特高压直流电流互感器阶跃特性分析及测试方法

介绍了电子式直流电流互感器的原理架构、暂态阶跃响应特性及其影响环节,提出了一种基于闭环校验的直流电流互感器暂态阶跃响应测试方法,通过多项式拟合计算出阶跃响应延时时间等关键指标.并利用开发的暂态阶跃响应时间测试系统,对电子式互感器暂态延时进行了现场测试验证,证明该方案可行.     

柔性直流输电用直流电流互感器保护特性试验技术研究及其测量装置研制

针对柔性直流输电用直流电流互感器保护特性试验技术及试验设备难以满足现状的问题,开展阶跃响应特性及相关保护特性试验技术研究,提出基于模块化组合方式的直流电流互感器阶跃响应试验技术,研制直流电流互感器阶跃响应测量用的快速上升长脉宽试验大电流源,完成柔性直流输电用直流电流互感器阶跃响应等验证试验。仿真和试验结果表明,所提出的柔性直流输电用直流电流互感器保护特性试验方法,可大幅度减小试验电源容量,满足标准要求的快速上升长脉宽阶跃方波大电流模拟输出,其性能满足柔性直流输电工程用直流电流互感器保护特性及阶跃响应试验要求,解决直流互感器保护暂态特性难以准确评价的难题。     

一种直流电流互感器阶跃响应校验系统

为了实现直流电流互感器阶跃响应延迟时间和上升/下降时间等暂态性能参数的校验,提高直流互感器的暂态特性试验能力,在分析直流互感器稳态校验技术和暂态阶跃响应校验特性的基础上,研制了一种基于重采样技术和LabVIEW测量技术的直流电流互感器的阶跃响应校验系统。在实验室对全光纤电子式直流电流互感器阶跃响应特性进行试验,试验结果表明该校验装置能够准确测量直流电流互感器阶跃响应延迟时间和上升/下降时间等暂态性能参数,有效提高对直流互感器性能的甄别能力。     

直流输电工程直流电流互感器现场暂态校验技术

随着直流输电工程建设的不断推进,直流电流互感器的现场校验技术逐渐成为直流输电领域的一大研究热点。针对目前直流电流互感器现场暂态性能校验技术的研究空白,分析了现有直流电流互感器的工作原理及其现场校验方法,研制了一套基于信号回采和预畸调节的便携式直流电流互感器现场暂态校验系统。该系统通过修正产生接近于仿真信号的阶跃大电流,其500 kHz的高速发送和采集模块保障了暂态过程采样与波形还原的准确性。利用该测试系统,在苏南UPFC工程实现了国内首次直流电流互感器的现场暂态性能试验。对极线和阀出口侧互感器的上升时间、最大过冲和暂态延时进行了测试,试验结果为直流电流互感器的暂态性能评估提供了依据。该技术在直流电流互感器现场校验中具有重要的推广意义。     

高压直流电流互感器阶跃响应试验技术研究

由于高压直流电流互感器的暂态特性试验缺少相应检测设备,导致该试验无法正常开展。设计了一种阶跃响应试验电源,利用IGBT开关的高速切断能力,通过支路切换方式,模拟试验所需的阶跃方波电流。对电源系统进行关键参数设计和仿真,依据仿真结果对试验电路进行了改进,进一步提高电路的安全性和稳定性。以阶跃响应试验电源、标准互感器和被测试互感器为主搭建了试验平台。试验结果表明,整个测试系统能够满足直流互感器暂态试验所需的试验条件。     

接地极直流电流互感器宽频特性现场试验与分析

接地极直流电流互感器的宽频测量性能对直流输电系统控制保护意义重大,由于缺乏现场宽频特性试验技术和关键设备,一直未开展有效的现场检测.文中结合接地极实际运行工况,提出了一种接地极直流电流互感器宽频特性现场试验技术.研制了基于数字物理仿真的小型化高频电流源及一体化宽频试验装置,解决了多类型标准信号高准确度采集、提取以及数据...     

特高压直流电子式互感器阶跃特性智能化测试技术研究

通过对直流电流互感器阶跃特性测试技术和暂态特性建模的分析研究,提出了特高压直流电子式互感器阶跃特性智能化测试方案及现场测试解决方案,对改变目前直流输电工程中互感器选型、检测、运维的无序状态具有十分重要的意义,将为直流控制保护及监视系统的可靠运行提供技术保障,提高了直流输电工程的安全可靠运行水平.     

直流接地极线路故障暂态行波传播特性分析

高压直流输电系统接地极线路由于铺设的特殊性与复杂性,较易出现故障。介绍了接地极线路故障初始行波的产生机理,对接地极线路发生单线接地、两线短路和两线短路接地3种故障时的故障初始行波模量及其在直流中性母线端和接地极处的传播特性进行了详细的分析。以PSCAD/EMTDC为电磁暂态仿真分析平台,建立高压直流输电系统模型,通过高压直流输电系统单极大地回线模式下的接地极线路故障进行了仿真验证,仿真结果表明了分析的正确性。接地极线路故障暂态行波的传播特性分析为利用暂态行波实现接地极线路故障测距奠定理论基础。     

高压直流互感器暂态测试电源的研制

由于直流互感器的暂态特性试验缺少相应检测设备,导致高压直流互感器的暂态特性试验无法正常开展,在此提出了一种利用两套不同类型的电源设备,以波形合成方式,模拟试验所需的阶跃方波电流。在此对电源系统进行关键参数设计和仿真,且在波形合成的过程中,通过计算机调节和波形反向补偿的方法,克服了线路杂散电容电感参数带来的干扰,得到稳定且重复度较好的试验波形。仿真结果和试验表明,测试系统能够满足直流互感器暂态试验所需的快速动态响应电流及峰值可调的试验条件。     

直流断线故障下海上风电经柔性直流送出系统的暂态特性

断线故障为常见的直流故障类型之一,研究该场景下海上风电经柔性直流送出系统的暂态响应特性对于系统的保护方案设计有着重要参考价值。首先,分析了直流母线正极断线故障下短路电流产生机理,推导了非故障极短路电流表达式,并分析了接地阻抗参数对该短路电流特性的影响。其次,研究了故障期间风电场侧与电网侧换流站交直流侧暂态电压演变特性。研究表明:故障期间风电场侧直流电压与其有功输出正相关,且两端换流站交流阀侧电压产生了一对大小相等、方向相反的直流偏置分量;此外,采用较大的接地阻抗参数可有效降低短路电流对系统运行性能的影响。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了全系统的电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了暂态特性分析的正确性与参数选择的合理性,对于大规模海上风电经柔性直流系统并网的规划设计具有一定的指导意义。     

多种电流互感器暂态饱和特性及其复杂工况下动模试验研究

电流互感器暂态饱和易引发差动保护误动。现场大量投用的P级、PR级和TPY级电流互感器因结构和材料等差异表现出不同的暂态特性。针对这3种类型,选用工业实用电流互感器,通过实验测试和数学拟合的方法获取相关参数,得到铁芯磁通解析表达式,与实测饱和磁通对比判断饱和状态,获取进入饱和的时间。针对这3种实用电流互感器进行动模试验,考虑了系统单次短路、重合闸于永久故障、转换型故障以及励磁涌流等复杂暂态工况,分析了各自暂态饱和特性和特点。在理论分析和动模试验的基础上,简要讨论了电流互感器暂态饱和的应对方法及互感器选型问题。     

高压直流输电系统接地极不平衡保护改进措施研究

接地极是高压直流输电系统中最重要的组成部分之一。为了提高接地极保护可靠性,根据接地极线路参数及运行特性,提出了一种基于纵联差动保护原理的接地极不平衡保护方法。该方法将互感器装设在接地极引线的近站端和极址端,给出了纵差保护方案和保护判据,优化了保护动作策略,分析了保护动作特性。仿真结果表明,提出的接地极不平衡保护能准确辨识故障类型,准确动作隔离故障,有效降低直流系统停运概率。     

基于EMD滤波改进的直流电流互感器现场测试研究

直流电流互感器是高压直流输电系统的核心设备,其现场测试系统设计的合理性、准确性对直流输电系统尤为重要.对当前直流电流互感器现场测试系统存在误差的原因进行分析,提出了改进的直流电流互感器现场闭环测试方法.该方法通过高精度同步模块实现标准源模拟量和被测数字量的同步采集,解决了延时造成的误差;通过18位高精度A/D采集并引入EMD算法对电流直流分量进行提取,滤除了大量谐波,提高了测试系统的测量精度;设计了用于直流电流互感器暂态阶跃响应测试的阶跃源系统,并通过实验证明了该系统的可行性.提出的改进的直流电流互感器闭环测试系统由于解决了延时误差,减小了谐波误差,可提高测试系统的测量精度,并且由于EMD算法计算简单可靠,有较高的工程应用性.     

保护用电子式电流互感器暂态特性试验关键技术及装置研制

电流互感器的暂态特性是影响继保装置、关系到系统安全稳定的关键因素,其暂态特性及试验方法的研究对电网的保护控制和安全稳定运行具有重要的意义。为此对电力系统一次短路电流进行了理论分析,将其周期分量和非周期分量进行分解,并建立了理论数学模型。对现有试验技术存在的问题进行分析,提出基于不同时间尺度的模块化组合式试验技术,完成保护用电流互感器暂态试验电源的研制,并提供保护用电流互感器暂态特性试验的整体解决方案。试验结果表明:提出的保护用电流互感器暂态特性试验方法及检测系统,大幅度减小试验电源容量,实现全工况和宽范围一次时间常数的故障大电流模拟输出,其性能指标满足保护用电流互感器的暂态特性试验要求。     

直流光纤电流互感器宽频测量特性

针对高压直流输电系统直流电流测量装置宽频测量的实际需求,结合国家标准要求,研究了直流光纤电流互感器的频率响应和阶跃响应特性及性能改善方法。考虑反馈延时、调制器驱动电路二阶频响特性及滑动平均输出滤波器的影响,建立了直流光纤电流互感器高阶离散域数学模型,分析了互感器的频率响应和阶跃响应特性,确定了闭环信号检测系统的前向增益和输出滤波器的阶数是影响互感器宽频测量性能的关键因素。通过仿真计算,优化配置前向增益和滤波器阶数,可在抑制超调的同时,提高互感器的宽频电流测量准确度及带宽。搭建了直流光纤电流互感器频率响应测试平台,提出了阶跃响应等效测试方法。实验结果表明样机的宽频测量性能可满足GB/T26216.1—2010的要求。     

柔性直流输电用±500kV直流全光纤电流互感器研制及测试

柔性直流输电对直流互感器的延时时间及阶跃响应上升时间均有较高要求,针对即将建设的张北柔性直流输电工程的应用需求,研制了一种柔性直流输电用±500 kV直流全光纤电流互感器。直流全光纤电流互感器采用Faraday磁光效应原理,采用光纤作为传感介质。文中介绍了直流全光纤电流互感器的原理及构成,对全光纤电流互感器的线性双折射抑制技术、玻片温度自补偿技术及抗振技术等关键技术进行了深入分析,并给出了样机的主要性能测试情况。测试表明,文中研制的柔性直流输电用直流全光纤电流互感器测量精度为0.2级,延时时间25μs,阶跃响应上升时间40μs,主要技术指标(包括测量精度、延时时间、阶跃响应上升时间、温度稳定性、抗振性能及绝缘等)能够满足张北柔性直流输电工程的应用需求,直流全光纤电流互感器在柔性直流输电系统具有很好的应用前景。     

特高压直流电流测量装置阶跃响应特性校验系统研究

分析了特高压直流测量装置阶跃特性现场试验要求,开展阶跃响应特性现场试验技术研究,提出了基于BUCK电路的直流电流测量装置阶跃响应试验技术。研制了直流电流测量装置阶跃响应试验用快速上升长脉宽大电流源。完成了特高压直流电流测量装置阶跃响应验证试验。试验结果表明,所提出的直流电流测量阶跃特性校验系统最大输出3000 A时,阶跃方波上升时间7μs,持续时间10 ms,过冲幅值小于1%,其性能满足特高压直流电流测量装置的检测校验要求。     

多个特高压直流系统送端共用接地极的内过电压研究

根据向家坝—南汇±800 kV直流输电工程的具体参数,利用电磁暂态仿真软件EMTP-RV对3个特高压直流输电系统送端采用共用接地极方案进行了详细的仿真研究;通过模拟直流系统不同运行方式下几种直流侧故障的暂态过程,深入分析了共用接地极方案对直流系统内过电压的影响。仿真结果表明,直流系统发生故障时,均未造成与其共用接地极的非故障系统各避雷器动作,非故障系统直流运行电压和电流均无明显扰动。采用共用接地极方案并未对直流系统的内过电压产生较大影响。     

换流站直流滤波器短路故障特征分析

介绍了±500kV换流站在双极大地运行方式下直流滤波器不同位置发生短路故障时的故障特征,结合两起现场实例,分析了直流滤波器电容器组桥臂发生接地短路、直流滤波器高压侧电流互感器与高压侧刀闸间引线发生接地短路的暂态波形、保护动作原因等,最后总结了直流滤波器常见短路故障的故障特征和保护动作情况。     

阀区故障引起的接地极不平衡保护动作分析

介绍了一起直流工程阀区直流穿墙套管对地闪络故障引起的众多保护动作及直流控制保护系统响应过程，对该故障所引起的接地极电流不平衡保护动作进行了分析，找出了导致接地极电流不平衡的故障点及引起接地极故障的原因，即穿墙套管接地引起接地极区域过压，进而造成放电间隙不够的接地极线路招弧角被击穿放电，并提出了对损坏的招弧角进行放电间隙的调整或更换等优化建议。