电子式互感器数字输出校验系统的研究

电子式互感器数字输出校验系统一般采取构建标准信号通道且数字化技术,同步接收被校验互感器合并单元的数字输出,再进行两路信号误差计算的方法。本文针对影响校验系统精度的主要因素进行了详细分析,研究了一种基于PCI高精度采集卡的数字输出电子式互感器校验系统。该系统采用24位A/D保证了标准通道采集单元的精度和动态范围,通过路由采样时基的同步方法将同步误差控制在纳秒级,加二阶汉宁卷积窗的误差修正算法有效抑制频率波动及间谐波干扰的影响。在国家电网武汉高压研究院进行了该系统的误差校准,结果表明该系统具有0.05级以上的精度,并已在现场校验中实际应用。     

互感器校验仪算法误差分析及设计实现

对互感器进行校验是确保其在电力系统中成功应用的前提,基于虚拟仪器的互感器校验仪是当前较为常见的一种实现方式。首先,本文介绍了校验仪的硬件部分,其由信号转换箱、采集卡及工控机构成;其次,分析了电网工作频率在49.5~50.5Hz范围内的波动对校验算法精度的影响。最后,在对电网每周期频率进行准确测试的基础上,采用FFT算法和"内插公式"对基波的幅值和相位进行准确测试,实现了对每个交流电工作周期的比差和角差准确测试的要求。算法的最大幅值误差不超过0.013%,最大相位误差不超过0.3'。     

一种用于基波测量的数字校准方法

在电力系统中，相量测量的精度主要受到信号采样通道元器件误差和软件采样同步误差的影响。分析和实验表明，不同量程同步采样经幅值校准后拟合的方法改进了相量幅值测量的精度，对各相量进行相位校准的方法克服了相量采样的同步误差。综合应用2种方法，提出了基波相量幅值校正和相位校正的数字校准方法，对输入信号采用不同放大倍数调理电路进行分段处理和A／D采样，经幅值校准后拟合，以及对各相量进行相位校准均改进了电力系统电压和电流的测量精度。最后介绍了该方法在微机保护装置中的应用及其检测结果。     

基于MUSIC与SVRM的感应电动机转子断条故障检测

研究了一种基于多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)与支持向量回归机(support vector regression machine,SVRM)的感应电动机转子断条故障检测方法,能够快速且准确地检测感应电动机转子断条特征分量的幅值与频率。MUSIC具有较好的检测精度和较高的频率分辨力,从而能快速有效地检测边频与基频分量频率的大小,对短时采样信号也同样适用,但其无法获得各分量的幅值与相位。基于MUSIC的这一缺陷,采用SVRM来检测各分量的幅值和相位,并进行了性能分析。通过Y132M-4型感应电机进行实验研究,实验结果证明了该方法的正确性和优越性。     

交流信号RMS值频率偏移误差的准正交抵消算法

介绍交流信号的均方根(RMS)值计算方法.针对由于信号频率或信号采样频率偏移造成的RMS值计算误差,提出一种准正交抵消算法,该算法取2个采样起点相差1/4采样长度的单周期信号采样序列,求取采样序列的均方(MS)值,再对其均值取开方.同传统RMS算法相比,该算法无需对采样信号进行频率、相位的同步跟踪,计算量几乎没有增大,即可大幅抵消信号RMS值的频率偏移误差;尤其是在频率偏差不大时,该算法几乎可以完全抵消RMS值的频率偏移误差;当输入信号包含谐波时,该算法的频率偏移误差抵消效果受到显著影响,但仍有可观抵消效果.     

(15期已排版）基于加窗傅里叶变换的相位误差研究

为了在已知相位精度要求的前提下提高谐波测量的速度,定量分析了基于WFFT的相位误差,分别推导出相位误差与窗口周期数、采样信号频率、初相位之间的解析式。在此基础上提出通过工程中相位所需要的精确度来找到最合适的窗口长度的方法,拟合出了采样频率/窗口长度和相位误差之间的关系公式,可由相位误差精度确定最小窗口长度,从而提高谐波测量的速度。存在固定的旁瓣衰减率值使得相位误差范围最准确。仿真实验表明,在已知初始条件和误差精度要求的前提下,可以找到一个最短的窗口长度及最合适的旁瓣衰减率,使谐波测量速度最快。     

电子式互感器的校准方法与技术

电子式互感器校准的对象是小电压信号和数字序列 ,其数据处理、传递时间产生延时。电子式互感器相位误差与额定频率有关且等于相位差减去由于额定相位差和额定延时所引起的偏移量。电子式互感器的校准需用标准电磁式互感器作为标准器 ,通过感应分压器、标准电阻或标准A/D转换器变换标准信号后与被测信号比较。建立电子式互感器校准系统需要进行标准器溯源、不确定度分析、比对等工作。     

电子式互感器误差校验装置的研究

描述了电子式互感器(简称EIT)的优点和重要作用,依据IEC60044-7和IEC60044-8标准,给出了数字量输出EIT的误差定义:比差、相位差和相位误差.介绍了数字量输出型EIT误差校验装置的设计原理:采用FPGA设计单独的硬件采样环节,利用绝对测差、频率可变的全面数字锁相环的设计方案、按照标准的通信协议解码合并单元的数字量输出信号;PC机采用win2000操作系统,软件用微软的C#语言接收微处理器初步处理的数据、采用准同步等算法处理信号,研制出针对数字量输出的便携式电子式互感器误差校验装置,硬件电路简单,测量简单方便,数据准确可靠.     

一种新型一体化电压电流互感器及其分析

针对电子式电流互感器的供电电源问题,在分析现有电源解决方案优缺点的基础上,提出了一种基于电容式电压互感器的一体化电子式电压电流互感器。重点研究了这种一体化电子式互感器的电容分压器式供电电源,通过理论分析,提出这种互感器电压测量部分的幅值误差和相位误差的计算方法,给出了以满足相位误差和幅值误差为目标,进行互感器主要元件参数选择的具体计算公式。依据给出的计算公式和方法,对一台要求幅值误差0.2%、相位误差10’的220 kV互感器的主要参数进行了设计,并通过大型商用电路分析软件OrCAD对设计结果进行了仿真验证,仿真结果表明设计能够满足精确度要求。     

交流采样测量装置实时误差监测系统的开发及应用

针对传统交流采样测量装置的校验方式存在带电作业易形成安全事故、现场检验周期长、现场校验工作量大、在检测周期不能及时发现故障等问题,设计开发了交流采样测量装置实时误差监测系统.该系统利用计算机和网络技术控制回路切换装置,对变电站内的多个回路进行循环检测校验,被校验线路切换到标准表输入回路后,用控制标准表进行测量,并获取实时标准测量数据,包括电压、电流、功率、功率因数、频率以及相位等,将标准表采集的实时测量数据与交流采样测量装置测量的被校验线路的电参数测量数据进行比较,记录误差计算值,实现被校验回路交流采样测量装置实时误差监测.该监测系统安装于内蒙古呼和浩特供电局武川农电局220 kV变电站.经过近两年的运行证明,监测系统实现了在线实时误差监测,提高了工作效率和校验的准确性、实时性.     

Determination of phase angle and amplitude error of voltage and current transformers up to some 100 Hz for loss measurements on power transformers

Contents  For the load loss measurement of power transformers, current and voltage transformers with usually extremely low errors of phase angle and amplitude are used. However, even small errors of the measuring transformers may result in an error in the measured load loss. Therefore, national and international standards allow the correction of the measured value by the amount caused by phase angle and amplitude error of the measuring equipment [2–4]. The determination of the errors of phase angle and amplitude of measuring transformers is carried out on the basis of calibrated standard measuring transformers which are traceable to national standard equipment at rated frequency, e.g. at 50 and 60 Hz. For some applications – e.g. the load loss measurement of HVDC power transformers according to the draft of IEC standard 61378-2 [1] – a load loss measurement at frequencies other than rated frequency is required. For that, the errors of phase angle and amplitude of the measuring transformers must be known. This paper describes a method how to determine the phase angle and amplitude errors of the measuring transformers at arbitrary frequencies on the basis of the calibrated error values at rated frequency. Received: 9 August 2000     

利用递推最小二乘算法测量电力系统频率

本文根据递推最小二乘算法，从受到干扰污染的输入信号中估计基波电压，利用电压相角变化来浊量电力系统频率，电压幅值及两电压间的相位差，同时通过自适技术调整要样间隔，不仅提高了频率测量的精度，也加快了算法的收敛速度，减小了计算量。     

A Two‐Stage Inductive Voltage Divider Using a Special Winding Method

Inductive voltage dividers (IVDs) are widely used in the field of ac measurements, such as impedance measurements at audio frequencies. The two‐stage guarded IVD was developed by D.N. Homan and T.L. Zapf about 40 years ago. However, it is not easy to construct a two‐stage guarded IVD. Therefore, we have developed a two‐stage IVD using a special winding method without guarding by magnetic and electrical shields. To reduce the admittances of the winding wires, corrugated polypropylene board is used for the new two‐stage IVD. In addition, the ratio winding and excitation winding are wound toroidally around two FINEMET ring cores using PEW flat cable 0.7 mm in diameter. As a result, the in‐phase ratio errors are within 10^?8 of the input at frequencies of 1 kHz or below. In this report, the winding methods and measurement results of the new two‐stage IVD are described.     

基于DFT的旋变软件解码非理想偏差标定方法

针对目前旋变软件解码中的采样包络面存在非理想偏差问题,从理论推导了幅值偏差、直流偏差会对旋变软件解码的输出角度叠加一个2倍频波动,正交偏差会叠加一个同频波动。提出了基于离散傅里叶变换（DFT）的矫正方法,利用该方法实现了幅值偏差、直流偏差和正交偏差的提取,并对这3种偏差设计了相应的矫正环节。同时又推导了存在转速误差条件下使用DFT方法提取到的幅值偏差、直流偏差存在一个和旋变包络面初始相位相关的波动误差,并通过取一段时间内波动平均值的方法解决了该误差对提取结果的影响。最后通过仿真试验验证了推导的正确性,搭建了拖台架并进行旋变标定试验,对比标定前后数据,表明偏差矫正后的锁相环输出的角度线性度更好,转速波动更小,相应的dq轴电流的指定阶次波动也更小。     

基于光储控制的微电网改进预同步控制及离并网切换策略研究

光储配合的微电网预同步控制和离并网切换策略是保证电网平滑运行的重要支撑。针对微电网和大电网之间存在的电压幅值、相位和频率偏差等问题,基于储能逆变器的V/f控制,引入大电网电压作为控制器参考量,简化预同步控制环节结构,提出一种改进的预同步方法。基于离网到并网负序电流变化,提出孤岛检测方法,确定离网信号的发出。考虑光储电源输出随机性和离并网切换特点,提出两储能单元分时转换V/f控制模式和P/Q控制模式的离-并网切换策略,分时控制降低系统切换冲击。设计离-并网切换试验、并-离网切换试验、三组光储出力并网策略对比实验,仿真运行结果表明,改进预同步方法在保证离-并网电压幅值、频率、相角偏差分别小于1%、±0.1 Hz、5°的同时,结构简单;基于两储能单元切换策略的并-离网切换时间缩短、冲击降低,验证了改进预同步方法和基于两储能单元切换策略的有效性。     

基于自适应陷波器单相电路无功功率测量新方法

传统的根据无功功率的定义来计算无功功率的方法难以满足动态无功补偿控制系统中快速响应的要求。提出了基于自适应陷波器的单相电路的无功功率检测新方法。该方法采用自适应陷波器提取出单相电压、电流及它们的90°相位变换值,然后通过单相瞬时无功功率理论计算无功功率。仿真结果表明,在幅值稳定的情况下,该方法能够以较小的误差检测出无功功率;在幅值突变和线性变化的情况下,能够根据电压变化快速追踪无功功率的变化。     

基于周期相位的电压跌落检测方法

提出了电压周期相位的概念,即在电压信号正向过零处对相位清零,并在每个采样点对相位进行累加计数.基于周期相位的检测方法可以很方便地确定电压的相位及幅值,且可以对电压跌落进行准确判断.给出了电压跌落后相位及幅值的两点法检测方法.本文所提出的检测方法实现简单,运算量少,实时性好,适用于三相及单相电路动态电压恢复器(DVR)的电压检测.仿真及实验结果证实了该方法的有效性.     

基于无相位实测数据的系统侧谐波阻抗估计方法

系统侧谐波阻抗的准确估计是合理划分谐波责任的前提,已有方法估计谐波阻抗需要公共连接点的谐波电压电流相量信息,但在实际工程应用中,一般电能质量监测仪(如Fluke 1760等)都只提供量测点的谐波电压电流幅值及相互间的相位差而非谐波电压电流相量值,导致已有方法失效。在随机独立矢量法的基础上,提出了一种在监测数据无相位情况下的系统侧谐波阻抗估计方法,该方法只需要公共连接点谐波电压电流幅值及相互间的相位差,而无需谐波电压电流的相位角信息即可估计出系统侧谐波阻抗值,为有效解决工程实测数据无相位难题提供了一条新途径。通过算例仿真分析和工程实测数据分析,证明了所提方法的正确性和有效性。     

用于电能计量芯片的无功功率计量方法

现有电能计量芯片中无功功率计量电路难以同时满足计量精度高与硬件开销小的要求。为解决此问题,提出了一种无功功率计量的新方法,该方法采用3个一阶IIR滤波器,其中电压通道内的相位移动滤波器使电压信号产生-90°相移,电压通道和电流通道内的两个幅度补偿滤波器共同对由相位移动滤波器产生的信号幅度衰减进行补偿。两个幅度补偿滤波器被要求设计成具有相同的结构和参数,二者的并联应用不会改变电压与电流之间的相位差。提出了高效的无功功率计量系统设计方法,其中特别是幅度补偿滤波器设计的优化方法。仿真和实际产品测试结果表明,该无功功率计量方法不仅硬件资源消耗较少,而且可以达到较高的计量精度,优于现有电能计量芯片的无功功率计量方法。     

ZVS DC/DC converter with series half‐bridge legs for high voltage application

This paper presents a new DC/DC converter with series half‐bridge legs for high voltage application. Two half‐bridge legs connected in series and two split capacitors are used in the proposed circuit to limit the voltage stress of each active switch at one‐half of input voltage. Thus, active switches with low voltage stress can be used at high DC bus application. In the proposed converter, two circuit modules are operated with an interleaved pulse‐width modulation scheme to reduce the input and output ripple currents and to achieve load current sharing. In each circuit module, two resonant tanks are operated with phase‐shift one‐half of switching cycle such that the frequency of the input current is twice the frequency of the resonant inductor current. Based on the resonant behavior, all MOSFETs are turned on at zero voltage switching with the wide ranges of input voltage and load conditions. The rectifier diodes can be turned off at zero current switching if the switching frequency is less than the series resonant frequency. Thus, the switching losses on power semiconductors are reduced. The proposed converter can be applied for high input voltage applications such as three‐phase 380‐V utility system. Finally, experiments based on a laboratory prototype with 960‐W rated power are provided to demonstrate the performance of proposed converter. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.