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高电压技术论文赏析八篇

发布时间:2023-03-29 09:21:35

序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的高电压技术论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。

高电压技术论文

第1篇

关键词:电力系统;高压电气;试验;绝缘

前言

高压电气试验是考核电气设备主绝缘或电气参数是否满足安全运行的一个重要手段。然而,高压电气试验的结果往往会受到一些不为人们所注意的因素所干扰,造成试验结果与实际情况不符合,甚至得出错误的结论。比如,被试设备的缺陷没有被反映出来,造成设备带病运行;也可能把合格的设备判断为不合格,从而造成不必要的损失。笔者对多年来在高压试验中所碰到的一些问题,进行归纳、分类和分析,并对如何避免和解决这些问题,提出了相应的措施。

1、试验设备和被试设备的接地问题

1.1高压TV及TA二次回路不接地造成测量数据错误

在测量高电压和大电流时,必须使用TV和TA进行变换。理论上,TV或TA的变比应遵循电磁感应定律,即它们是变比决定于一次绕组的匝数和二次绕组的匝数。然而,在实际应用中,如果高电压下的TV或TA的二次绕组没有将一端接地时,实际上反映出来的变比就会偏离铭牌值,所测量出的数据也是错误的。例如,对1台30mW水轮发电机进行交流耐压试验时,采用1台35KV/100V的TV和1块150V的交流电压表测量电压,在第1次试验时发现电容电流比往年小得多,显然是试验电压没有达到预定值,所测量的电压是一个虚假的数据。经检查发现TV二次没有接地。将TV二次绕组一端接地后,数据恢复正常。试验数据见表1。

表1TV二次绕组不接地和接地的数据比较

如果按照电流与电压成正比的关系反过来计算第1次试验电压,应为:(21/38)×23.8=13.15(kV),这一电压与预定试验电压相差甚远。对于高压TA,我们在实验室也做过同样的试验,当高压TA二次绕组不接地时,电流的变比同样会产生严重的偏差。

无独有偶,在做1台电力变压器的空载试验时(试验电压10kV),第1次试验所测量的空载电流和空载损耗与出厂试验数据不吻合,经检查也是TV和TA二次绕组没有接地所造成。

由于高压TV,TA的一次绕组和二次绕组与大地之间存在着分布电容,如果二次绕组不接地,二次绕组上的感应电压就会通过表计与大地之间产生杂散电流,从而产生错误的指示值。

通过对这一问题的分析,笔者认为以下两件事情在高压试验中必须重视:

1)高压TV和TA的二次绕组,不论是从安全的角度还是从测量的准确度来考虑,都必须将其中的一个端子可靠接地;

2)在进行交流耐压试验时,应同时测量试品的电容电流,因为可以从电流的大小来判断试验电压是否正常。

1.2被试设备接地不良造成介质损耗增加

这种问题主要发生在电容量较大的设备上,比如耦合电容器或CVT(电容式电压互感器)。在变电站里,线路CVT或耦合电容器通常都与线路直接连接,在检修时为了保证线路检修人员的安全必须将CVT或耦合电容器的顶端接地,通常是将线路的接地开关合上或挂上临时接地线。如果接地开关或临时挂接的地线接触不良,相当于在电容器上串联了一个附加的电阻。如果电容量为c,电容器的介质损耗因tgδ与等值串联电阻R有如下关系:

tgδ=Ωcr

从上式可知,当电容器串联的电阻一定时,电容器的电容量越大所产生的损耗越大。在实际试验中,已经多次发生因接地开关或接地线接触不良而造成被试品介质损耗超标的问题。表2是一个500KV直流中继站耦合电容器的测量实例。

表2 耦合电容器介质损耗测量数据比较

当怀疑接地开关或接地线接触不良时,可以在被试品上直接挂上另外的接地线,保证接触良好。

1.3滤波器接地开关没合上造成测量数据异常

这种情况发生在测量耦合电容器(或带通信端子的CVT)上,如图1所示。由于耦合电容器顶部接地,所以在测量C1的介质损耗时通常采用反接屏蔽法,也就是将测量装置的屏蔽端子接于C2的下端,这种接法似乎是把C2以下的元件全部屏蔽掉了,而事实上并非如此。表3是一个测量实例,从表3数据来看,当接地开关打开时,不同的测量仪器所呈现的异常情况不尽相同,只有当接地开关合上后,才能测出正确的数据。这种情况说明异常现象还与仪器的测量原理有密切的关系。

因此,在测量耦合电容器的介质损耗时,应首先将结合滤波器的接地开关合上。

图1反接屏蔽法测量C1

表3滤波器接地开关的分合状态对测量结果的影响比较

2、试验电压不同所引起的问题

2.1对介质损耗因数测量的影响

在一次500KV直流中继站的耦合电容器预防性试验中,由于耦合电容器电容量较大,为了避免仪器过载,采取降低试验电压的方法进行测量。在36台耦合电容器中其中有1台测量结果不合格,见表4序号1。为了查找试验不合格的原因,试验人员采取了各种各样的方法,如改变试验接线、擦拭外套等等,但测量结果仍不合格。第二天用另一型号的测量仪进行测量时,发现在0.5KV的电压下测量结果仍然不合格,但随着试验电压的提高,介质损耗却越来越小。然后再用回原来的仪器复测,在同样的试验电压下测量结果也已经正常,测量结果见表4中序号2-7。这种现象显然与绝缘材料中存在杂质有关。之所以出现这种现象,我们分析原因可能是:多元件串联的耦合电容器中存在连接线氧化接触不良的问题,在低电压下氧化层未击穿,呈现较大的接触电阻,所以介损变大;当试验电压提高后,氧化膜击穿,接触电阻下降,介损变小,这时即使降低试验电压,氧化膜仍保持导通状态,介质损耗不再增大。

2.2对测量直流电阻的影响

某厂1台发电机在进行预防性试验时,用双臂电桥测量转子绕组的直流电阻,测量结果与历年数据相比显著增加。为了慎重起见改用外加直流电压电流法,测量结果却与历年试验数据接近,然后改用不同的仪器测量,数据变化很大。根据对测量方法和结果的分析,我们判定转子绕组已经存在导线断裂的问题。导体断裂后,在断裂面形成一层导电性较差的氧化膜,当用双臂电桥测量时,由于电桥输出电压较低,氧化膜不击穿,所以呈现较大的电阻;而采用外加电压电流法时,由于输出电压较高,所以氧化膜击穿导电,测量的直流电阻就变小。经拔护环检查,该转子绕组端部存在5处断裂的缺陷。

表4不同电压下耦合电容器测量结果比较

以上例子说明,对于与直流电阻有关的试验,采用输出电压低的仪器更容易暴露设备存在的缺陷。

2.3对测量直流泄漏电流的影响

导体表面所产生的电晕电流在导体的形状、电压极性、导体间的距离确定以后,就与电场强度的大小有关。当外施电压小于一定的数值时,电晕电流很小,对泄漏电流的测量影响可以忽略,而当试验电压超过一定的数值后,电晕电流要比绝缘的电导电流大得多,这时就要采取措施减小电晕电流的影响。

3、环境温度所引起的问题

在某厂1台发电机转子的预防性试验中测得转子绕组的直流电阻不合格,正准备进行处理,为慎重起见,先用原仪器进行复测,却发现数据是合格的。在后来的几天里,这种情况总是反复出现,所测得的数据有时合格,有时又不合格,令人费解。后来经详细分析,发现凡是白天测量的数据都是合格的,而晚上测量的数据都是不合格的。进一步分析发现,该电厂所处的地区白天和晚上的温差较大,极有可能是转子绕组导体存在裂纹,白天温度高时,由于导体膨胀,裂纹被顶紧而完全导通,所以直流电阻合格;而到了晚上,由于温度降低,导线收缩,裂缝被扯开,所以直流电阻增大而不合格。经拔护环检查,证明这一分析是正确的。

4、引线所引起的问题

4.1绝缘带的问题

在一次测量500kV断路器断口电容器的介质损耗因数时,所测得的数据总是不合格,为了找出原因,试验人员尝试了各种各样的方法,最后发现只有当取消固定试验引线的塑料带后,所测得的数据才是合格的。经用兆欧表测量,所用的塑料带绝缘电阻竟然只有几百兆欧,而被试设备的绝缘电阻均大于10000MΩ,用这样的塑料带固定试验引线,无疑是在试品上并联了一个电阻,增加了试品的介质损耗。这种现象确实非常罕见,为了保证试验结果的准确性,检查所使用的绝缘塑料带的绝缘电阻还是很有必要的。

4.2避雷器的引线问题

某厂1台500kV主变中性点避雷器在预防性试验中,检修人员仅将引线的主变侧断开,引线保留在避雷器上,用塑料绝缘带固定并与周围设备保持足够的距离。然而,在试验中75%直流参考电压下的泄漏电流总是在70μA~80μA之间,大于50μA,按规程规定属于不合格。厂里只好打算更换。为了慎重起见,在拆下避雷器的引线后进行复测,泄漏电流已小于20μA。由此可见,在进行避雷器试验时,高压部位的引线必须全部拆除,而且高压直流发生器的屏蔽线必须直接接到避雷器的高压端,以防止引线所产生的电晕电流流入微安表造成测量偏差。

5、结束语

第2篇

关键词:三维电极,中试装置,PCB含铜废水,电费

 

随着电子通讯行业的迅猛发展,我国已成为名副其实的PCB生产大国,PCB产量多年居世界第一位。PCB生产废水中污染物主要是COD与重金属铜[1]。产生铜废水的工序主要有:沉铜、全板电镀铜、图形电镀铜、蚀刻以及各种印制板前处理工序。其中含铜非络合物废水主要来源为磨板、全板电镀、图形电镀、酸性蚀刻以及其他一些漂洗工序[2]。本试验主要采用阴极填充粒子的三维电极电解法处理各环节排放的非络合综合含铜废水,并进行电费成本的估算。

1 试验

1.1 试验装置

三维电极中试设备如图1所示,采用PVC塑料制作(70cm50cm60cm),处理水量140L,阳极为两块35 cm 45 cm的涂钛极板,阴极为2块20cm 53 cm的铜板环境保护论文,放置在宽6cm的玻璃槽中,槽中填充废铁屑或活性炭粒子。

图1 三维电极电解中试装置图

Fig.1 Schematic diagram of three-dimensional electrode pilot reactor

1.2 试验方法

试验设备为HY1711-5S双路可跟踪直流稳压电源、721可见分光光度计。铜离子检测采用2,9-二甲基-1,10-菲啰啉分光光度法中国期刊全文数据库。

铜离子流经粒子颗粒阴极,并在其表面还原吸附析出。试验用水取自线路板生产企业实际含非络合铜废水。粒子电极中的活性炭是不饱和的,故在试验前先用试验原水对其浸泡,并多次换水,测定浸泡前、后水中的铜离子,直至两者相同。试验考查极间距、电解电压、电解时间和不同填充粒子对铜去除率的影响,得出最佳运行参数,估算电费成本。

2 试验结果

2.1 极间距对铜离子去除的影响

为能更好的溶出废水中的铜,调节废水的pH值为3-4,试验中阴极添加了铁屑,考查当电解电压为13V和16V时,极间距分别为4cm和6cm条件下的铜去除,结果如图2。

Fig2.Effect of electrode distance on Cu removal

由图2可知,不同电压下铜去除率都随极间距的减小而增加,这是因为极间距影响着溶液的传质距离和电极电势[3]。极间距小相应的可减小对流、扩散传质的传质距离,增大传质的浓度梯度环境保护论文,强化传质效果,降低电解电压,提高电解速率和效率。但间距过小会影响操作的稳定性,因此试验中采用极间距4cm。当电压为16v时,电解215min铜去除率为49.6%,此时电流为5.80A,以河北省工业用电0.71元/度计,电费成本为1.68元。

2.2 电解电压、填充颗粒和电解时间对铜离子去除的影响

为使填充颗粒呈现复极化,电解电压必须足够高。当施加在粒子电极上的电压低于反应电压时,只有短路电流或旁路电流存在。大于反应电压时,则有反应电流出现。电压越高,复极化程度越大,处理效果越好,但耗电量越大,并且填充颗粒上副反应加剧,产生大量气泡环境保护论文,使得污染物在粒子上不能很好地吸附。试验考查了极间距4cm,阴极槽填充铁屑和活性碳两种粒子电极形式下的铜去除率,结果见图3和图4。

Fig3.Cu removal efficiency of three-dimensional electrode at4cm electrode distance andfilling scrap iron

Fig4.Cu removal efficiency of three-dimensional electrode at4cm electrode distance andfilling activated carbon

试验表明阴极槽填充铁屑,当电压大于16v,电解220min以上时,铜去除率可达到50%,电压22v时电解135min,铜去除率为56.4%。而阴极槽填充活性炭时,电压在20v以下,铜去除率仍然极低,当大于22v后铜离子可去除50%以上中国期刊全文数据库。

图中还可看出阴极填充铁屑对铜的去除要好于填充活性炭颗粒,所需电压小,电解时间短,但通过电费估算可知阴极填充铁屑时电解电费成本较高。电压为22V,电解135分钟,铜去除率达到56.4%环境保护论文,进水铜浓度为58.0mg/L时,出水铜为25.3mg/L,电费成本1.72元/吨。阴极槽填充活性炭颗粒时,电压为22v,电解90min,铜去除率为52.1%,进水铜浓度为171.3mg/L时,出水铜为82.0mg/L,电费成本1.12元/吨。

由图4还可知,,随着电解时间的延长,对铜离子的去除率逐渐增大,在前135 min内铜去除率随时间的延长而迅速增大,之后增速逐渐减慢并趋于稳定。其原因是电解初期,装置内铜离子浓度高,能快速扩散到电极表面。之后装置铜浓度下降,浓度梯度对去除效果的影响变得显著,所以降解曲线变得越平缓。考虑到运行费用环境保护论文,电压为22v,电解时间宜取90 min。

3 结论

中试试验表明三维电极电解处理PCB非络合铜废水最佳处理条件时阴极槽添加活性炭粒子,极间距4cm,电压22V,电解90分钟,在此条件下铜去除率为52.1%,进水铜浓度为171.3mg/L时,出水铜为82.0mg/L,电费成本约为1.12元/吨。三维电极电解处理此种废水虽能回收铜,但出水达不到排放标准,需采用其他方法继续处理。

参考文献:

[1]谢东方.印制电路板废水处理技术应用实践[J].安全与环境工程,2005,12(1):42-45

[2]刘晖.印制电路板废水处理设计[J].科技资讯,2007,9:198-199

[3]薛松宇.三维电极反应器处理染料废水的研究:[硕士论文].天津:天津大学,2005

第3篇

关键词:低功耗;无线供能;电荷泵整流器;低压差线性稳压器;带隙基准电压源;电源抑制

中图分类号:TM44;TN722;TP393 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2016)12-00-04

0 引 言

近几年,受益于集成电路工艺技术与片上系统(System on Chip,SOC)的不断发展,射频识别、微传感网络以及环境感知等智能技术得到了飞速发展。其中,对于无线供能植入式芯片的能量管理、功耗等问题受到了持续关注与研究。当能量采集完成后,如何管理该能量是下一代被动与半被动植入式医疗设备的要点之一。

在低功耗植入式芯片中,如低噪声放大器、模数转换器等对工作电压及其纹波都有一定的要求,因此须通过无线能量管理单元(Wireless Power Management Unit,WPMU)将其电源性能优化。在被动式芯片中,电荷泵整流器(Charge Pump Rectifier,CPR)、带隙基准源(Bandgap Reference,BGR)、低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)是WPMU的重要组成单元[1]。芯片工作时,人体各种低频信号(EEG、ECG)会通过相应的耦合方式传输到电源通路上,从而产生低频噪声,因此必须采用相关技术获得高电源抑制比电源。论文首先通过电荷守恒定理对传统Dickson电路进行动态分析及能量转换效率的改进;然后采用电源抑制增强(Power Supply Rejection Boosting,PSRB)与前馈消除(Feed-forword Cancellation,FWC)等技术分别提高BGR、LDO在运放工作带宽内的电源抑制力(Power Supply Rejection,PSR),并在输出节点并联电容以滤除超高频纹波;最后为保证LDO在负载变化时的稳定性,利用零极点追踪补偿来满足相位裕度的要求。

论文对高性能无线能量管理单元预设指标为:

(1)CPR在输入500 mV交流小信号时能输出2 V电压并驱动200 A的电流。

(2)BGR输出电源抑制比在LDO的工作范围内尽可能大于60 dB,以减小对LDO的影响。

(3)LDO输出电源抑制比在生物信号频率处(01 kHz)及CPR输入信号处大于60 dB,从而提供负载电路高性能的工作电压。

(4)在满足以上性能的情况下,尽可能减小电路工作时的静态电流。

1 无线能量管理单元的基本原理

图1所示为论文采用的无线供能能量管理单元拓扑结构。由图1可知,WPMU主要包含CPR、BGR、LDO及保护电路(PRO)等模块。芯片通过片外天线采集到由基站发射的高频无线能量信号,CPR将信号整流后进行升压,产生纹波较大的电压,并将该能量储存到Cs中。由BGR与LDO所组成的环路通过负反馈输出纹波较小的VDD来驱动负载电路。其中BGR为LDO提供一个精准稳定的参考电压,因此BGR的性能影响着LDO输出电压的性能。芯片中的保护电路包括过温保护电路、过压保护电路、限流电路,其主要目的在于意外情况下对电路关断,实现对电路的保护。

设计能量管理单元时,在无线供能的环境下要注意相关性能的优化,而这又伴随着其它性能的牺牲,下面将详细分析论文采用的CPR、BGR、LDO设计原理及电路结构。

3 版图及后仿真结果

采用SMIC 0.18 m CMOS工艺,在Cadence下对电路进行仿真验证,无线能量管理单元的版图如图7所示,其中包含了CPR、BGR、LDO及PRO等模块,芯片的尺寸大小为277 m×656 m。

电路在工作时要避免反馈环路发生震荡,必须保证LDO环路的相位裕度,论文在tt、ff、ss三个工艺角下对其进行不同负载电流(0200 A)的仿真,仿真结果如表1所列。该结果表明在负载电流0200 A内,由于零极点追踪补偿的作用,相位裕度均大于60度,根据奈奎斯特稳定判据,LDO环路能在负载变化的范围内稳定工作。

图8所示为BGR、LDO的PSR仿真波形,从图中可以看出,BGR采用PSRB技术后,PSR在低频降低了近25 dB。当LDO采用FWC技术时,电源抑制在低频段得到了显著提升,电路空载时,在100 Hz内提升了近20 dB,满载时提升了近40 dB。

图912给出了WPMU中CPR与LDO的相关瞬态仿真结果,当输入频率为500 MHz、幅度为0.5 V的正弦波时,电路建立时间约为13 s,CPR的纹波约为5 mV,而LDO的输出电压纹波减小至2.3 V,即高频处PSR约为-66 dB。因此论文采用的LDO在生物信号频率处(DC-10 kHz)与输入信号频率处(100 MHz以上)具有较好的PSR。表2对相关文献与本文设计进行性能比较,可以看出,该电源管理单元能输出性能更好的工作电压。

4 结 语

论文针对CPR、LDO、BGR进行研究,设计了一种应用于低功耗无线供能植入式医疗芯片的能量管理单元。采用SMIC 0.18 m CMOS工艺提供的本征MOS管使CPR的效率得到提升。利用PSRB将BGR的PSR在低频处从-75 dB降低到-95 dB,这是优化LDO电源抑制能力的基本前提。通过FWC、零极点追踪补偿改善LDO的PSR与稳定度,在驱动0.2 mA的负载电流时,PSR为-85 dB@DC,而相位裕度在负载范围内均大于60度,该性能可适用于对电源性能要求较高的模块。

参考文献

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[6]王忆.高性能低压差线性稳压器研究与设计[D].杭州:浙江大学,2010.

第4篇

关键字:电压无功功率控制;九区图;人工神经网络

电压是衡量电能质量的主要指标,电压稳定是整个电力系统稳定的一个重要方面。电压的稳定和质量对于终端用户是非常重要的,而对于负载端的安全和经济运行也有着至关重要的意义。

电力系统中的电压与无功功率的状况密切相关。无功功率从电源端经线路和电压器向负荷端输送,要产生电压损耗。高压线路和变压器的电压损耗主要取决于无功功率。输送的距离越远,中间环节越多,引起的电压降也就越大,负荷端的电压也就越低。合理配置无功电源,使无功功率就衡,不仅可以提高电压水平,而且可以减少电网中有功功率的损耗。我国电网结构不够合理,一些地区在电网发展过程中无功设备配备不足,使得局部地区在负荷增大后无功功率明显不足,造成局部电网较长时间处于低电压水平运行。另外,随着现代电网的发展,大容量机组直接接入超高压电网,使超高压电网内无功过剩。城市供电网的迅速发展由于电缆数量增加使得充电功率增大。当电力系统不正常运行时,大容量发电机组或超高压输电线路退出运行,又会使部分超高压线路符合过重而使无功出力严重不足。这些问题的存在对用户的电压质量、系统的输电能力、电能损耗及安全、经济等方面产生不良影响。

1 电压无功功率控制方法与现状分析

充分开用各种调压手段和无功电源的补偿作用,实现电压无功综合控制对于提高电压合格率和降低网损有很大的作用,能带来经济效益和社会效益。目前实现电压和无功功率的综合控制有全网电压无功功率优化和以变电站为单位的局部区域化两种方法。全网电压无功功率优化是从整个电网考虑,根据电网的潮流分布,确定电网的运行方式,并合理进行无功电源的调度和配置,减少无功功率在电网中的流动。从理论上讲,通过电网调度中心实施全网电压、无功功率综合控制是最合理的方法,但限于我国目前电力系统的自动化较低,实现全系统的电压、无功功率控制困难较大,目前主要是以变电站为单位自动调节电压和无功功率,就地平衡。

变电站电压无功功率控制主要是采用有载调压变压器和补偿并联电容器组,通过调节有载调压变压器分接头和投切并联电容器组来实现调节电压和无功平衡。但是在电压、无功功率双参数需要调节的情况下,考人工调节往往难以做到准确判断和及时调节,人工调节不仅增加了运行人员的劳动强度,而且不能充分利用无功电源设备的补偿作用和保证电压合格率。因此,如何实现变电站电压、无功功率的自动控制是一个值得研究的问题。

2 传统的九区图法

传统的九区图法是固定电压和无功功率边界特性分割区的综合控制策略。根据母线电压和无功功率的运行情况分为九个区域,在不同的区域采取不同的控制对策,综合利用调节有载调压变压器分接头和投切并联电容器组两种手段,将母线电压和无功功率控制在各自的允许范围之内。该方法综合考虑电压和无功功率,是目前采用最多的控制方法,但在某些情况下也存在工作过于频繁的问题,在有些情况下甚至会引起振荡。因此,如何尽量减少工作次数是该方法要解决的主要问题。

3 基于人工神经网络的电压无功功率调节

人工神经网络有集体运算和自适应学习的能力,具有预测性、指导性和灵活性的特点,能大大减少有载调压变压器分接头调节次数,合适的网络结构能够逼近任何一种非线性系统。基于人工神经网络的、将无功功率和优化决策相结合的电压无功功率综合只能控制方法,通过对电压、无功功率进行预测来减少工作次数。该方法根据历史数据,应用人工神经元网络对无功负荷进行预测,然后将预测结果连同当前的母线电压、无功功率、功率因素等经模糊化后作为决策人工神经网络的输入,该决策人工神经网络的输出即为调节动作的策略,该方法实际上已经脱离了九区图的范畴,计算复杂、对硬件要求较高,而且其动作是否合理还依赖于对人工神经网络进行训练工作的成功与否。

4 九区图法和人工神经网络相结合的控制策略

传统的九区图法的控制策略是基于固定的电压无功上、下限而没有考虑无功调节对电压的影响及其协调关系,用于运算分析的信号有分散性、随机性等特点,这就造成了该方法具有控制策略的盲目和不确定性,实际表现为在九区图的某些边界区域,设备会频繁调节。

当运行点在图中的9区时,由于它接近电压上限区,根据该区的传统控制规则“投电容器”,则有可能出现图中所表示的三种结果。结果①是运行点进入了0区,说明这次控制成功。结果②和结果③是运行点进入了1区或2区,人为地增加了电压的不合格率,并且它又会引起变压器分接头下调或切除电容器,从而造成设备的频繁动作。因此在9区内有两种控制方式:一是直接投电容器;二是下调变压器分接头降压,再投电容器。类似的情况还有可能出现在10区。

当运行点在图中的11区时,由于它接近无功下限区,根据该区的传统控制规则“调变压器分接头降压”,则也有可能出现在图中所描述的三种结果。结果④是运行点进入了0区,说明这次控制成功。结果⑤和结果⑥是运行点进入7区或8区,它又会引起变压器分接头下调或切除电容器。因此在11区内也有两种控制方式:一是直接调变压器分接头降压;二是先切电容器使运行点原理无功下限,若电压还是越上限则再调变压器分接头降压。类似的情况还有可能出现在12区。

因此,电力系统运行在9,10,11,12区时,应该考虑采用哪种控制方式以最小次数的动作达到预期效果。由于实时系统电压、有功负荷和无功负荷之间的关系存在随机性、非线性的特点,而人工神经网络具有很强的非线性逼近能力、联想记忆能力功能,在九区图的9,10,11,12区预测变压器分接头调节或电容器投切后的变压无功,决定采用何种控制方式,以得到最佳控制效果。在除9~12区的其他区域内可采用传统的控制策略。这种结合人工神经网络的九区图法控制策略,能够在保证电压合格率有线、无功功率基本平衡的原则下,尽量减少调节投切设备的动作次数。

5 小结

基于九区图和人工神经网络相结合的策略依据给定合理的电压无功功率上下限值和比较准确的人工神经网络的预测,能得到极好的控制效果,既考虑了对受控变压器目标侧母线电压和高压侧无功功率的最优变化曲线的跟踪,又估计了减少变压器分接头动作次数的要求。

参考文献

[1]方锦清,黄国现,罗晓曙.束晕-混沌的神经网络自适应控制[J].中国原子能科学研究院年报, 2003-06.

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[5]曲玉辰.电网谐波抑制技术研究. 大庆石油学院 2006年硕士论文.

第5篇

关键词:电能计量 安装工程 技术分析

中图分类号:TM933 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0129-01

1  电能计量装置发生计量偏差的原因分析

电能计量装置的安装质量和配置的准确性与否,直接影响到电量的贸易结算,对于用户和供电公司的经济利益将产生影响,因此在实际的电能计量装置安装中,必须要杜绝由于安装问题而产生的电能计量偏差问题。总的说来,影响电能计量装置使之产生计量误差的主要因素有以下几个方面。

1.1 电能表的基本误差

由于电能表内部目前普遍都是采用电流计量原理,而电流计量的敏感元件由于制造工艺及制造精度的限制,不可避免的存在着一定的误差,因此电能计量装置中的电能表本身的误差是造成电能计量发生偏差的重要因素。能够引起电能表对电能计量发生误差的因素,主要包含以下两个方面。

(1)电能表精度选用不当,如采用宽负荷电能表计量长期低负荷运行的电流互感器,则会导致电能计量发生误差。

(2)电能表接线不当,如采用三相三线电能表去测量三相四线电能,也会发生计量误差。

1.2 互感器的合成误差

在实际的电网测量中,电压和电流不可能一直是恒定不变的,必然会发生压变和流变,而电流互感器和电压互感器都是利用电磁感应原理制成的,在电磁感应的过程中不可避免的会产生磁滞效应,由此导致铁损、铜损等,使得电压互感器和电流互感器在实现电气隔离和电压、电流的放大缩小的同时产生误差,这就是电压互感器和电流互感器的合成误差,之所以称作是合成误差,是因为其误差由多种因素叠加而成,如互感器的比差、角差等等。

1.3 二次回路的压降误差

电能的计量,主要依赖于二次回路连接线的测定,当电压供给不稳定的时候,一次回路高压侧会发生电压波动和电流脉动的现象,甚至会发生尖峰电压扰动击穿保护电路或者保护元件的现象,因此一旦一次电路发生扰动,二次回路就会发生压降波动,压降波动作用到电流互感器以及相关的电能计量元件上,体现出来的就是由于二次压降所引发的电能计量偏差。

2 电能计量装置安装的技术问题探讨

(1)安装技术分析。

①安装条件。

对于电能计量装置的安装,首先要确定安装的周围环境清洁,没有灰尘,环境中没有明显的热源,若有,则电能计量装置应距离热源至少1m,这是出于对电能计量装置安全防护需求而考虑的;同时环境中不应含有腐蚀性气体,空气不能过于潮湿;其次,电能表的安装应该距离地面一定高度,尤其是居民用电电能表,一般不应低于1.8m,且电能表安装必须垂直安装;最后,为了实现后期的维护维修、周期检定,电能表与电流互感器之间的连接线应该设置接线盒,以方便后期带负荷操作。

②接线方式。

对于电能计量装置的接线,主要考虑三个方面。

第一,电能表的输入端子和输出端子,如互感器需要区分正负极性的端子,接线一定要注意区分极性;第二,对于地线的联接,不仅要确保所有的地线都接地,同时还应该让电气装置的外壳也要接地,防止因为雷电等灾害损坏电能计量装置;第三,对于电能表和电流互感器之间的连接线,如果采用两只电流互感器,则二次绕组与电能表之间必须采用4线连接,如果采用三只电流互感器,则二次绕组与电能表之间必须采用6线连接,不得采用简化的单线连接或者双线连接。

③安装的技术步骤。

在实际的电能计量装置的安装中,可以按照如下的技术步骤实施。

Step1:首先合理计量装置配置准确度级别,根据用户使用电能量级大小和准确度级别需求,从I类至V类中合理选定电能计量装置的配置级别。Step2:合理选择导线截面积,根据电能计量的电流大小,合理选择导线截面积,确保电能计量装置运行的安全可靠;Step3:安装时要先认准相线和中性线,并注意互感器的极性,三相电能表要注意按正相序接入;Step4:按照电能表、一次绕组接线、二次绕组接线、电流互感器、电压互感器的顺序,依次对上述各电气单元接线,接线时要注意区分输入端子和输出端子,或者注意区分正负极性;接线结束用电笔和万能表检测一次,确保没有发生错误接线的现象;Step5:接线结束检查电能表等装置的电气螺丝是否拧紧,按照电气施工图从头到尾彻查一遍,最后完成电能计量装置的安装,确保流变二次回路不能开路、压变二次回路不能短路。Step6:最后需要对电能表、接线盒和计量箱(柜)加装封印,以确保计量装置的安全和防止随意被人打开及拆卸。

(2)安装完送电前的检查注意事项。

电能计量装置安装结束,在送电之前以免发生短路或者其他不该发生的事故,可以从以下几个方面进行检查。

①检查电压互感器、电流互感器、电能表的安装是否牢固,螺丝是否拧紧,安全距离是否留足等;②检查所有需要区分极性的接线装置,注意区分一次绕组、二次绕组接线的正负极性之分,以及电能表的输入端子和输出端子的区分;③检查地线连接是否完备,很多设备不仅有地线需要连接,有些设备还要求其外壳也要接地,因此送电前一定要注意检查;④将相关电能计量装置的起始码和资料信息抄录下来,以供后期对电能计量误差的核算、追补电量和检测;⑤检查电能表的安装是否紧固,避免由于松动而发生电能计量偏差;同时还要检查电能表的接线盒内螺丝是否全部旋紧,确保其线头不外露。

(3)安装完送电后的检查注意事项。

①送电后,用电笔检测地线端子以及相关装置的外壳,看是否存在电压,若存在电压,则应立即断电,并详细检查原因;②送电后检查电压值、电流值以及相序是否正确,检查电能表运行是否正常,轮显内容是否正确,检查电流互感器、电压互感器相应保护端子是否带电等;③结合电力施工图纸,重点检查电能计量装置的接线、保护元件的带电工作状态,确保电能计量装置的运行稳定可靠。

3 结语

本论文就详细探讨了电能计量产生偏差的原因,并有针对性的给出了若干具体的安装技术对策,相信对于电能计量安装的技术人员具有很好的指导借鉴意义。当然,本论文对于电能计量装置安装在技术方面的探讨也只是一次粗浅的尝试,更多的技术问题还有待于广大电力工作人员的共同努力,才能够最终实现电能计量装置安装的准确性和精确性,进而提高电能计量装置运行的可靠性。

参考文献

第6篇

每年5月,由显示协会(SID)组织的世界规模的显示技术讨论会与展览会在美国西海岸的一个城市举行,今年的第45届SID年会在美国加州长滩(Long Beach)会议中心举行。会议共收到论文摘要702篇,其中有489篇入选本届讨论会。489篇论文中有279篇在67场专题报告会中口述,其余210篇于5月23号下午集中在一个大厅中,以张贴形式发表,作者与读者进行面对面讨论。令人鼓舞的是全部论文中有24%的作者是学生。提交论文的国家和地区数为2l,论文数分布如下:韩国23%,美国22%,日本19%,台湾地区16%,德国4%,我国大陆地区在会上发表的论文数为4篇。

这次论文报告会共举行了67场,按专题区分分布如下:LCD 22场;OLED 12场;显示器件制造工艺5场;PDP4场;显示电子学4场;背光源4场;投影显示3场;FED 2场,三维显示2场;标准与计量2场,医用显示2场;电子纸2场;其它专题各1场(共13场)。

可见,LCD、OLED是这次报告会与展览会的主角,由于LCD、PDP、OLED已有专文报导,这儿只从FED这一个侧面进行介绍。

FED是利用高电场将电子从发射微尖或微间隙中拉出来,电子进入真空后,被加速,轰击荧光粉发光,被认为是下一代的平板显示器。由于生产成本偏高,目前尚未能如CRT、LCD进入大众娱乐行业,而只局限在军用、医用、车载或特殊工业用,但是从本次SID大会上可以见到一些可喜的动向。

FED的基础工艺与特点

FED的基础工艺有三大部分:

(1)真空工艺:包括真空包装,上、下玻璃板间的支撑、吸气剂、表面处理、真空封接材料。

(2)光电子、半导体工艺:包括荧光粉,荧光粉的涂敷,保护荧光粉不受离子轰击的膜层。

(3)微、纳米制造工艺:包括场发射阵列、电极结构形成,聚焦电极、场发射控制,防止放电的结构。

字符或小点阵显示,可采用低电压荧光粉,这时极间间隙约0.2mm,已证明FED在低电压工作下,寿命足够;对于全彩色显示FED,为了获得足够的亮度与寿命,工作电压约3kV,为了保证色纯,需增加聚焦电极。

与CRT-TV、PDP-TV、LCD-TV相比,FED-TV的功耗是最小的。所以FED具有薄平板(厚度约2~3mm)、自发光、无图像畸变、大视角(约170°)、快响应,低功耗的特点。

Spindt型微发射FED的生产已初具规模

Spindt型FED厚度为2~3mm,阴极、门电极和聚焦极由铌(Nb)制成,发射微尖材料为钼(Mo),阳极材料为铝(A1)。如图3所示。

3英寸彩色FED的屏尺寸为30x70mm、像素数为1 84x80xRGB,亮度为600cd/m2、功率为4W,用于汽车发动机显示器。经过23000h使用后,钼微尖完好如初。进一步减小门极开口直径,可获得更大的电流密度或降低驱动电压;采用新型发蓝光荧光粉AIN:Eu后,与常用发蓝光荧光粉Y2SiO3:Ge相比较,色域更宽,老化寿命可增加一个数量级。对于Y2SiO3:Ge荧光粉轰击电荷量累计达到120C/cm2时,亮度已降为初始值的50%,而对于AIN:Eu,这个值为1200C/cm2(C是库仑)。

Spindt型FED最适合中、小型显示屏,单色FED已进入市场,全彩色型FED已开始启动大生产。

26英寸纳米Spindt型FED现身展览会

在展览会上,Field Emissinon Technologies公司展出了26英寸的彩色的Spindt型的FED屏,与并列的LCD相比,呈现了优越的动态图像特性。该公司的资料报导,19.2英寸纳米量级Spindt型彩色FED原型的指标如下:

屏尺寸 391293.76mm

分辨率 1280960(点),节距0.306mm

亮度400cd/m2

对比度 大于20000:1

显示器尺寸 500(宽)350(高)55(厚)mm

纳米Spindt型FED的特点是微尖为纳米量级,可以用类似TFT工艺制造高密度微尖阵列,使得每个像素中包含有上万个纳米微尖。

碳纳米管(CNT)场致发射显示CNT-FED)屏的均匀性获最大突破

碳纳米管以其优异的场致发射特性和可以用较简单工艺制造大尺寸发射阵列,特别适于用制造大尺寸FED显示屏,但由于均匀性的限制,一直未能进入高质量图像显示市场。

法国研究人员采用将触媒体层光刻成所需的图案,在其上生长出CNT。每个沟道宽121μm,间距25μm,每个沟道中有10个4.5μm×4.6μm触媒生长点。20个沟道组成一个子像素,所以每个子像素中含有200个触媒生长点,每个彩色像素中含有600个触媒生长点。

每个触媒生长点与其上的门极孔用自对中工艺形成,如图6所示:将光刻胶涂在门电极金属层上,光刻出沉积触媒点的小孔(1);将金属层、绝缘层光刻穿透,直至阴极层(2);通过门电极孔将触媒沉积在阴极上(3)I除去光刻胶(4),之后便可以在触媒点上生长CNT了。

已制出6英寸的试验屏,将来的目标是生产分辨率为1920×1080,可显示全彩色HDTV图像的52英寸宽屏FED-TV

6英寸试验屏的性能指标如下:

像数尺寸:3200mm×600mm

每个像素中包含的发射点数:600

灰度等极:256

占空比:1/312.5

阳极电压/极间间隙:4kV/1mm

峰值电流密度:4.5mA/cm2

短程不均匀性:白场下为3%

显示流明效率(带黑矩阵):3.11m/W

峰值亮度(不带中性滤光片):白场下600cd/m2

主要工艺特点为:

(1)保持极间距为1mm情况下,将阳极电压从3kV提高到4kV,以获得为显示HDTV图像所需的发射电流密度。阳极电压提高后容易发生电击穿。容易发生电击穿的地方是真空封接边缘,将阳极高压面积缩小到成像区,这样可使高压区远离不齐的封接边缘;另一个措施是在阴极绝缘面上涂一层电阻层,以避免由于充电而导致电击穿。

(2)阴极发射电流密度的短程不均匀性在峰值电流密度6mA/cm2情况下为3%。商品CRT屏和LCD屏的短程不均匀性分别为2%和3.5%,所以CNT-FED屏的亮度短程均匀性已达到显示高质量图像的要求。

以上成就预示着CNT-FED作为下一代低价位高显示质量屏是具有很大发展潜力的。

表面电子传导场致发射显示(SED)屏正等待东山再起

由佳能公司与东芝公司联合开发的SED显示器在2005年SID展览会上再次现身后,曾引起世人的注目,佳能与东芝并宣布准备组厂生产。但是在LCD大屏显示器的性价比一再提高的外界压力下,生产日期一再延后。2006年再次宣布将于2007年1季度投产55英寸SED。由于发生了与美国公司专利纠纷,虽然胜诉,但是限制其SED只能在日本销售,所以佳能近日宣布无限期推迟55英寸SED生产日期。

表面电子传导场致发射显示(SED)的基本原理是在电极间形成一系列纳米量级的微间隙,从而只要在极间施加几十伏电压,便可引起显著的场致发射。

第7篇

关键词:阀控式铅酸蓄电池,运行,维护

 

1、引言

蓄电池是变电所直流系统的重要组成部分,负责在交流停电的情况下对全所自动装置、远动装置、继电保护等设备提供稳定的直流工作电源,阀控式密封铅酸蓄电池具有寿命长、自放电率低、容量充足、工作温度范围宽、无需补水维护等特点,目前在变电所中得到了广泛的运用。

2、阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理

蓄电池的负极为海绵状金属铅,正极为二氧化铅,电解质硫酸参与电池内的导电和电化学反应。

正极反应:

PbSO4+2H2OPbO2+H2SO4+2H++2e

负极反应:

PbSO4+2H++2ePb+H2SO4

电池总反应:

2PbSO4+2H2OPbO2+H2SO4+2H++2e+Pb

充电时将电能转变成化学能储存起来,放电时将化学能转变成电能释放出去。放电时正负极板有效物质变成硫酸铅,使电池内硫酸含量减少;充电时正负极板有分别转化成二氧化铅和海绵状金属铅,释放出硫酸,使电池内硫酸含量增加。

电池在充电过程中和充电终止时会出现水被电解的现象,正极析出氧气,负极析出氢气,由于电池采用免维护极板,使氢气析出时电位升高,加上反应区域和反应速度不同,使正极析出氧气先于负极析出氢气。

正极电解水反应:

2H2O→O2+2H++2e

氧气通过隔板通道或顶部到达负极进行化学反应

2Pb+2H2SO4+O2→2PbSO4+2H2O

负极被氧化成硫酸铅,经过充电又变成海绵状铅

PbSO4+H++2e→Pb+HSO4-

由于阀控式电池结构使电池内部保留一定部分压力和气体,保证上述反应循环进行,同时也抑制负极氢气的析出,控制了电池内水分的消失。

3、阀控式密封铅酸蓄电池的运行及维护

尽管铅酸蓄电池运行中不需加酸加水,但是,其对电压和温度的敏感性,良好的维护和监测仍然是非常重要的。

3.1浮充电

铅酸蓄电池经过初次均匀充电后,即可转入正常的浮动充电运行,浮动充电一般采用恒压限流充电方式,开始限制电流0.1CA不变,电压不断上升,最后稳定在2.275V/单格时,开始恒压浮充,充电末期,电流减少并稳定在一定数值,以满足电池的自放电损失,有效地控制电池中水的消耗。

3.2均衡充电

长期浮充运行,电池极板的活性物质很易硫化,当活性物质越来越少时,电池的放电能力也越来越差。另外,深度放电或长期浮充时,单体电池的电压和容量也有可能出现不平衡现象,使部分电池长期处于充电不足状态,放电能力不断下降。毕业论文。

因此,浮充运行的蓄电池,每3个月应自动或手动进行一次均充性活化充电,确保电池的放电能力和使用寿命,同时检查蓄电池端电压和电池组总电压是否合格,蓄电池是否破裂、漏液,温度是否过高,并用湿抹布清扫蓄电池上的灰尘。

均衡充电的充电电压为2.35-2.4V/单格,充电18-24小时后必须转入浮充,否则将对电池过充电,影响电池寿命。

3.3核对性充放电

除了均衡充电活化维护外,蓄电池每年还需进行一次核对性充放电,以检查电池组的实际容量。

进行核对性充放电时,一般采用一组蓄电池运行,另一组充放电,为了保证设备在事故状态下电源可靠,两组蓄电池严禁同时放电,可考虑按以下流程进行:

(1)保证运行的蓄电池组可靠运行。

(2)断开需放电的蓄电池组充电开关及电池回路开关。

(3)确认放电开关在断开位置,将蓄电池组外接放电装置;按图1连接好。

图1

(4)记录电池放电前初始数据(电池组电压、单节电池电压、温度)。

(5)合上放电开关,开始放电。

(6)以0.1CA放电,观察蓄电池放电电流,每隔1小时测量一次蓄电池组电压和单体蓄电池电压。当有单体蓄电池的电压低于10.5V(单体12V的蓄电池),应停止放电,检查此只蓄电池。

(7)放电至整组电池容量的70%后断开放电开关停止放电,断开放电开关,拆除放电线等。

(8)将电池静置30分钟,合上蓄电池充电开关, 转入充电。对于开关模块式直流电源装置,在监控器触摸屏上进行相应操作,使之转为充电状态,充电机开始对蓄电池进行充电,无需人工干预。

(9)若放电容量达到额定容量,容量试验即可结束,若达不到额定容量,按以上步骤再放、充一个循环。如果放电容量仍达不到额定容量,但不低于额定容量的60%,蓄电池可继续运行,否则,更换蓄电池。

3.5注意事项

(1)浮动充电是维持变电所运行的主要方式,时间长,充电电流小,值班人员在每天交接班巡视时应认真观察,确认蓄电池浮充回路及浮充电压是否在良好状态下运行。

(2)如交流停电时间超过20分钟(智能型充电装置以厂家设定值为准),按均充性活化步骤进行补充充电,均充结束后恢复到浮充运行,20分钟以下时,直接由浮充电压启动运行。由浮充机启动运行时,初充电电流较大,可不限制在0.1CA以内,经过一段时间后电流会降低到一个很低值。

(3)当电池过放电(放电容量为额定容量的1.5-2倍)时,充电时间会比正常时长的多。而且,由于过放电,电池内阻增大,充电初期电流很小,经过30分钟,克服内阻影响后,电流就会很快增大,恢复正常充电特性。因此,充电时应加以注意,防止电池长期处于充电不足状态。

(4)充放电时,操作人员必须戴橡胶手套和橡胶鞋,使用带绝缘把手的工具;严禁把工具或金属物品丢弃在电池上,或是把物体放入通风格栅或通风孔中。

(5)测量电池电压和拧紧螺丝、螺母时,应使用连结牢靠的引线和绝缘良好的工具,严禁蓄电池正、负极短路,以防烧伤和引起蓄电池爆炸。毕业论文。

(6)电池的使用容许温度是-15~50℃,运行最佳温度是5~35℃。毕业论文。如果电池在高温下使用,会缩短寿命,在低温时,会使容量降低。

4、结语

对铅酸蓄电池进行合理的维护,可有效地保证蓄电池的容量、延长其使用寿命,满流停电情况下直流电源的可靠供给,确保供电系统安全运行。

参考文献

[1]DL/T724.电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程,2000

[2]周志敏,周纪海,纪爱华.阀控式密封铅酸蓄电池使用技术.中国电力出版社,2004

第8篇

【关键词】太阳能;光伏发电;孤岛效应检测

1.前言

能源是人类社会赖以生存和发展的重要基础。世界能源以化石能源为主的结构特征,使得世界上的化石能源越来越少,甚至走向枯竭,而且化石能源应用过程中会产生比较多的污染,这些问题都一直困扰着人们。作为能源主体的化石能源如煤炭、石油、天然气等是不可再生能源,这就表明了终有一天这些能源会用光用尽的。这种状况更加剧了人们对不可再生能源走向枯竭的危机感。在这种情况下新能源的开发已经成为了迫在眉睫的事情。目前,人们已经找到了多种清洁能源,比如太阳能、风能、核能、潮汐能能等,其中太阳能以其清洁、限制性小、可再生等优点得到了人们的广泛的关注。太阳能的利用形式主要有光热利用、光伏发电利用和光化学转换三种形式,但光热和光化学转化具有很大的局限性,而太阳能光伏发电是以电能为最终输出形式的,在通用性和可存储性上的优势比较明显。

太阳能光伏发电在并网过程中存在着一定的问题,就是所谓的孤岛效应。在分布式光伏发电定义中,孤岛效应是指当电网的部分线路因故障或维修而停电时,停电线路所连的并网发电装置没能及时的检测到电网停电而继续向周围负载供电,这种情况下并网发电装置同周围负载构成一个自给供电的孤岛。孤岛效应会对电网负载、用户及工作人员造成不必要的伤害,所以我们要及时判断孤岛效应,减小孤岛效应的危害。

2.孤岛效应检测方法

在研究孤岛效应检测的过程中,主要有两种方法,一种是被动式孤岛效应检测法,一种是主动式孤岛效应检测法。被动式孤岛检测方法通过监控公共点电压等参数变化来识别孤岛效应的,实现方式简单,成本较低,但检测盲区较大。主动式孤岛检测方法对系统施加一定扰动,使孤岛状态能通过参数变化反应出来而得到辨识,大大减小了孤岛检测的盲区,但实现方式复杂,容易对电网电能质量产生不良影响。

2.1被动式孤岛效应检测

被动式孤岛检测方法可以分为过/欠电压检测法,过/欠频率检测法,电压相位突变法,电压谐波检测法,下面就对这些方法进行简单的介绍。

过/欠电压检测法和过/欠频率检测法是检测公共耦合点处的电压,如果其电压幅值或频率超出了正常工作范围,就立刻停止发电系统的工作。当分布式发电系统与电网处于运行状态时,负载消耗的功率是电网输出功率与分布式发电系统输出的功率之和,公共耦合点的电压由电网决定。当电网断开时,如果分布式系统的有功功率和负载的有功功率不匹配,公共耦合点的电压就会发生变化,当超出了正常的范围时,孤岛效应就会被检测出来。但是,当分布式系统的有功功率和负载的有功功率匹配时,电压的幅值和频率都不会又太大的波动,这时孤岛效应就没有办法检测出来了。

电压相位突变法是通过检测逆变器输出电流和分布式系统输出电压之间的相位差来检测孤岛效应的。通过并网发电系统和电网系统的工作原理我们知道,光伏发电系统可以通过调节逆变器使输出电压与电网一致,但当孤岛效应发生时,电网与负载断开,由于负载阻抗角的作用,会使分布式系统的相位发生突变,超过正常范围的时候,孤岛效应就可以被检测出来。但是,相位差不会导致错误动作的阈值很难确定,因为某些负载(尤其是电动机)启动时,经常引起瞬时相位突变,如果阈值选择过低,就会引起误动作,如果阈值选择过高,当负载的阻抗角较小时,检测就会失败。

电压谐波检测法是通过检测公共点处电压的总谐波失真程度来检测孤岛效应的。当系统处于正常运行状态时,逆变器产生的谐波电流流入的是一个低阻抗电网,这些小的谐波电流与低值的电网阻抗在耦合处的电压响应仅含有非常小的谐波。然而,当系统处于孤岛运行状态时,由于负载中存在非线性负载,这些非线性负荷的电压响应在电流谐波的激励下将会出现高度失真,通常为三次谐波,当谐波超过正常范围时,孤岛效应就被检测出来了。但是,同上种方法一样,这种方法的阈值也很难确定,错误的阈值选择会使孤岛效应的检测不够准确。

2.2主动式孤岛效应检测

主动式孤岛检测方法主要分为主动移频检测方法,主动移相检测方法,电压正反馈式孤岛效应检测方法。

主动移频检测法是通过不断在输出端加一个频率扰动,这个扰动不能太大,否则会引起电能质量的下降,当大电网没有断电时,这个小的扰动会由大电网纠正过来,对负载的供应的电能并没有太大的影响,但是一旦电网断电,频率扰动就会迅速积累,能够很快的超过阈值,孤岛效应就能被检测出来。对于纯阻性和感性负载,主动移频检测法是没有检测盲区的,但是对于容性负载,电压将与电流同频但滞后于电流一定相位角,对频率施加的扰动会被负载相位角抵消了一部分。如果两者正好相抵,则相邻周期间电压过零时间间隔不发生变化,频率不会偏移,孤岛检测失败。

主动移相式孤岛检测方法是一种高效的主动式孤岛检测方法,其原理是通过对输出电能相位施加一个小扰动,在与大电网没有断电时,电网能强制的将这个扰动纠正过来,使耦合点的电压不受扰动的影响,但是一旦与电网脱离,相位扰动就会迅速叠加,直至超过阈值范围,孤岛效应就被检测出来了。该类方法与移频法一样有实现简单、孤岛识别率高等优点,也有类似的弱点,即随着负载品质因数增加,孤岛检测的能力降低。

电压正反馈式孤岛检测技术的工作机理是动态地修改电流给定的幅值,一旦发现公共点电压偏离阈值,就对电流给定的幅值作同向修改,使电压的改变在原方向上进一步增强,直到超出正常范围而判断孤岛。电压正反馈式检测法通过检测电流的波动给定一个反馈系数,反馈系数的大小与负载阻抗的大小相关,与阻抗的性质无关,但是这种检测方法却只适用于小功率负载(及小容量逆变器),不能适用于大功率负载(及大功率逆变器)。

被动式孤岛检测方法通过被动地检测电压、电流等电量的异常变化来检测孤岛,是一种“环境友好型”孤岛检测方式,但有一定的检测盲区;主动式孤岛检测方法通过人为添加扰动并监测电压、频率等电量的变化来检测孤岛,检测更准确有效,但容易“污染”电网。

2.3展望

太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源,随着人们利用太阳能的技术的发展和成熟,太阳能必将成为解决人类能源问题的重要方法之一。我们有理由相信,在不久的将来,随着孤岛效应检测技术的进步,分布式并网光伏发电必将有更为广泛的应用。 [科]

【参考文献】

[1]刘芙蓉.并网型户用光伏系统的孤岛检测技术研究.华中科技大学博士论文,2008.

[2]李盛伟.微型电网故障分析及电能质量控制技术研究.天津大学硕士论文,2009.

[3]赵为.太阳能光伏并网发电系统的研究.合肥工业大学博士论文,2003.

[4]胡希文.分布式发电孤岛效应研究.中国矿业大学硕士论文,2010.

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