和暂态电流夹角的余弦值相反。根据该故障特征,可实现区内、外故障的识别。利用小波变换提取暂态电压、电流分量。另外,故障极的暂态电压和电流的积的变化量远远大于正常极。根据此特征,进行故障选极。最后,通过电磁暂态仿真软件搭建电压不对称的混合双极直流输电系统仿真模型,对其直流输电线路设置不同故障进行仿真,利用MATLAB进行算法的验证,结果表明该保护新原理的正确性及故障选极是可行的。     

一种适用于混合三端直流系统的差动保护方案

为提高混合三端高压直流线路及母线差动保护的速动性、灵敏性、可靠性与选择性,提出一种基于Hausdorff距离算法的新型高压直流线路及母线差动保护方案。当±800kV混合三端直流线路发生故障时,通过线模电流故障分量判定故障方向,区分故障区域。对线路首末两侧电流波形进行实时短窗数据差异量化,用线路首末两端的电流相似度差异判定线路区内外故障及单双极选极。以T区送端(电网换相换流器侧)与T区两受端(模块化多电平换流器侧)电流和的Hausdorff距离差异作为T区母线故障识别保护判据。利用PSCAD建立混合三端直流输电系统模型,运用MATLAB验证所提方案。仿真结果表明:所提方案判据可耐受过渡电阻500Ω,耐受过渡电阻能力强;能在3ms内快速可靠动作,可靠性高、快速性好;对线路两侧通信精度要求低,具有一定的抗噪和抗异常数据的能力;在不同工况下,都可快速识别故障区域及区内外故障,并实现故障选极。     

高压直流输电逆变器交流侧故障分析与仿真

对CIGRE提供的高压直流输电标准模型进行改善.利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对改善模型的逆变器交流侧进行单相接地故障.仿真表明故障时直流线路电压,电流含有大量的谐波分量,逆变侧交流三相电压非故障相电压畸变较大,故障切除后仍然存在谐波分量.     

一种高功率因数交流LED驱动电路的设计

传统的LED驱动电路由于采用AC-DC变换器,需要大的电感和电解电容,导致LED驱动电路存在体积大、成本高、寿命短等问题,提出一种新型交流电压直接驱动的LED驱动电路。该驱动电路仅需要MOSFETs和运放等有源器件,输入电流能跟随输入电压呈正弦波形变换,以获得高功率因数和低THD。仿真和实验验证该驱动电路的电气特性。     

基于虚拟现实技术的变电站交直流电源仿真设计

由于电源结构复杂,需要对变电站交直流电源结构进行分层,导致现实中设计变电站交直流电源分层结构成本高,因此提出虚拟现实技术,仿真设计变电站交直流电源.根据Multigen Creator所创立的变电站实体和场景模型,利用Unity 3D仿真平台实现虚拟变电站各种功能,在变电站三维虚拟场景与各项辅助功能下,构建分层分布结构的变电站交直流一体化电源模型.该电源模型将站用交流电源和直流电源以及不间断电源(UPS)等设备结合进行一体化设计和配置,利用统一智能虚拟平台,实现变电站交直流电源集中管控与供电,并检测电源在线状况.一体化电源模型运行情况及相关信息可以经一体化监控模块显示,同时转换成标准模型数据,利用标准DL/T860格式与当地站控层交换机连接,上传到远程控制中心,实现电源系统控制.经验证,该方法能够有效降低变电站交直流电源设计成本;同时,该方法可应用到变电站交直流电源培训系统仿真设计领域,具有重要的培训应用价值.     

基于扩展Nataf变换的交直流混合系统概率潮流计算方法

随着新型电力系统高比例新能源与高比例电力电子化的“双高”特征日益凸显，交直流混合已成为我国电力系统的典型特征。伴随着可再生能源出力的随机性，交直流混合系统的潮流也表现出随机性。为此，本文提出一种基于扩展Nataf变换和拉丁超立方采样的交直流混合系统概率潮流计算方法。首先，本文建立了适用于概率潮流计算的交直流混合系统潮流模型。同时，针对Nataf变换无法处理源荷相关系数矩阵非正定的情况，本文采用一种基于奇异值分解的扩展Nataf变换，并结合拉丁超立方采样进行交直流混合系统的概率潮流计算。此外，针对传统Gram-charlier级数存在节点电压幅值等状态变量概率为负值的情况，本文提出一种C型Gram-charlier级数以解决该问题。最后，在改进的57节点交直流混合系统中验证了所提方法的有效性。     

基于线性二次型最优控制理论的多频段高压直流附加阻尼控制器设计

针对交直流混合输电系统中存在的低频振荡和次同步振荡共存的问题,采用总体最小二乘-旋转不变技术对低频振荡和次同步振荡进行分析,获得系统的相关振荡频率、阻尼比以及系统降阶模型;再基于二次最优控制原理设计多频段高压直流附加控制器。利用直流功率快速调节的特点,对交流系统中因功率不平衡引起的振荡进行抑制;并引入极大极小值原理和改进粒子群算法来对控制器参数进行优化,最终达到同时抑制低频振荡和次同步振荡。最后在PSCAD/EMTDC中搭建某实际电网模型进行仿真验证;同时设计传统PI控制器进行分析对比。结果表明所设计的控制器具有更好的抑制效果和较强的鲁棒性。     

面向对象的电力系统暂态稳定计算建模

介绍了面向对象的程序设计方法，然后依据面向对象思想，把暂态稳定计算中的各元件抽象为电网对象、发电机对象、负荷对象以及励磁调节系统、原动机及其调速系统对象模型，建立了电力系统暂态稳定计算模型；基于该模型开发了图形化的电力系统暂态稳定仿真系统。     

直流恒功率充电机系统设计

针对近年来国家电网对直流充电机提出的新要求——含有恒功率充电功能,设计了一款直流恒功率充电机.在完成MATLAB仿真分析的基础上,设计系统的软、硬件,包括三相不控整流电路、DC-DC硬件模块、辅助电源和DC-DC控制器.系统实现了AC-DC的转换、DC-DC的降压转换、电池的恒功率充电.实验结果表明:该系统能最大限度地使用充电机容量,效果明显优于恒流-恒压充电机.     

多功能电子仪表电源设计

设计了一种应用于多功能电子仪表的低噪声稳压电源电路,该电路通过AC-DC和DC-DC转换,实现了±3.3 V/±5 V/±12 V电压输出。通过测试结果表明,采用该电源控制电路组成的系统在提高电路性能的同时,可以有效提高系统的稳定性和抗噪性,具有输出电压精度高、输出纹波小、低噪声、安全可靠等特点。     

计及分布式电源的配电网潮流和断线故障分析算法

介绍了分布式电源(DG)与配电网互联的两种常用接口方式,对异步发电机和太阳能电池两种典型DG的运行方式和控制特性进行了研究.建立了各自在潮流计算中所需的数学模型,提出了计及两种DG的交直流混合迭代潮流计算方法,并在此基础上通过考虑配电网特性对灵敏度分析法进行简化,使得该方法能够快速求解断线故障模式下的系统状态,也适合于计及不同DG形式的多电源配电网系统.通过对Kumamoto 15节点配电网系统进行测试,验证了所提出的潮流计算方法以及故障算法的有效性和合理性,为进一步研究DG对电网的影响奠定了基础.     

压电微悬臂梁振动能量采集器谐振频率和功率的研究

压电振动能量采集器可将自然界中广泛存在的机械振动能转换为电能,并且一直向微型化电源的目标迈进．为此,以矩形压电微悬臂梁结构作为换能单元,通过时压电层等效电流源和单相桥式整流电路的理论及相关公式的推导,得出微能量功率的计算公式．通过分析看出,在实际设计压电振动能量采集装置时,可采用适当增加质量块质量和减小梁长度的方式来满足整体结构在自然环境中实现低频谐振、获得较大的功率输出的设计要求．