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。     

直流分量和谐波分量对电流互感器传输特性影响

电流互感器二次侧电流能否真实反映一次侧电流会受到直流分量以及谐波分量的干扰，影响电能计量公平性以及继电保护装置能否准确动作。首先从理论上阐明了电流互感器的误差影响因素，然后通过仿真与实验分别探究了谐波分量和直流分量对电流互感器比值误差和相角误差影响的程度，为电流互感器在不同工况干扰下的误差提供了参考数据。仿真和实验结果一致表明，由于直流分量可能更多地转化成励磁电流，使得铁心励磁特性变差，从而对误差造成更大的影响，比值误差差影响最高在1%左右；而谐波分量产生的交变磁通可以通过铁心耦合到二次侧，所以谐波分量对误差的影响较小，比值误差影响不超过0.1%。     

直流偏磁下电流互感器测量特性分析

电流互感器作为电力系统的基本测量单元,其性能对电能计量的准确性有重要影响.随着非线性负荷和绿色能源的大量接入,供电线路电流中出现的直流分量可能严重影响电流互感器的测量准确性,甚至会造成电流互感器铁芯饱和.因此,十分必要对直流偏磁下电流互感器的测量准确性进行评估.文章基于对电流互感器电磁物理特性的分析,建立了存在直流偏磁下表征电流互感器测量特性的解析模型,推导出了电流互感器测量准确性与安匝数、铁芯尺寸、铁芯材料、二次负荷等参数之间的关系式,并对所建模型进行仿真验证得到的结果,对直流偏磁下电流互感器的测量特性进行了讨论.     

基于混合铁心的新型电流互感器研究

传统电流互感器铁心饱和会导致其二次电流波形发生畸变,进而可能影响电能计量的精度或引起继电保护设备错误动作,威胁电网的安全稳定运行。针对此类问题,提出了基于混合铁心的新型电流互感器(CCCT)。CCCT主要由混合铁心、二次绕组、二次电阻、磁场传感器与信号处理电路组成,其中混合铁心包含完整的内铁心与带气隙的外铁心,磁场传感器放置在外铁心的气隙中,其输出信号用于补偿发生畸变的二次电流。为验证该结构的有效性,进行了有限元仿真,制作了CCCT样机并进行了正弦交流电流、正弦半波电流、短路电流和直流电流的测量实验。有限元仿真与实验结果表明,CCCT在额定电流下的复合误差小于0.2%,稳态对称短路电流下的复合误差为2.04%,暂态短路电流下的峰值瞬时误差为4.25%,直流条件下输出与输入的拟合优度为0.999 9,既基本保留了传统电流互感器的测量精度,也具有良好的暂态响应特性与抗直流特性,可同时满足相关标准对测量、保护用电流互感器的精度要求,具备在实际工程中应用的潜力。     

开口式电流互感器耐直流性能研究

传统闭合磁路电流互感器易受直流分量影响引起磁饱和,导致测量误差非常大。定义了电流互感器耐直流性能的含义,从开口式电流互感器在考虑二次侧负载条件下的等效模型出发,分析了气隙长度对电流互感器有效磁导率和误差的影响,通过基于J-A模型从B-H磁滞回线分析了开口式电流互感器具有良好的耐直流性能。提出了基于比例直流叠加法的电流互感器耐直流性能检测方法,实验了气隙长度和直流分量对开口式电流互感器性能的影响。文中通过误差补偿使得开口式电流互感器兼顾耐直流性能和计量特性,为电流互感器在含直流分量负荷下准确计量提供理论基础。     

关于500kV电流互感器的暂态特性问题

在超高压系统中,电流互感器的暂态特性是一个重要的问题,暂态特性是指电流互感器当一次侧发生短路时,二次侧在短路发生之后,短路电流进入稳态之前的一段时间里对一次电流的反应特性。对于500千伏电流互感器的一次侧发生短路时,在短路瞬间将有很大的短路电流直流分量及交流分量,前一个分量在铁芯中形成一个暂态磁通,这个暂态磁通与原来的稳态磁通迭加将使铁芯急遽饱和,因为电流互感器励磁回路和二次回路的时间常数比一次回路的时间常数大很多,因此在短路电流直流分量消失后,暂态磁通的影响依然存在,铁芯继续饱和,因而使一次电流不能转变到二次侧使二次     

低压抗直流电流互感器及检测装置研究

针对传统低压电流互感器在直流分量负荷下存在传变误差大的技术缺陷,分析了直流分量导致传统电流互感器失准的机理,研发了低压抗直流分量电流互感器,并提出了电流互感器抗直流性能检测方法,在此基础上研制出电流互感器抗直流性能检定装置。实验证明该抗直流分量电流互感器具有较好的抗直流性能,能满足现场运行要求。     

高磁导率比双铁芯电流互感器原理和误差性能研究

不管是太阳风暴引起的地磁电流、直流输电运行产生的地中电流,还是新型非线性负载的接入都有使电网中产生直流分量,而直流会恶化电流互感器的误差特性,最终影响到仪表测量和电能计量的准确度。文章中开展了气隙电流互感器抗直流性能和误差性能的研究,在理论分析的基础上,提出一种结合气隙电流互感器和普通电流互感器的双铁芯电流互感器,建立双铁芯电流互感器的数学模型并阐述其误差性能,最后通过实验验证了双铁芯电流互感器的有效性。     

非周期分量下电流互感器的相位特性研究

实际电网中非周期分量电流的存在,会使得电流互感器的相位传输特性发生改变。针对非周期分量下电流互感器的相位特性,论文以非线性时域等效电路模型为基础,定性分析了在该模型下它的相位特性,同时建立了相位特性模型,并利用暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行了仿真。仿真结果表明:当存在较大非周期分量时,电流互感器出现暂态磁饱和并使得输出电流畸变,相位转换误差急剧增大,造成对继电保护和电能计量的影响。     

抑制电流互感器直流偏磁的电流注入法

为了抑制电流互感器中的直流偏磁,根据推导出的二次侧2次谐波电流与一次侧直流偏磁的数值关系,提出了在二次侧注入反向直流电流的抑制方法。该方法根据互感器二次侧2次谐波电流的相角及其幅值产生电压信号,控制压控电流源产生补偿电流。补偿电流通过互感器多余抽头注入一次侧补偿绕组产生反向磁场,实现抑制直流偏磁效果。设计了具体电路并进行实验验证,结果表明电流注入法可以有效地抑制直流偏磁,并分析了互感器二次负载、一次侧交流电及偏磁量对补偿效果的影响。     

基于DSP的微逆变器双频率控制方法及实现

传统交错反激微逆变器原边电流峰值与变压器体积、损耗较大。针对此问题,提出了一种基于原边峰值电流控制且电感电流断续模式(DCM)的双频率控制策略。推导了DCM模式下的参考电流表达式,并在此基础上,详细分析了双频率控制策略中开关频率切换点的选取原则,推导了其选取表达式。该策略可根据负载大小变化自动调节开关频率,在减小峰值电流的同时最大程度上减少开关次数,减小开关损耗。最后,通过PSIM仿真分析验证了设计的有效性,并研制出了以数字信号处理器(DSP)为核心控制器的实验平台。实验结果表明,该控制策略在减小原边电流峰值的同时能保证系统效率并实现较小的并网电流谐波畸变率(THD)。     

风电机组箱式变压器低压侧雷电过电压仿真

针对某高山风电场风机塔顶遭受雷击,造成风电机组塔外箱式变压器（简称箱变）损坏事故,分析了箱变低压侧雷电过电压产生的机理,根据风机-箱变系统防雷配置情况,建立了ATP-EMTP仿真模型。利用该模型计算了电涌保护器（surge protective device,SPD）接入时和脱开后箱变低压侧的电压,并分析了雷电流波形、幅值及接地网冲击接地电阻对箱变低压侧电压的影响,同时计算了低压侧短路后的工频续流。计算结果表明,SPD脱开后低压侧电压超过了箱变的冲击耐压值（12 kV）,低压侧工频续流为4.50～8.75 kA。由于开关型SPD无法切断工频续流,提出将其更换为无续流的氧化锌避雷器,推荐避雷器型号为YH10W-0.8/3.0,并通过仿真计算进行了防雷效果验证。     

直流侧独立供电的混合型逆变器控制策略

直流侧独立供电是抑制混合型逆变器零序环流的有效方法。以混合型逆变器供电的交流传动系统为对象,在分析主从逆变器和电机负载之间能量交换关系的基础上,提出一种直流电容稳压控制策略,并结合主从式控制结构和异步电机矢量控制策略,建立旋转坐标系下的混合型逆变器主从式矢量控制系统。仿真和实验结果表明:通过在主逆变器电流控制环节增加与电容波动电压相关的有功电流参考量,能有效实现电容电压的稳定控制,同时在电容电压稳定的前提下,从逆变器可以动态补偿主逆变器产生的主要谐波电流,使得电机电流总畸变率低于5%。     

Investigation of harmonic currents and power factor on power rectifier circuits with nonequi-PWM and equi-PWM control (inductive load)

Lately, on the power rectifier circuit with semiconductor switching device, PWM control is generally employed for the purposes of reducing the harmonic currents on the dc side and improving the power factor of fundamental wave. In this case, the analysis of the current waveform becomes fairly complex. However, we express the PWM controlled voltage waveform by the step function, and can easily analyze the current waveform. We reported formerly some results of analysis about the waveform and harmonics of the current. In this paper, on the power rectifier circuit to which the nonequi-PWM and equi-PWM control are applied, we exactly calculate the harmonic currents on the dc and ac side, and the power factor by the use of the above analytical results. The characteristics of both control methods are compared on condition that each controlled factor of the load voltage is equal. These results are shown in the calculated charts. The following items can be seen from these charts on the power rectifier circuit: (1) The nonequi-PWM control can let the harmonic currents on the dc side decrease more than the equi-PWM control. But on the contrary, the harmonic currents on the ac side increase. Consequently, when the nonequi-PWM control is applied, the total power factor decreases by the increase of distortion factor of the current on the ac side. (2) The difference between the harmonic currents on the dc and ac side to both of the nonequi-PWM and equi-PWM control increases with the increase of controlled factor of the load voltage. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 129(4): 117–125, 1999     

基于改进半波傅氏算法的故障电流相控开断零点预测研究

准确、快速地提取出故障电流的特征参数,预测出短路电流的零点,是实现相控开断需要首先解决的核心问题。笔者采用改进的半波傅氏算法,利用半个周波加上2个采样点的数据,通过2次数据处理窗口的移动,提取出短路故障电流衰减直流分量的初值、时间常数、基波及三次谐波的幅值和相位,实现故障电流的零点预测。计算及MATLAB仿真均表明,算法能够快速准确地实现电流零点预测,预测零点与实际过零点之间的误差在±1 ms以内。     

基于GaN器件的直流配电网用户侧DC/DC变换器设计

隔离型DC/DC变换器连接低压直流配电网和用户侧直流负荷,在低压直流配电系统中起着重要作用, 对其效率和功率密度提出更高的要求。本文采用具有原边开关管零电压开通和副边整流管零电流关断特性的LLC谐振变换器,首先分析变换器的工作原理,对其谐振参数进行选择。使用具有更低的导通电阻和等效输出电容的氮化镓器件作为原边开关管,进一步提高变换器工作频率和效率,降低磁性元件体积。在此基础上,对GaN器件驱动、同步整流和磁性元件进行优化和设计。最后搭建了一台375V/48V/500W的LLC谐振变换器样机,最高效率为97.6%,验证了设计的正确性。     

低压系统短路故障建模及电流预测技术

短路电流峰值对低压系统选择性保护及其断路器可靠分断十分重要,迄今尚缺乏深入研究。利用短路故障早期检测技术,在仿真分析短路故障早期参数的基础上,采用灰度关联度,得出对短路电流峰值的主要影响因素,并采用极端学习机(ELM)实现短路电流峰值的预测。仿真结果表明,灰色关联度可有效辨识短路电流主要因素,降低了短路电流预测特征变量维数。基于短路故障早期检测及极端学习机的短路电流预测方法,具有鲁棒性强且精度高的特点,为低压选择性保护技术的实现奠定基础。     

交/直流线路并行运行对铁心饱和不稳定的影响

由于输电走廊紧张,存在交流输电线路与直流输电线路共走廊平行架设或者直接采用交直流线路同塔架设的情况,采用电磁暂态程序,建立了平行和同塔架设的高压交/直流线路电磁耦合模型及直流输电系统模型,计算了直流线路上工频感应电流以及交/直流侧的电压、电流畸变率,分析了并行交流线路对直流系统铁心饱和谐波不稳定的影响,并且研究了直流线路上工频感应电流的限制措施。     

一起变压器异常接地的过渡过程分析

通过一起变压器低压端异常接地实例 ,对其过渡过程进行了分析探讨 ,从而排除了变压器产生危险过电压进而损坏绝缘的可能性 ,但绕组中的电流在暂态过程中会发生零位偏移 ,将导致铁心柱中磁通饱和 ,引起电流波形畸变和变压器发热