输电线路谐波过电压保护实现方法

在弱联系电网中,一台普通主变压器空载合闸后,随着其引发的励磁涌流注入到电网中,极有可能在系统末端产生较大的谐波畸变导致系统末端出现严重的谐波过电压,造成设备与负荷的损毁,带来严重的经济损失。为解决现有输电线路过电压保护无法反应谐波过电压的问题,提出了输电线路谐波过电压保护实现方法。该方法可正确反应输电线路中的基波过电压和谐波过电压,有效隔离谐波过电压在电网中的传播,保护设备免受谐波过电压的伤害。并通过试验验证了所提方法的有效性。     

电力系统故障恢复初期的谐波过电压问题

电力系统故障恢复初期的网络结构与正常情况的有很大不同,当系统阻抗和线路电容参数构成并联谐振条件时,轻载或空载变压器投入系统引起的谐波畸变将被放大,从而产生很高的谐波过电压.为对谐波过电压进行有效控制,文章对变压器励磁涌流的控制和系统频率响应特性的改善进行了研究,通过灵敏度分析确定最有效的控制操作,引入小波分析对变压器励磁涌流进行时频分析和提取各频率区间的励磁涌流特征;为节省仿真计算时间,采用信号能量的概念对电压波形的变化趋势进行判断,以确定电磁暂态仿真计算的终止时间,实现对谐波过电压的快速估计和有效控制.对典型远距离启动电源系统的计算结果表明了该方法的有效性.     

变压器励磁涌流负序二次谐波特征及机理

空载合闸产生的励磁涌流是导致变压器差动保护不正确动作的主要因素,同时也会造成电网中谐波、电压暂降等电能质量问题。交直流混联电网中,换流器的谐波耦合特性使得交流电网中的谐波会引起直流保护的误动作,导致直流闭锁,威胁电网安全运行。文中基于变压器铁芯近似磁化特性曲线,推导了励磁涌流及其中二次谐波分量的解析表达式,分析了合闸参数对负序二次谐波分量的影响,指出由于断路器开断引起的三相平衡性剩磁不会造成励磁涌流中二次谐波以负序为主的现象,只有三相非平衡性剩磁才可能引起励磁涌流中的二次谐波呈现明显的负序特征。PSCAD仿真验证了分析及结论的正确性,为解决工程实际问题提供了理论依据。     

基于EMTP的变压器励磁涌流谐波相位差仿真分析

利用变压器励磁涌流频谱中的相位信息,对变压器偏向时间轴一侧的励磁涌流进行了分析,发现变压器励磁涌流的谐波成分中,基波相位的二倍与二次谐波的相位差总满足0°或180°的规律.利用EMTP构建仿真程序,分别对变压器空载合闸、内部故障、外部短路情况下变压器励磁涌流以及励磁涌中基波与二次谐波相位差的规律进行了系统仿真,验证了该规律的正确性,对识别励磁涌流和内部故障提供了重要依据.     

变压器合闸时励磁涌流分析及对策

变压器励磁涌流可使变压器投运时引发变压器的继电保护装置误动,造成电网电压骤升或骤降,影响电气设备正常工作,严重时会造成大面积停电.通过对变压器合闸时产生励磁涌流的分析,总结了励磁涌流的特点,并依据励磁涌流含有数值很大的高次谐波分量及励磁涌流波形之间出现间断角的特点,提出了对励磁涌流的抑制和解决方法,以减少励磁涌流的影响.     

励磁涌流对双馈式风力发电机组二次谐波特性的影响

大规模双馈风电机组并网使得电网的谐波特性与接入传统电源时大不相同。变压器空载合闸是电网产生谐波电流的常见场景,该场景下双馈风机的谐波特性尚未见具体分析。因此以风电场相邻变电站内变压器空载合闸为研究背景,从励磁涌流引起的并网点电压谐波畸变着手,通过定量分析变流器控制下风机定、转子磁链的暂态响应,揭示了励磁涌流影响下双馈风机二次谐波电流的产生机理。进一步分析了双馈风机二次谐波电流对变压器保护的影响,在此基础上提出通过在转子侧变流器控制环节附加陷波器滤除基频分量来实现二次谐波抑制,该方法对场景适用性较强,且实施起来相对简单可行。最后,利用时域仿真验证了理论分析的正确性及抑制措施的有效性。     

变压器励磁涌流负序高次谐波的研究

变压器在空载合闸过程中会产生励磁涌流,其中励磁涌流中含有大量二次谐波。之前一般通过判别二次谐波含量或电流波形间断角来甄别励磁涌流。从另外一个角度即变压器负序高次谐波含量对变压器励磁涌流进行研究,通过Matlab仿真不同剩磁和对不同磁通饱和情况下,变压器空载合闸过程励磁涌流中负序高次谐波含量进行比较,得出变压器励磁涌流负序高次谐波的一些特征。     

基于FFT的变压器励磁涌流谐波含量计算方法研究*

变压器空载合闸或外部故障切除电压恢复的过程中,会产生幅值可达额定电流十数倍的励磁涌流。该涌流只经过变压器电源侧,必然流入主变差流回路,可能导致纵联差动保护误动。以湖南电网220 kV新一代智能变电站主变压器的实际参数进行研究,在Matlab/Simulink中建立励磁涌流仿真模型,对不同合闸初相角条件下变压器各相的涌流特性进行了仿真计算。利用快速傅里叶算法(Fast Fourier Transformation,FFT)对涌流电流的谐波含量进行计算。在此基础上对励磁涌流的产生机理、间断角等内容进行了研究和分析。研究结果表明,所述方法可对实际工程保护定值的合理性进行验证。     

变压器空充下的励磁涌流二次谐波特性分析

针对近年来变压器空充试验时,电流的二次谐波含量低于保护整定值导致差动保护误动作的问题,首先利用2条不同斜率的直线对变压器磁化特性曲线进行拟合,推导出不同空充电压下励磁涌流二次谐波含量的表达式,进而基于有限元分析软件搭建并验证了一台14 kVA单相变压器以及一台325 MVA三相变压器的仿真模型,然后对验证过的模型进行了变压器空充仿真。研究表明：在考虑铁芯磁化曲线起始部分存在非线性特征的情况下,空充电压小于临界电压时,励磁涌流中含有少量二次谐波;空充电压等于临界电压时,励磁涌流二次谐波含量达到峰值;随着空充电压等级的提高,励磁涌流二次谐波含量呈现先增后减的趋势。     

跟踪式二次谐波涌流制动改进方法

针对二次谐波制动原理存在的问题,提出一种新的二次谐波制动原理。通过判断变压器的开关位置和差流大小来改变涌流闭锁二次谐波门槛值,在空载合闸和故障切除恢复电压的过程中监视变压器内部故障和励磁涌流,达到在不会拒动的情况下更准确地判断励磁涌流、防止保护误动的目的。该方法具有实时跟踪的功能,克服了单一定值不能实现可靠制动的缺点。验证表明新方法具有较高的可靠性和灵敏性,可以克服传统制动方法的缺点,实现对励磁涌流现象的可靠制动。     

用户侧谐波源对PCC谐波水平的影响与区分

按照谐波源定位理论判断的结果,主要谐波源消失后反而可能加剧公共耦合点(PCC)处的谐波水平。从用户侧谐波源对PCC谐波电压、谐波电流的影响着手,提出了助增/助减谐波源的概念,并定义了区分助增/助减谐波源的综合判据,通过算例和IEEE测试系统进行了计算和仿真。所提出的助增/助减谐波源的概念和综合判据弥补了目前谐波定位理论的不足,对谐波治理方案的制订具有重要意义。     

用户侧谐波源对PCC谐波水平的影响与区分

按照谐波源定位理论判断的结果,主要谐波源消失后反而可能加剧公共耦合点(PCC)处的谐波水平.从用户侧谐波源对PCC谐波电压、谐波电流的影响着手,提出了助增/助减谐波源的概念,并定义了区分助增/助减谐波源的综合判据,通过算例和IEEE测试系统进行了计算和仿真.所提出的助增/助减谐波源的概念和综合判据弥补了目前谐波定位理论的不足,对谐波治理方案的制订具有重要意义.     

多谐波源用户的谐波责任分摊的定量分析

提出了一种分步分摊电压电流的谐波责任分摊方法.在考虑滤波器、谐波电压和谐波电流初相角、谐波源用户数目等因素的基础上,对该方法的分摊原理进行了分析,建立了多谐波源用户的谐波电压和电流责任分摊的通用数学模型,并给出了详细的实施步骤;最后,以某3谐波源用户系统为例,建立了PSCAD仿真模型,仿真分析了滤波器投入对谐波责任分摊的影响;结果表明所提方法可很好地分摊多谐波源用户间的谐波责任,大幅提高了谐波责任分摊的精确性.     

电压互感器谐波特性测量用可控谐波电压源的构建

谐波电压源的构建是开展电压互感器(Voltage Transformer,VT)谐波特性测量所需要解决的关键问题之一。为解决电压互感器谐波特性测量中要求谐波电压源容量大、谐波成分丰富且可控等问题,构建了以IGBT单相逆变器为核心的可控谐波电压源。分析了其工作原理、设计了系统参数并分析了控制器特性,仿真验证了所提方案的可行性。以此为基础构建了VT谐波特性测量平台并开展了输出性能测试,其输出结果进一步验证了所提方案的有效性,为VT谐波特性的测量及试验研究奠定了基础。     

基于谐波阻抗矩阵约束的系统侧谐波阻抗估计方法

谐波阻抗是谐波治理和谐波责任划分的重要参数,针对背景谐波波动的随机性,考虑基于诺顿等效电路方程的固有特点,提出一种基于谐波阻抗矩阵约束的谐波阻抗估计方法.针对复值信号在复数独立分量分析法的求解过程中存在的相角偏移问题,将谐波阻抗矩阵的结构加入复数独立分量分析的迭代过程中对其分离矩阵进行约束.分别基于符号判别法和比例缩放法解决次序不确定和幅值不确定性问题.所提方法对背景谐波波动适应性强,对数据点需求量少.仿真和实测结果说明了所提方法的正确性和有效性.     

背景谐波电压环境下的负载谐波电流检测方法

针对现有谐波电流检测方法未考虑公共连接点处谐波电流的耦合现象而导致谐波治理效果不理想的问题,提出了一种有效解决该问题的负载谐波电流检测方法。在分析现有检测方法不足的基础上,借鉴德国DIN40110-2标准分解电流的思想,以谐波电压为基准,依据等效前后负载消耗有功功率不变的原则,定义了谐波等效电导、集总谐波电压和集总谐波有功功率。利用希尔伯特变换对谐波电压进行移相。进而定义了集总谐波无功功率和谐波等效电纳,分解出由背景谐波电压产生的谐波电流。据此,可检测出负载谐波电流,实现背景谐波电压环境下对负载谐波电流的补偿。仿真分析及实测数据验证结果表明：采用所提方法对检测到的谐波电流进行补偿,可有效提高公共连接点的谐波治理效果。     

基于诺顿等效电路的多谐波源责任划分研究

明确区分多个非线性负载对电网公共连接点(PCC)处的谐波贡献是实现多谐波源责任划分的重要问题。首先采用波动量法将单相不控整流谐波源等效为诺顿等效模型,并通过谐波电流源值与单相不控整流电路的各次谐波电流值近似相等证明了诺顿等效模型的有效性。然后搭建了含有三个谐波源的等效电路,并等效出各自的诺顿等效模型。最后利用等效阻抗计算出各非线性负载各次谐波电压值,利用电压表示的谐波责任指标因子进行多谐波源电压责任分摊。文中方法简单明了且有效,有利于实际配电网含多谐波源责任划分的工程应用。     

输入电流的谐波检测计算与降谐处理方法

电力系统中的非线性负载引发的电源污染得到人们越来越广泛的关注.针对这一问题对一种典型非线性负载电流的谐波用波形法和直流测量法进行了分析.对谐波畸变率对广义功率因数的影响进行了讨论,最后给出了几种降低谐波的方法.     

Designing harmonic filters for adjustable-speed drives to complywith IEEE-519 harmonic limits

This paper discusses the application of the revised IEEE 519 harmonics standard to typical industrial facilities employing adjustable-speed drives (ASDs). The harmonic generation characteristics of ASDs are described. Requirements for control of the harmonic currents are developed as a function of the ASD characteristics, overall plant loading level, power system characteristics, and power-factor-correction requirements. Filter design procedures are presented for controlling the harmonic currents injected into the power system     

Heat pump harmonic evaluation

This paper analyzes the characteristics of harmonics produced by variable-speed electric heat pumps. Tests were performed to produce the worst-case harmonics, to determine the relationship between percent distortion and load, and to measure the propagation effects of harmonics and the filtering effects on harmonics by the lines and transformers.