冲击电压分压器线性度试验研究

冲击电压测量系统在溯源过程中通常使用低压直流源或冲击电压校准器测量分压器的刻度因数,因而必须考虑分压器线性度对测量系统测量不确定度的影响问题。在现今我国尚未建立标准系统的情况下,提出用试验的方法测量分压器的线性度:首先用线性度可忽略的电阻分压器R200S得到冲击电压发生器的线性度,采用直流分压器测量冲击电压发生器的充电电压,测量试品分压器HCR600示值与充电电压的比值,修正发生器的影响后得到分压器的线性度,结果显示HCR600的线性度单调下降,从+0.4%至-0.8%,正负极性最大差值为0.14%,且负极性的线性度优于正极性。然后进行试验验证:用线性度已知的500kV电阻分压器与HCR 600进行比对而得到线性度变化曲线,并与之前的试验结果进行比较,两者变化趋势相同,相同电压下最大差值点仅为0.15%。说明此方法可较准确地测量分压器的线性度,可用于冲击电压建标时的试验验证,发生器等试验设备满足一定条件时此方法也可用于特高压冲击设备的校准。     

冲击电压发生器充电不均匀度的仿真和实验分析

冲击电压发生器充电过程中,各级电容充电电压的不均匀性直接影响发生器输出预测和控制设定的准确度,特别是输出电压高、级数多的大型发生器,各级电容充电的不均匀现象尤为突出。本文先讨论直流电压源对均匀分布参数充电回路的充电过程,计算分析各级电容充电电压之间的不均匀度。然后通过建立冲击电压发生器的EMTP仿真模型,分析并讨论充电回路元件参数、充电方法和充电时间等因素对充电电压不均匀度的影响。分析恒流充电方式、减小充电电阻以及采取合理的控制策略等技术措施对改善充电电压不均匀度的效果,通过实验验证并改进这些措施,有效的减小充电的不均匀度,提高冲击电压发生器充放电过程测量控制的准确性。     

特高压冲击电压测量系统线性度试验方法研究

随着特高压输电技术不断发展,为满足设备冲击耐受试验的要求,冲击电压测量系统的额定电压已升至7 000 kV左右,而目前冲击电压测量系统的校准电压在1 000 kV以内,其校准结果不能很好地满足实际试验需要,所以测量冲击电压测量系统在1 000 kV以上的线性度,是目前亟待解决的问题。笔者分析了现有的主要校准方法——直接比对校准、测量电容量,提出在1 000 kV内进行比对校准,1 000～5 000 kV采用增大电压等级逐级比对的实验方案,并以测量发生器效率变化的方法作为佐证,理论上该方案可基本满足7 500 kV冲击电压测量系统在1 000～5 000 kV范围内的工程试验需求。如果试验结果理想,可使用该方法建立一套传递标准,将全国所有特高压冲击测量系统进行比对。文章同时介绍了球隙、标准电容器、利用空间电荷、电场传感器等其他测量线性度的方法,讨论其各自的优缺点,如果投入实际应用,需要进一步的试验验证。     

冲击电压标准波源的研制

IEC标准规定使用高精度的冲击电压标准波源校准数字记录仪,为了能够校准冲击电阻分压器和数字记录仪组成的完整测量系统,文中介绍了可产生IEC 60060-1—2001中规定的雷电全波的冲击电压标准波源的原理、设计和结构。冲击电压标准波源为小型的MAX发生器,其电压峰值Up、波前时间T1、波尾时间T2都可以根据脉冲形成回路的元器件参数计算得到。该标准波源的输出电压波形峰值为80~1 000 V,理论计算时间参数(0.791/58.22)μs。采用PTB校准过的14Bit数字记录仪测量低阻抗标准的输出波形,电压峰值Up实际测量结果与设置值的偏差在0~0.8‰之间;波前时间T1的偏差-2‰~3‰之间;半峰值时间T2的偏差为-1‰~0.8‰之间,峰值参数满足±1‰的允许误差要求,时间参数均满足±1%的最大允许误差要求,连续重复20次,最大标准偏差为2.5×10-4,一年内各电压点的峰值长期稳定性在0.3‰内。该标准波源可作为冲击电压溯源过程中校准数字记录仪的主标准,校准电阻值为3.25 kΩ的冲击电阻分压器,校准分压比为93.42,结果与分压器频率响应试验结果一致,时间参数与MATLAB程序计算结果吻合,表明该低阻抗冲击电压标准波源也可校准电阻分压器。     

特高压直流试验基地7200kV冲击电压发生器输出电压创世界记录

2007年10月9日晚7时，随着数道亮光闪过，特高压直流试验基地户外试验场测控楼和户外拍摄现场同时发出一阵欢呼声。7200kV冲击电压发生器产生的4845kV标准操作冲击电压击穿了25m的棒一板空气间隙，创造了冲击电压发生器操作冲击输出电压世界第一的记录；同时，7200kV冲击测量分压器实测到4845kV操作冲击放电电压波形，亦创造了冲击分压器测量操作冲击电压最高幅值世界第一的记录。[第一段]     

我国7200kV冲击电压发生器输出电压创世界记录

“现在开始充电，充电电压270kV，充电时间90s，倒计时开始：……30s……10s、……5、4、3、2、1、0，放电!”，2007年10月9日晚7时，随着数道亮光闪过，特高压直流试验基地户外试验场测控楼和户外拍摄现场同时发出一阵欢呼声：7200kV冲击电压发生器产生的4845kV标准操作冲击电压击穿了25m的棒一板空气间隙，同时，冲击测量分压器实测到了操作冲击放电电压波形。[第一段]     

冲击电压标准装置的建立

介绍了建立冲击电压标准装置的意义和本文研制的装置构成并讨论、分析了测量系统的不确定度。该装置包括冲击过电压波源、测定系统及相应的测量不确定度保证体系;系统测量不确定度则来自电阻分压器、低压测量仪和计算软件。国际比对确认所建冲击电压标准装置不确定度≯1%,可以开展对冲击电压测量系统的认证。     

低阻抗冲击电压标准波源

介绍了可产生IEC60060-1中规定的雷电全波的低阻抗冲击电压标准波源的原理及其不确定度评定。冲击电压标准波源为小型的Max发生器,其电压峰值Up、波前时间T1、波尾时间T2都可以根据脉冲形成回路的元器件参数计算得到。该标准波源的输出电压波形峰值为10~1000V,输出波形参数不确定度(置信概率95%,包含因子k=2)为:峰值UUp为5×10-4,波前时间UT1为4×10-3,半峰值时间UT2为4×10-3。采用PTB校准过的14bit数字记录仪测量低阻抗标准的输出波形,并将测量结果与理论计算值进行比较。连续重复20次,最大相对标准偏差为2.7×10-4。在六个月内各电压点峰值长时稳定性在0.2‰内。负载分别为7.95kΩ和1MΩ,理论计算波形参数的区别与测量结果吻合。表明该低阻抗冲击电压标准波源既可校核数字记录仪也可校准电阻分压器。     

一种可连续运行多参数冲击电压电源的设计

本文介绍了一种可连续运行多参数冲击电压电源。充电电源采用智能可控硅模块、高频串联谐振全桥模块、高频变压器和电压倍加器;冲击电压发生电路采用场畸变三电极火花间隙开关,调节球间隙的距离,实现电压在30-150kV之间运行;控制系统采用S-200PLC,控制智能可控硅模块充电和触发火花间隙开关,实现冲击电压发生器的连续运行。     

电磁兼容性测试用冲击电压分压器设计及实现

基于"场-路"耦合的思想,通过电磁场仿真计算提取电阻分压器的杂散参数,建立了冲击电压下电阻分压器的等效电路模型,进而研究了电阻分压器结构参数对测量结果的影响.依据仿真分析结果,设计并实现了电磁兼容性测试用10kV冲击电压分压器与冲击电压测量系统.经测试该系统测量冲击电压峰值的扩展不确定度、测量波前时间的扩展不确定度、测量半波时间的扩展不确定度等,均满足电磁兼容性测量要求.     

基于交错控制的三电平升压型DC/DC光伏控制器研究

提出了一种应用于非隔离光伏并网系统的前级DC/DC三电平升压型变换器及其控制方法。该变换器采用Boost三电平(Boost Three-level,Boost-TL)拓扑结构,分析了其工作原理,推导并建立了系统的数学模型。为了减小输出电压和电感电流纹波,提出了采用两开关管移相180°的交错控制策略。同时,针对直流母线中点电位不平衡问题,通过采取一种调整开关管导通时间的方法,实现了两输出电容电压的平衡。该变换器具有体积小、器件电压应力低和转换效率高的优点。最后,搭建了23 kW的实验平台,通过仿真和实验验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

计及电压波动的配电网无功优化运行

针对由于分布式电源(Distributed Generation,DG)出力和负荷的不确定性而引起的电压波动的问题,采用电容器组、分布式电源和静止无功补偿装置(Static Var Compensator,SVC)协调控制的方法,平抑电压波动。首先,在电容器组静态优化时,运用网络参数变动定理修正系统潮流,提高潮流计算的速度,快速得到补偿后新的各节点电压。其次,对于电容器组的静态优化结果,采用谱系聚类法合并分段,满足投切开关动作次数的约束,确定各电容器组的动作时刻和补偿容量,为实时电压控制建立良好的控制环境。最后,在电容器组补偿的基础上,分析DGs、SVC无功出力极限并作为约束条件,当实时节点电压越限时,通过电压灵敏度分析计算DGs、SVC实时无功调节量,并通过算例分析验证该方法的有效性。     

基于超级电容储能的动态电压恢复器研究

针对微电网电压闪变问题,研究了基于超级电容器储能的新型动态电压恢复器(DVR)系统。通过引入超级电容器储能,有效的利用了超级电容器极高的充放电能力和电荷储存能力,使动态电压恢复器在补偿电压时能快速提供稳定的电压。此外,通过研究基于超级电容的动态电压恢复器的控制策略,采用前馈加反馈的双闭环控制,引入了电容电流反馈,提高了系统的动态响应速度和控制精度。由于直流电源放电功率的提高,动态电压恢复器适用于频繁出现电压跌落的微电网线路,并且对阻性负载和阻感性负载有较好的适应性。仿真结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

牛从直流输电系统电压异常波动原因及影响分析

针对牛从直流输电系统极2直流线路电压出现的异常波动现象,本文根据直流电压控制策略、电压异常波形图、直流电压理论值计算、交直流功率对比等对导致电压异常波动的原因进行了分析, 介绍了检修处理情况以及电压异常波动对直流输电系统稳定运行可能造成的影响。     

基于三次谐波电压注入的扩展混合型MMC运行区域的控制方法

针对低直流电压运行工况下混合型MMC全桥子模块及半桥子模块电容电压不均衡问题,提出了一种基于三次谐波电压注入的改善方法。首先,回顾了子模块电容电压不均衡问题机理,计算出子模块电容电压不均衡问题发生的边界条件以及混合型MMC安全运行区域。然后,定量分析三次谐波电压幅值及初始相位对电容电压的影响规律,并计算出三次谐波电压注入对混合型MMC的运行区域的扩充效果。最后,基于Matlab/Simulink建立了双端仿真模型,验证了所提方法的有效性。     

基于非参数估计的电压暂降下敏感设备故障率评估

电压暂降下敏感设备的故障率是电网侧和用户侧开展电压暂降治理的重要参考信息。文中提出一种基于非参数估计的敏感设备故障率评估方法。针对电压暂降的幅值、持续时间和波形点等特征具有独立性,基于非参数估计方法,提出电压暂降特征量的概率密度函数评估方法,从而构建不确定区域内电压耐受曲线拐点位置分布的联合概率密度函数。将不确定性区域受影响情况分为三个区域进行分析,提出基于U-T联合概率密度函数的电压暂降下敏感设备故障率评估模型。搭建PC机的电压耐受能力测试平台,基于测试数据验证所提算法。构建理论仿真模型并接入IEEE标准测试系统仿真,以仿真数据验证所提方法。基于实测数据与仿真数据,与现有算法进行对比,证明了所提方法的正确性和实用性。     

电力系统接地网仿真计算分析系统的设计及实现

为提高接地系统仿真分析及设计的效率,提出并设计了一种以Qt库为基础的接地计算仿真分析系统,能够计算水平分层土壤情况下各种形状接地网的接地电阻,以及故障电流入地时产生的跨步电压,接触电压和地电位升高等物理量。仿真系统由相互独立的数据输入模块、仿真计算分析模块和可视化显示输出模块三部分组成,通过引入观测线、观测面及虚拟围墙的概念,使得软件具有更高的灵活性和易用性。对系统中采用的改进导体切割算法,电阻矩阵的加速算法及跨步电压的计算算法进行了分析介绍。算例分析中,对仿真系统的计算精度进行了对比校核,并对某变电站“凸”字形接地网进行了仿真计算分析,验证了分析系统的有效性和实用性。     

用于变频电机绝缘测试的PWM电压发生器

在变频电机绝缘测试中,重复脉冲方波电压不能完全模拟变频器输出的PWM电压反映变频电机绝缘失效机理,并且同一实验中使用不同电源影响实验数据的一致性。该文章设计了一台直接输出式PWM电压发生器,既可以输出模拟变频器实际的SPWM电压和SVPWM电压用于绝缘测试,又可以输出重复脉冲方波电压开展对比实验。首先,设计了基于FPGA的脉冲信号发生器,产生基波频率、开关频率可调的SPWM、SVPWM触发脉冲以及频率、占空比可调的重复方波脉冲;然后,设计了基于固态推挽开关的斩波器,在脉冲信号的触发下输出对应的双极性高压脉冲;最后,使用该脉冲电压发生器开展了SPWM电压下变频电机绝缘局部放电实验,验证了系统的可靠性和实用性。     

基于自适应虚拟阻抗的微电网控制策略研究

在低压微电网多逆变器并联系统中,逆变器等效输出阻抗一般呈阻性或阻感性,传统下垂控制方法会造成无功功率分配不均和系统环流.为解决该问题,提出了在传统电压电流双环控制环节引入虚拟阻抗,调节逆变器等效输出阻抗为感性,提高逆变器输出无功功率分配精度和抑制系统环流.为了进一步解决引入虚拟阻抗造成的系统电压降落,加入自适应控制,使虚拟阻抗值随着母线电压幅值波动在线调整,补偿逆变器输出电压参考值,减小母线电压偏差,提高供电质量.仿真结果验证了该控制策略的有效性..     

基于AHP-灰色定权聚类的低压计量箱状态评估

影响低压计量箱运行状态的因素较多,且存在模糊性,为解决这一问题,采用AHP-灰色定权聚类评估低压计量箱运行状态。首先给出低压计量箱运状态定义;建立了低压计量箱层次化模型;计算出各层指标权重;再利用灰色聚类方法进行聚类分析;最终完成低压计量箱的状态评估。实例分析结果表明了该方法的合理性与可行性。