分层分布范文

分层分布范文（精选5篇）

分层分布 第1篇

1 微电网基本结构

微电网的模型结构如图1所示, 主要包括交流母线、直流母线、DC/AC逆变器、AC/DC整流器、DC/DC直流变换器、负荷和分布式电源 (如光伏、风力发电和储能等) 。

文献[10]提出微电网中心控制器 (Microgrid central controller, MGCC) 、负荷控制器 (Load controller, LC) 和微电源控制器 (Microsource Controller, MC) 间需建立可靠的通信连接。微电网中心控制器安装在中压-低压变电站, 用来对微电网进行统一的控制, 并负责微电网和主电网之间的通信和控制;负荷控制器和微电源控制器从属于微电网中心控制器, 分别对负荷和微电源进行控制。

2 微电网分层控制策略

本文提出的微电网分布式电源的分层控制 (Hierarchical control) 主要包括2层, 即初级控制 (primary control) 和二级控制 (secondary control) , 如图2所示。

在该控制策略中, 每一层独立完成自己的控制任务, 通过通信向下层传达命令, 并且在向下层传达命令时不影响系统运行的稳定性。初级控制采用改进下垂控制的方法, 主要通过操作层运行, 直接运行控制, 完成对分布式电源的控制。同时, 通过对输出电压幅值和频率的控制完成对各逆变器电网接口输出的有功功率和无功功率分配, 实现并联分布式电源的均衡和优化。二级控制通过初级控制信号重新控制逆变器的输出电压幅值和频率, 使之重新达到平衡, 实现系统运行的稳定性。

2.1 微电网的初级控制策略

微电网的初级控制 (Primary control) 如图3所示。

2.1.1 下垂控制原理

下垂控制法是分层控制中常用的一类控制算法, 基础是分布式电源的间接功率控制法, 如图4所示[11]。

根据图4可得流向公共连接点的功率表示为

当Z∠θ=R+j X时, 式 (1) 可写成

因此, 有

UDC—并网逆变器直流母线电压;Lf—滤波电感;Cf—滤波电容;ug、ig—电网侧三相电压、电流;iL—滤波电感的电流;ic—滤波电容的电流;Δf、ΔU—频率偏差和电压偏差。

δ—功率角;θ—线路的阻抗角;E∠-δ—假设公共连接点电压;U∠0o—逆变器输出端电压;Z∠θ—逆变器输出阻抗;R、X—线路的电阻和电抗;S=P+jQ—线路传输的视在功率。

当分布式电源逆变器通过电感性线路连接到电网时, , 电阻R可以忽略不计。若功率角δ很小, 则sinδ≈δ, cosδ≈1。式 (2) 可写成

对于, 功率角δ较小, 且U-E差异较小。从式 (3) 可以看出, 频率 (或功率角δ) 可通过调节有功功率P来控制, 而逆变器的电压可通过调节无功功率Q来控制。对于分布式电源供电的负荷或微电网, 不同的分布式电源处电压不可能有完全相同的频率和幅值, 这是由它们之间频率和幅值微小差异造成的。相反, 如果根据各功率变换器产生的有功功率和无功功率所形成的函数来控制它们的电压频率和幅值, 整个系统将会找到一个平衡点, 这可以保证控制器具有功率分配能力。因此通过调节分布式电源的有功功率和无功功率出力即可控制微电网的频率和幅值, 这就衍生出了频率和电压的下垂控制方法, 可以表示为

式中:fo为逆变器输出的额定频率;Uo为逆变器输出的额定电压;mp、nq分别为有功功率下垂系数和无功功率下垂系数;P为逆变器实际输出的有功功率;Q为逆变器实际输出的无功功率;Po、Qo分别为额定的有功功率和无功功率。

在低压微网中, 线路阻抗比值较大, 线路电阻R不能忽略, 有功功率和无功功率存在较强耦合。传统下垂控制已经不能满足低压微电网控制的需求[12]。因此, 本文提出一种改进型P-f和Q-U的功率耦合下垂控制策略。

2.1.2 改进下垂控制

在低压微网中, 有功功率和无功功率对电压和频率的控制存在耦合关系。在一般情况下, X和R在优化调节电压和频率的下垂控制中都必须考虑。根据文献[13]可知, 这里引入了一个正交线性族转变换矩阵T, 将有功功率P和无功功率Q修正为P*和为Q*, 即

将式 (4) 代入式 (2) , 有

考虑到功率角δ很小, sinδ≈δ, cosδ≈1, 则式 (5) 可写成

综上, 假设P*≈P, Q*≈Q, Q*≈-Q, Q*≈P, 令

从式 (6) 可以看出, 功率角δ和电压幅值需通过P和Q的耦合调节来控制。根据上述原理可推出考虑阻感比的下垂控制通用表达式为

式中:r为线路阻感比, r=R/X;Po*、Qo*分别为Po和Qo经T变换修正后得到的。

当r=0时, 式 (7) 即为传统下垂控制。由式 (7) 可得如图5所示的有功功率和无功功率耦合的P-f和Q-U下垂控制框图。

2.1.3 电压电流双环控制

在逆变器的控制系统设计中, 一般采用双闭环比例积分 (Proportional integral, PI) 控制器, 即采用电压外环和电流内环的控制方法。电压外环主要是维持中间交流侧uodq的稳定, 一般采用PI控制器。电压控制的数学模型可以表示为[14]

式中:i*Ld、i*Lq分别为电感电流参考值的d轴和q轴分量;u*od、u*oq为uod、uoq电压指令值;KPV、KIV分别为电压控制中PI控制的比例参数和积分参数。从式 (8) 可以得出电压外环控制器结构如图6所示。

电流内环主要是按照电压外环输出的电流指令进行电流控制, 一般采用PI控制器, 电流控制的数学模型可以表示为[15]

式中:u*id、u*iq分别为逆变桥调制电压信号的d轴和q轴分量;iLd、iLq分别为iLdq的d轴分量和q轴分量;KPC、KIC分别为电流控制中PI控制的比例参数和积分参数。从式 (9) 可以得出电流内环控制器结构如图7所示。

2.2 微电网的二级控制策略

在初级控制中, 分布式电源通过逆变器输出的功率来控制电压和频率, 但是这将会引发频率和电压的偏差。式 (7) 可以写成

式中, Δf和ΔU分别为系统的频率偏差和电压偏差。

为了补偿这个偏差使频率和幅值重新回到额定值, 引入了二级控制 (Secondary control) 方法。其中, 频率偏差Δf可以表示为[16]

式中:kpf和kif分别为二级控制补偿器的控制参数;fMG为微电网的分布式电源输出频率;f*MG为参考值。电压偏差ΔU可以表示为[17]

式中:kpv和kiv分别为二级控制补偿器的控制参数;UMG为微电网的分布式电源输出电压;U*MG为参考值。

从式 (10) 和式 (11) 可以看出, 微电网的分布式电源输出频率fMG和电压幅值UMG与其参考值f*MG和U*MG进行比较, 得到频率偏差Δf和电压偏差ΔU。这些偏差值反馈到初级控制来控制分布式电源的控制器, 进而使分布式电源的频率和电压幅值达到一个稳定值。由式 (10) 和式 (11) 可得二级控制的频率偏差和电压偏差框图, 如图8所示。

3 仿真分析

为验证上述控制策略的正确性, 利用Matlab/Simulink搭建仿真模型, 如图9所示。

系统的主电路参数:参考频率f*MG=fg=50 Hz;参考电压U*MG=Ug=380 V;线路阻抗为Z1=0.18+j0.51Ω, Z2=0.12+j0.34Ω, Z3=0.08+j0.22Ω;滤波电感为Lf=1.35 m H;滤波电容为Cf=50μF;开关频率为3 k Hz;负荷 (1) 的功率为P1=14.5 k W, Q1=8.7 k VA;负荷 (2) 的功率为P2=10.5 k W, Q2=6.3 k VA。控制器参数:电压外环为KPV=0.1, KIV=420;电流内环为KPC=10.5, KIC=16×103;下垂系数为mp=9.4×10-5, nq=1.5×10-3;二级控制补偿器为kpf=0.6, kif=25, kpv=0.8, kiv=15。DC/DC变换器输出的直流电压为UDC=650 V;DC/AC逆变器输出的交流电压为Uinverter=Ug=380 V, 如图10和图11所示。

1) 当初级控制 (Primary control) 在微电网中运行时, 微电网输出的有功功率和无功功率如图12和图13所示。

由图12和图13中的仿真结果可以得出, 在t=0.02 s之前, 微电网的分布式电源还没有输出功率。在t=0.02 s之后, 微电网输出的有功功率DG1为14 k W, DG2为10 k W, DG3为8 k W;微电网输出的无功功率DG1为13 k VA, DG2为7.5 k VA, DG3为4.7 k VA。

频率响应如图14所示, 包括微电网频率fMG、参考频率f*MG和电网频率fg。在0.02~0.1 s, 微电网输出的频率波动和电压偏差ΔU1≈45 V, 如图14和图15所示。在t=0.1 s时刻后, 负荷发生变化, 微电网输出的有功功率和无功功率 (包括DG1、DG2和DG3) 分别为25 k W、2.5 k VA, 如图13和14所示。在0.1~0.2 s, 微电网输出的频率偏差Δf如图14所示。同时, 微电网的电压和参考电压都为380 V (UMG=U*MG=380 V) , 如图15所示。在t=0.2 s时刻后, 负荷发生变化, 微电网输出的有功功率和无功功率 (包括DG1、DG2和DG3) 分别为20 k W、12.5 k VA, 如图13和图14所示。同时, 微电网输出的电压偏差ΔU2≈12 V, 如图15所示。

根据以上分析, 在初级控制中, 微电网分布式电源通过逆变器输出的功率来控制电压和频率, 但是这会导致频率和电压的波动, 从而导致系统不稳定。

2) 当二级控制 (Secondary control) 在微电网中的运行时, 微电网输出的电流、电压、频率和电压相角如图16—图19所示。

由图16—图19中的仿真结果可以得出, 在0.02~0.1 s, 微电网输出的频率偏差Δf、电压偏差Δu≈10 V和电压相角偏差Δφ。根据IEEE 1547标准, 对于容量为0~500 k VA的分布式电源进行并网时, 允许频率偏差为0.3 Hz, 电压偏差为10%, 相角偏差为±20°, 频率和电压的偏差不超过IEEE1547标准所规定的允许极限, 即符合该标准。在0.1~0.25 s, 负荷变化 (或者分布式电源出力的波动) , 微电网中分布式电源的频率、参考频率和电网频率都为50 Hz (fMG=f*MG=fg=50 Hz) , 微电网中分布式电源的电压、参考电压和电网电压都为380 V

根据以上分析, 在二级控制中, 微电网中分布式电源的运行稳定, 电能质量符合标准。

4 结语

分层分布 第2篇

关键词：电气工程；控制系统；施工质量

1 分层分布式控制的特征

分层分布式控制系统从管理上分为高低两个层面（随着被控系统的负责程度，甚至可以在此基础上拓展为三层，或者更多层次）。其中，分层分布式控制系统的高级层面，是管理协调层。主要采用高级应用软件，沟通被控对象，实现越限超标报警（一般采用图像、音频、光电等单一方式或多种方式组合进行警示），并实施调度优化计算、命令下达、远程通信等管理协调工作。分层分布式控制系统的低级层面，是执行层。其主要工作是，负责采集数据、执行监控系统高级层面下达的命令。具体来说，分层分布式控制方式通过采取多套控制设备（或者专用电脑）按照工程功能或者按照地理位置分布监控被监控对象的不同设备或者系统。然后，这些控制设备（或者专用电脑）通过网线或总线进行同层面和高低层面的交互信息沟通。分层分布式控制方式不但具有远程監控方式的全部优点，还可以使监控系统的设计更加有针对性，并且对不同的间隔进行不同的功能安排。

2 分层分布式控制的施工质量问题

不可否认，电气工程在建设工程当中占有非常重要的地位。随着工程施工的全面实现机械化，以及分层分布式控制系统的自身特点，使得对该类型的电气工程施工提出了更高的要求。可以说，该类型的电气工程能否顺利地、高质量地完成，对整个工程的顺利完成以及安全与质量有着重大的影响。因此，只有保证分层分布式电气工程的质量，才能切实保障整个工程的顺利施工。虽然，分层分布式控制已普遍应用于包括变电站、发电站等在内的各种自动化系统中，且也已经积累了丰富的施工与运行经验。但是，依然存在以下几方面的问题。

其一，在人员素质方面。由于分层分布式控制系统的自身特征，需要具有高水平技术的安装人员进行线路和设备的安装。但是，通常在诸如此类电气施工，施工单位对分层分布系统的过于自信或者是盲目理解，并不能聘请相关高水平技术人员进行线路和设备的安装，也不注重施工人员的素质提升，最终使得电气工程的质量得不到保证而影响整体工程质量。不但如此，在工程建设过程中，一些工程施工人员或者工作人员使用低于标准甚至低质量的工程材料进行线路和设备的安全，不但给控制系统带来安全隐患，也给整体工程带来安全问题。

其二，在系统设计方面。虽然，在整个工程建设中，分层分布式控制系统工程只是其中很小的一部分，但是其独特的作用却是不容忽视的。然而，部分工程设计人员由于自身对控制系统重要性认识的不足或者不够重视，在不同程度上轻视了，或者忽略了电气控制工程的设计。譬如，在工程设计图纸中，不对控制系统进行标注，使得在施工过程中的实际安装中出现布线随意或者路线密集，轻则导致施工质量，重则使工期受到延误。更甚，遇到这种情况，现场施工安装人员，并不去和系统设计技术人员进行商讨，而只好依据过去的工作经验进行安装，从而给整个工程带来安全隐患。

其三，在安防设施方面。在电气工程的施工中，安防设施必不可少，其中尤以防雷设备的安装更是具有非常重要的地位。很显然的道理，只有做好防雷工作，才能确保电气工程的安全性。然而，在实际的工程施工过程中，总是存在一些工程安装人员由于自身的工作素质或者技术水平低下等原因，造成防雷设备设施存在着不同程度的安全隐患。譬如，一旦遇到雷雨天气，就会严重地影响电气设备设施的正常运行和使用，更有甚，造成人员伤亡，以及整个工程进度的延误。

3 分层分布式控制的施工对策

我们为了保证整个工程质量，唯有全面认识分层分布式控制系统工程的各个重要部位，保证各个施工环节的质量，更新电气工程知识，规范施工步骤，强化科学管理。除此之外，我们还需要对以下几方面强化控制。

首先，强化材料设备的质量控制。在电气控制系统工程施工过程中，应该强化对工程质量起到重要甚至关键作用的材料和设备进行必要的质量控制。唯有保证了这些材料和设备的质量，才有可能保障电气工程质量，进而，保障整个工程的质量与安全。对此，我们认为，应该对这些材料和设备进行“监管并举”。一方面，我们要对这些进入施工现场的材料和设备做到有准备的“监”。具体来说，就是在这些材料和设备进入施工现场前，不但要严格检验材料和设备的质量，要求这些设备和材料的销售单位出具相应的合格证、检验报告等证明文件，还要依据工程系统的设计要求，选配适当的材料和设备。一旦，遇有不符合要求的或者质量低于标准的的材料和设备，必须坚决予以清退，不能让其进入施工现场。另一方面，我们要对进入施工现场的材料和设备的使用，要做到合理的“管”。具体来说，就是要按照施工要求和施工进度，严格管理材料和设备的领出和使用。不但，要经过相应的工程技术人员的审定，还要出具相应的使用数量单据，并且要求相应的工程技术人员签字确认，注明使用材料的用途。最后，施工现场的材料和设备的保管人员要独立审核实际领取的材料设备与工程进度和设计要求是否一致，并做好相关记录工作。其次，提升施工人员的素质水平。在分层分布式控制系统的电气工程施工过程中，要注重施工人员的素质水平。一方面，要及时做好施工人员的培训工作和教育工作。既要对具体施工人员进行定期培训，还要求其必须持有相应的执业资格证，又要使这些施工人员通过培训和教育不断提高施工技术，具备分层分布式控制系统的质量和安全意识，认识到电气控制系统工程的重要性，进而，保证电气控制系统工程的质量与安全。另一方面，还要在实际施工中，就控制系统的具体特点对技术人员讲解相应的施工技术。通过介绍整体电气控制系统工程的布局情况以及需要注意的问题等，让施工技术人员在控制系统构建过程中做到心中有数。再次，重视系统设计的质量控制除了设备材料的质量以及施工技术人员的素质外，电气控制系统的设计则尤显重要。因此，在进行控制系统工程设计时，首先要选择信誉度高、社会影响好的工程设计单位。并且，在开展具体的设计工作时，针对整个工程质量和安全要求以及具体的细节，建议施工单位的施工技术人员也要尽可能参与相关控制系统工程图纸的设计中来，然后，对已设计完成的图纸进行集中审核与论证，一旦遇有问题就应该及时解决问题。

其中，在审核时需要强调以下几点：第一，控制系统工程设计是否与国家相应的规定冲突，是否与整个工程质量和安全要求相符；第二，已经完成设计的图纸是否与工程施工的实际情况相符；第三，在控制系统设计过程中是否科学考虑相关材料的运用和具体线路的布置；第四，是否经济合理有效考虑了线路和总线的走向与架设方式；第五，是否考虑了控制系统工程与整体工程的协调性，是否出现控制系统工程与整体工程发生冲突。如果出现不协调和冲突，应该秉承整体工程的质量和安全，积极与设计单位进行必要的论证、协调，适宜解决。另外，在具体的施工过程中，不但要与其它施工项目进行协调，还要继续保持与设计单位的沟通，进而，保证控制系统工程的高效、高质进行。最后，提升工程安防的技术水平分层分布式控制系统的稳定性和可靠性，在不同程度上受到控制系统工程的安防措施制约。其中，尤其关键的是防雷设施。

4总结

分层分布 第3篇

大型数据中心中使用了大量的现代化用电设备和装置,如信用卡终端设备、通讯系统、计算机、网络控制设备、各种数码办公设备、灯光调控系统、消防系统、监控系统等。繁多的非线性电力负载,给其供电系统带来了严重的谐波干扰。恶劣的谐波环境对保证系统和设备的安全正常运行造成了极大的威胁,诸如:程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动,甚至造成用电设备的永久性损坏,给大型的工作造成了难以挽回的巨大损失。因此,大型数据中心的谐波治理已越来越引起人们的关注。

我国在“十一五”期间提出了国内生产总值能耗降低20%左右,主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。明确指出了要建。设资源节约型、环境友好型的和谐社会。为了响应国家节能减排的号召,大型数据中心对各项节能指标有严格的要求,但由于其使用了大量变频节能设备,使得现代化数据中心的谐波畸变率往往很高,超出国家相关规定与标准。在消除或抑制大型数据中心系统谐波危害方面,以往只是采取一些防范措施,如根据负载确定电力变压器额定容量时,考虑谐波畸变而留有裕量;为易受干扰设备加装线路滤波器等,但这些都无法从根本上消除谐波危害。针对这样的背景本文详细介绍了大型数据中心分层分布式谐波治理的方案设计、方案实施及效果分析。[1]

2 大型数据中心的谐波污染来源分析

大型数据中心的设备的谐波电流是由各类电力电子设备整流器输入电路导致的。因为各类电力电子设备输入端的整流电路的阻抗不是一个定值,其阻抗随着外加电压的变化发生变化,这就导致整流器从电网吸取的电流不是正弦波电流。其中最主要的整流设备有以下几种:

2.1 变频设备

大型数据中心使用了大量变频节能设备,如:变频空调、变频电梯、变频水泵等。变频类设备内部工作基本均为整流-逆变过程,因此会产生谐波。所产生的谐波种类与整流器脉数有关,具体关系如下:

式中:M=整流器产生的谐波次数,P=整流器的脉冲数,n取自然数。例如,对于3相6脉冲整流电路,谐波有5次、7次、11次、13次等。[2]

2.2 UPS电源

大型数据中心对于重要机房的供电稳定性要求很高,因此常常要应用UPS不间断电源。UPS电源的工作原理与变频设备近似,因此产生谐波的方式和种类也较为相似。一般来说,6脉冲的UPS主要产生5、7次谐波,12脉冲的UPS主要产生11、13次谐波。[3]

2.3 节能灯

节能灯电子镇流器将50Hz电源转换成大约38kHz的高频,因此它将电灯闪烁降低到感受不到的水平。高频电子镇流器工作时由于非线性负载使得电流波形不是正弦波而产生谐波。一般来说,节能灯主要产生3次谐波。

3 大型数据中心的谐波特点

供电系统中谐波可分为电力侧谐波和用户侧谐波。

3.1 电力侧谐波

又称低频谐波,通常是指40次以下的谐波,尤以3、5、7、9等次谐波为代表,主要对供电系统产生危害,造成电网供电效率下降,电容发热甚至烧毁等。

3.2 用户侧谐波

又称高频谐波,通常是指40次以上的谐波,频率通常在2kHz以上,主要对用电设备产生危害,造成工作质量下降、死机、损坏、寿命下降等。

表1为谐波的分类比较与治理。

但是大型数据中心的谐波又有其特点:

(1)存在集中的谐波源,谐波的分布较密集。

(2)UPS下端的设备较多,大型数据机房较多,计算机类设备的分布很广,需要对谐波进行全面的治理。

(3)谐波畸变率很高,一般高达40%〜50%,远远高于国家标准。

4 大型数据中心的谐波危害

大型数据中心的设备是通过电网阻抗对其他设备形成干扰的,这个过程如下:

1)各类电力电子设备产生谐波电流;

2)谐波电流流过电网阻抗时,产生了谐波电压;

3)谐波电压对其他设备产生了干扰。

根据以上机理,我们可以得出一些结论:

(1)判断设备是否受到各类电力电子设备谐波电流的影响,需要看谐波电压畸变率,一般超过5%就会导致设备的误动作;

(2)设备距离各类电力电子设备越近,谐波电压越高,越容易受到各类电力电子设备谐波电流的干扰;

(3)电源越弱,例如小容量变压器、发电机、UPS等,各类电力电子设备的谐波电流干扰越强;

(4)设备与变压器之间的电缆越长,设备越容易受到各类电力电子设备谐波电流的干扰。

谐波电流流过电源内阻时产生的典型电压畸变是电压波形平顶。这种平顶电压除了对电子设备产生直接干扰外,还对电子设备有隐性的危害和影响,这包括:

(1)缩短设备寿命

大部分电子设备的输入端是开关电源,而开关电源的直流母线电压由交流电的峰值电压决定,而不是由有效值决定。每半个周期,平滑电容上的电压被充电到交流电的峰值电压,当交流电的峰值过后,由电容放电来维持电子设备的工作,因此直流母线上的电压会有小的纹波。当交流电发生平顶时,直流母线的电压降低,这时开关电源为了维持同样的功率,必须吸取更大的电流,这会增加内部发热。

(2)降低设备抗电压跌落性能

电子设备的一项重要指标是抗电压跌落特性,也就是,当电压出现短暂跌落时,设备要能够保持正常的工作。设备是依靠内部电容存储的能量来实现这个功能的。电容所储存的能量越大,设备在外部供电缺失的情况下能够维持的时间越长。对于电容量为C的电容器,它所储存的能量是UC/2,其中U是电容上的电压,等于交流电的峰值。

平顶畸变的电压意味着交流电的电压峰值降低,反映在电容上就是电容所储存的能量减少,这时,设备就不能再具有所设计的抗电压跌落特性了。

(3)影响电源切换

设备使用应急电源(其内阻较大)会产生更大的谐波电压畸变率,这时会出现下述问题。当外部供电恢复时,应急电源产生的较高的电压畸变率会影响供电从应急电源向外部电源切换。因为较高的畸变率会影响应急电源与外部电源的同步,没有同步,两个电源不能并联起来。为了实现同步,必须减小负载,帮助电源切换。

5 针对大型数据中心的分层分布式谐波治理

传统的谐波保护解决方案只是从单一的设备入手,针对狭窄的谐波频率,所谓“头疼医头,脚痛医脚”,无法从根本上解决问题。为解决这一问题,结合数据中心的谐波情况,提出分层分布式谐波治理整体解决方案。

ELECON公司的HPD2000谐波保护柜,针对电力侧低次谐波,为谐波治理提供了完美的解决方案。其采用ELECON公司研发的最新技术,可以快速准确地实时跟踪整条低压回路,检测出实时谐波情况,并通过优秀的算法,控制IGBT,实现对谐波的补偿。

HPD1000及HPD99谐波保护器,针对用户侧高次谐波(2kHz〜10MHz)的污染,为用电设备提供谐波保护,改善越来越恶劣的电能质量的设备。其采用了超微晶合金材料与创新科技的特别电路,瞬时滤除电源中的尖峰、杂波,修正因谐波影响而产生畸变的电源波形;对噪声进行吸收,修正电源波形,使电源波形变得光滑清洁,既提高了电网质量,又保证了仪器设备的正常运行。

5.1 分层分布式谐波治理的设计方案

在变电室每段400V母线处设置HPD2000谐波保护柜,用于治理低频谐波;同时在变频空调、变频电梯等重干扰源供电的出线位置,设计HPD1000谐波保护器,可以减少干扰源对其它用电设备的影响;

同时,高次谐波干扰的抑制必须采用区域控制的方法,即在需要保护的设备周围分层布置谐波治理设备。因此,在干线配电箱处设置HPD1000。并且在重点区域的终端配电箱处设置HPD99。如图2所示。

根据此设计方案,我们以某通讯公司的大型数据中心机房的谐波治理为实例,进行详细阐述。该公司大型数据中心建成后,已投入使用1年,但用户反映自投入使用后,无功补偿系数一直达不到目标值,电缆异常发热现象较为明显,并常伴有计算机无故死机的现象。根据用户反映的现场情况,检测工程师对现场的谐波进行检测。

5.2 治理前数据

测量点一(1#变压器低压进线柜)的谐波检测数据:

检测仪器:FL-UKE434电能质量检测仪(美国)

具体测量点如图3所示:

1#变压器低压进线柜

2#变压器低压进线柜

UPS主出线柜中心机房主进线

从图4中可以看到:总电流为860A〜900A,电流的畸变率高达10%,电流谐波含量已经大大超过了国家的标准,主要为5、7、11次谐波。

测量点二(2#变压器低压进线柜)的谐波检测数据见图5。

从图5中可以看到:总电流为720A〜780A,电流的畸变率达到8.3%,电流谐波含量已经超过了国家的标准,主要为5、7、11次谐波。

测量点三(UPS主回路)的谐波检测数据:

从图6中可以看到总电流为95A〜100A,电流的畸变率高达63.2%,电流谐波含量已经大大超过了国家的标准,主要为5、7次谐波,是变压器1#进线端的主要谐波源。

测量点四(中心机房出线回路)的谐波检测数据:

从图7中可以看到:

总电流为11A左右,电流的畸变率高达36.2%,电流谐波含量已经大大超过了国家的标准,主要为3、5、7、11次谐波。

5.3 治理方案

根据该公司现场的谐波检测报告和分层分布式谐波治理的理论,在变电站低10kV压主进线侧无功补偿柜后,安装HPD2000谐波保护柜;在各机房供电配电箱内,安装HPD1000谐波保护器。

具体选型:

1)1#变压器低压总进线端电流在900A左右,谐波电流THD=10%,即90A,采用HPD2000的电流大小可选型范围为

2)2#变压器低压总进线端电流在780A左右,谐波电流THD=8.3%,即65A,采用HPD2000的电流大小可选型范围为75A〜125A。

3)在机房配电箱处安装HPD1000谐波保护器,治理高次谐波,减少高次谐波对计算机设备的危害。

具体清单如下表所示:

安装位置:

5.4 治理后效果

治理前后测试数据对比:

检测仪器:FLUKE434电能质量检测仪(美国)

电力侧谐波治理效果

用户侧谐波治理效果

通过对该机房的谐波治理,以及治理后的检测,可以总结得出以下结论:

1系统电流波形明显变好,治理前的畸变曲线变为相对平整的正弦曲线,如图10中波形图对比;

2电流畸变率明显降低,从治理前的12%降低到只有3.9%,符合治理目标,主要5、7次谐波电流被消除到标准范围内,如图10中电流畸变率柱状图所示。从现场情况看,无功补偿柜工作正常,电缆异常发热现象不再出现。

3该位置的电力侧谐波基本在国家标准的范围以内。在HPD1000投运前,明显含有用户侧谐波;但当HPD1000投运后,用户侧谐波得到了明显的消除,受用户侧谐波干扰导致计算机无故死机的现象也得到了明显的改善。

5结论

就目前市场而言,谐波治理产品种类繁多,但更多的为单一产品。该数据中心机房的分层分布式治理设计与实施方案均是根据美国电气控制有限公司(ELECON)的HPD系列谐波治理产品及该机房变配电系统而进行的,使该大型数据中心的谐波得到了有效的治理。从成本、性能、可靠性等角度综合考虑,该方法具有较高的性价比。

摘要：大型数据中心在国民经济中起到了不可替代的作用,但其繁多的非线性电力负载,如通讯系统、大型计算机、网络控制设备、变频空调、各种数码办公设备、灯光调控系统、UPS、监控系统等给其供电系统带来了严重的谐波干扰,对大型数据中心的运行安全造成了极大的威胁,为此我们分析研究了其谐波产生的根源及谐波的类型和数值,结合实例采用了分层分布式的谐波治理设计方案,取得了良好的效果,解决了大型数据中心的谐波污染问题。

关键词：大型数据中心,谐波干扰,分层分布式治理

参考文献

[1]程浩忠.电能质量概论[M].北京:中国电力出版社,2008.

[2]周春冬.浅谈变频器谐波的干扰及防治措施[J].黑龙江科技信息,2009(1).

[3]刘兴纲.通信机房电力谐波分析及改造[J].电源技术,2009(8).

[4]姜齐荣,赵东元,陈建业.有源电力滤波器[M].北京:科学出版社,2005.

[5]孟伟,马晓光,张英.对电网谐波治理的探讨[J].东北电力技术,2000(10):38-40.

[6]Po-Tai Cheng,Bhattacharya,S.,Divan,D.M.“Application of dominant harmonic active filter system with 12pulsen on linearloads”Power Delivery[M].IEEE Transaction.

[7]Xiao dong Liang,Jackson,W.Investigation of non-linear devices modeled as a harmonic current source[C].I n d u strial and Commercial Power Systems Technical Conference,2008.ICPS2008.IEEE/IAS.

分层分布 第4篇

1、泵站分层分布式优化设计方案和测控模式

开放式的分层分布式结构是现代泵站自动化测控系统的主流, 这种系统结构可以根据泵站功能需求划分为若干个相对独立的现地测控保护单元, 并按照层级将对应的测控保护系统上传到泵站主控级操作站和远控机集中调控主站, 完成测控保护数据实时通信共享需求。根据泵站自动化控制系统功能特性需求, 经通信通道将系统任务传送到各层对应的测控保护装置中, 完成相应的远程操控和保护动作命令的执行。

2、分层分布式泵站自动化控制系统优化设计的实例方案

2.1 工程概况

某泵站建于1999年, 配置有5台升压水泵, 水泵型号为泵站1200ZLB-125型轴流泵, 电机型号为JSL-15-12, 功率为280k W;1台水闸;由1台1600k VA 10k V/0.4k V的油变压器向五台交流电机提供0.4k V电源。在经过10余年的运行后, 水泵电气设备出现绝缘老化、性能下降等问题, 同时水泵自动化系统其调控技术已严重滞后, 自动化故障问题时有发生, 给泵站安全稳定经济运行带来巨大隐患。因此, 结合泵站水泵机组实际调度运行情况, 对原泵站自动化控制系统进行技术升级更新改造, 有效提高水泵运行安全可靠性和节能经济性, 已成为泵站节能改造的重要技术手段。

2.2 分层分布式自动化控制系统节能改造方案

泵站自动化控制系统在升级改造过程中, 坚持以“先进实用、安全可靠、节能经济”等作为总体技术升级改造设计目标, 其主要改造目的在于实现水泵机组自动调控、远程集中调控、水位自动测报、水闸自动控制、远程监视监控等功能目标。结合泵站自动化控制系统优化设计方案, 该泵站自动化控制系统采用分层分布式结构、高性能测控保护设备和自动化测控通讯监控软件, 对原有自动化控制系统进行技术升级改造, 以确保泵站自动化控制系统具有较高的调控运行安全性、可靠性和节能经济性[2]。

根据泵站的实际调控功能及远程监视监控目标需求, 分层分布式自动化控制系统按照控制权限不同分为三层, 从低到高依次分别为:现地级、主控级和远控级。

2.3 现地级

现地级主要由PLC控制器为核心的LCU现地控制单元组成, 本泵站自动化控制系统现地控制层主要由1~5号水泵主机LCU、公用LCU和辅机LCU共同组成, 主要包括测控保护采集系统、测控保护信号处理系统、测控保护信号输出系统以及远程网络实时通信系统等共同组成。当泵站主控机中央控制工作站经内部高级应用软件运算分析形成对应的测控保护指令执信号后, 通过网络交换机经光纤以太环网完成相应的远程操控, 直接控制现地级各现地测控保护单元中的自动化测控保护元件的运行和执行对应的控制保护命令。

2.4 主控级

主控级为整个泵站自动化控制系统的中枢, 它首先通过网络交换机汇总并分析现地级测控保护单元所采集的实时测控保护数字信号, 并由内部DSP数据处理器和高级应用软件管理系统进行实时运行分析处理后, 形成对应的调控命令完成远程操作。泵站自动化控制系统通过网络交换机和光纤以太网完成对各水泵机组及水闸闸门的远程电动操控;通过水泵电机的无级调速来完成各水泵机组运行工况状态的高效节能调节, 同时, 在主控机操控主机中, 通过对应的模拟仿真高级应用软件实时显示水泵机组、水闸闸门的实时操作情况、运行状态、监视监测数据、以及泵站配电网系统的实时运行工况状态, 并将运行状态和测控保护数据进行分类保存、运算分析和打印输出。主控级监控操作主站会将系统形成的调控保护数据经Internet浏览器上传到局域网络服务器中, 实现与远控调度中心的实时通信共享, 进而实现泵站自动化系统的网络化远程监视和调控操作管理。主控级操控主站配置完善的人性化人机互通界面, 有完善清晰的操作提示, 简单、易懂且易于操作, 可以大大提高用户使用便捷可靠性。

2.5 远控级

远控级可以按照区域泵站群或梯级泵站网络所上报的实际运行工况状态信息进行集中综合管理, 以便制定科学合理的区域水泵机组运行工况的调控策略。远控级也可以通过Internet网络服务器获得泵站主控级中控室操作主站的控制权限, 以实现调度中心直接对泵站自动化系统中的设备系统运行状态进行远程实时监视监控和集中经济调度, 便于区域内水资源的合理经济调配管理。

3、结语

泵站自动化系统采用分层分布式计算机监控系统进行技术升级改造后, 不仅可以完善泵站自动化系统的建设监控功能, 满足泵站水泵机组和水闸安全可靠、节能经济运行及运行参数实时测控保护的功能需要, 同时泵站自动化控制系统较高的控制水平和先进的设备功能, 为泵站实现“无人值班、少人职守”调控运行提供了非常良好的技术支撑了有利条件, 且该监视监控保护系统具有操作方便、可靠性强、灵活性高等优点, 在泵站自动化控制系统技术更新升级改造领域具有较大应用前景。

参考文献

[1]周庆忠, 徐青.大型泵站计算机监控系统的若干问题探讨[J].中国农村水利水电, 2008, (2) :74-75.

分层分布 第5篇

综合考虑技术、经济和安全等因素,中国中压配电网大多采用小电流接地方式。配电网是电力系统中与用户联系最为直接的环节,其覆盖范围广泛,一般多采用辐射状结构、闭环设计开环运行结构,单相接地故障几率高,技术和经济因素综合决定了多分支辐射状配电网故障定位有其特殊性,人们已经进行了大量的研究[1-8]。按照所利用信号的不同可分为主动式故障定位法和被动式故障定位法。主动式故障定位法是通过向配电网系统注入特定频率功率信号,利用移动或固定安装的信号检测设备来检测故障发生的位置,如 “S”注入法、加信传递函数法等,但其可靠性受过渡电阻、间歇性电弧的影响较大,实际应用效果罕见报道。被动式故障定位法主要利用馈线发生故障前后电压、电流信号特征实现故障定位,其中,阻抗法、行波法[9-13]和相关法在小电流接地系统定位技术的不同发展时期具有其代表性。阻抗法是基于故障回路阻抗和故障距离间的映射关系实现故障位置的判断,因配电网电压和电流互感器传遍特性往往不一致,会给基于阻抗法的定位方法造成较大的测距误差。同时,针对多分支配电网的复杂结构,阻抗法无法排除伪故障点。行波法利用暂态行波在量测端和故障点间传播的时差实现故障定位,但受多分支配电网特殊结构影响,故障点第2个反射波头的准确识别更为困难,加之配电网的干扰信源较多、行波法对硬件及互感器性能要求较高等因素,使得行波法在多分支配电网中的应用效果亦不十分理想。相关法利用相邻检测点的暂态电流的相关性确定故障区段,但该方法需将各检测点的暂态电流信号上传主站或相互交换,数据传输量大,对网络通信能力要求较高,且各检测点需精确保持时间同步,现场实施困难较大。

本文先分析了辐射状配电网不同分支发生单相接地故障时,母线零序电压的幅值频率分布特性。当故障发生在不同分支时,由母线量测端获得的故障零序暂态电压的自然频率分布亦不相同,不同分支组合的行波传播路径与自然频率及其幅值分布之间存在着映射关系。基于此,借助人工神经网络(ANN)强大的非线性拟合能力,提出了一种基于自然频率的辐射状配电网分层分布式ANN故障定位模型和新方法。

1 配电网故障行波形成的自然频率特征分析

1.1 直配线路故障行波自然频率

图1给出了直配线路分布参数等值的故障分量零序网络,其中R0,L0,G0和C0分别为线路单位长度零序的电阻、电感、电导和电容;Zs为电源阻抗;Zm为负荷侧阻抗;F为故障点;ZF为故障点处阻抗;UF为故障前F点处电压;v为故障行波波速;d为直配线路全长;df为故障点到电源侧的距离。

故障产生的初始行波沿线路向两侧传播,量测端感受到的是量测端M和故障点、末端多次反射的行波的叠加,表现在频率上为一系列具有固定频率的高频分量[14-17]。

在极端边界条件下,当系统侧为开路,故障点为短路时行波形成的自然频率主成分为:

同理,线路两端均为开路行波形成的自然频率的主成分为:

由上述分析可知,故障行波形成的自然频率主成分和故障点距离之间存在着映射关系,自然频率很好地反映了故障位置。而实际情况中,考虑到母线系统对地杂散电容以及故障点过渡电阻等因素的存在,利用式(1)或式(2)来估计故障电压行波自然频率时存在一定偏差。

1.2 多分支配电网暂态行波传播特性及自然频率分析

现构建多分支配电网如图2所示,该系统中性点经消弧线圈接地,馈出线路1包含5条分支,分别为L11,L12,L13,L14和L15。该配电网中的T为主变压器,电压比为110kV/35kV,为星形/三角形连接方式;TZ是Z字形变压器;L为消弧线圈电感;R为消弧线圈的阻尼电阻。消弧线圈通过隔离开关K投切。M点是位于母线处的故障行波的量测端,母线系统杂散电容CE=0.000 1μF;负荷侧降压变压器的对地杂散电容如图2 中虚线框所示,其中C4=0.000 4μF,C5=0.000 7μF,C6=0.000 2μF。

当中性点经消弧线圈接地系统馈出线路某个分支上发生单相接地故障时,其单相接地故障馈线零序分量的等效电路如图3所示。对于零序网络,其母线侧和配电网末端等效波阻抗近似为无穷大,可等效为开路状态,故障行波在此发生近似的全反射。配电网系统发生单相接地故障后并没有形成短路回路,在系统和馈线中流通的零序电流仅仅是线路对地电容电流。对于辐射状配电网,波阻抗不连续处包括故障点、母线、馈出线路的末端及分支的连接节点等边界。故障行波在波阻抗不连续处发生折射和反射,其在沿线传播过程中会发生衰减和畸变,且传播距离越长,行波信号在线路上的衰减和畸变越严重。

现设馈出线路的线路L13发生单相接地故障,故障点为f,过渡电阻为0.01Ω,故障初始相角为90°。现就量测端M而言,故障行波传播路径的组合如图2所示,一共有6条。其中,路径1为量测端M 节点A,路径2 为量测端M 节点A 节点B,路径3为量测端M 节点A节点B节点C,路径4为量测端M 节点A节点B节点D,路径5为量测端M 节点A节点E,路径6为量测端M 节点A节点B故障点f。量测端检测到的零序电压如图4所示,选取故障后5ms数据进行快速傅里叶变换(FFT)[18],得到的自然频率分布如图5所示。

由式(1)和式(2)计算得到在极端边界条件下的各条传播路径对应的自然频率的参考值,以及利用FFT所提取的自然频率及其幅值,如表1所示。

由图5和表1可知,当馈出线路的f点发生单相接地故障时,故障行波的传播路径与其自然分布之间存在对应关系。

综上,在多分支辐射状配电网中,若其分支线路数目为n,当故障点不发生在分支节点或馈线末端时,就量测端M而言,故障行波传播路径数目有n+1条;当不考虑馈线末端降压变压器对地杂散电容时,对于零序分量,多分支辐射状配电网的末端可等效为开路,其故障行波在馈线末端发生了正的全反射,这就相当于在馈出线末端多了一个虚拟的“观测点”,通过反射波的形式把故障点到馈线末端负荷侧之间的行波传播路径上的各分支信息传递到量测端M ,这样极有利于故障分支的判别;不同分支组合的行波传播路径与自然频率及其幅值分布之间存在映射关系,而故障发生在分支上不同的位置时,相同的行波传播路径对应的自然频率及其幅值分布亦不相同。可见,量测端M检测到的故障零序电压的自然频率及其幅值包含着故障距离和故障分支信息,可利用其自然频率及其幅值分布特性进行配电网故障定位和故障分支识别。

2 基于自然频率反映故障位置和故障分支的方法

不失一般性,不妨将从配电网始端至末端分支数最多的路径定义为主干,其他定义为分支。现以馈出线路的故障区间划分如图6所示,当故障位置位于主干上某段且无分支时,如Cut1,Cut3和Cut5所示,可利用自然频率分布进行故障定位;当故障位置位于主干上某段但有分支时,如图6 中Cut2和Cut4所示,会出现等电气距离故障分支识别问题,此时可先利用自然频率分布进行故障定位,然后借助于自然频率对应的幅值进行分支识别,因为当故障发生在不同分支时,自然频率幅值在一定程度上反映了故障行波在不同传播路径上波阻抗不连续点的折反射情况,继而实现配电网故障的准确定位和分支识别。

然而,倘若2条分支一样或近似一致时将无法实现分支识别,这是由于本文只利用了始端这一个可观测点,此时可通过增加观测点来加以区分故障分支,但是对于故障定位而言依然有效。

3 故障定位方法

现利用ANN强大的非线性拟合能力来反映此种映射关系,为了提高神经网络的学习效率,优化反向传播(BP)模型的结构,本文采用分层分布式ANN模型。如图7所示,其中第1层ANN用于故障定位,其输入样本属性为自然频率分布;第2 层ANN用于故障分支识别,其输入样本属性为自然频率对应的幅值。利用第1层故障定位ANN进行故障定位,当输出故障距离位于主干上某段且无分支时,则输出结果即为故障点位置;当输出故障距离位于主干上某段且有分支时,则需要利用第2层分支识别ANN进行故障分支的识别。

3.1 故障定位ANN模型的设计与训练

选择取用自然频率个数以故障馈出线路分支的行波路径组合计,图2中故障馈出线路的故障行波分支组合数为6,再考虑噪声等因素的影响,多取用2个自然频率。提取量测端M的电压故障行波的自然频率及其幅值作为故障定位ANN的输入向量。由上述分析可知,第1层神经网络的输入样本为自然频率向量p1=[fn1,fn2,fn3,fn4,fn5,fn6,fn7,fn8],输出为y1=df,即故障点的距离。第2层神经网络的输入样本为向量p1所对应的幅值向量p2= [En1,En2,En3,En4,En5,En6,En7,En8],输出向量分别为y21=[1,2]和y22=[3,4]。当输出结果分别1,2,3和4时,表示故障点分别位于分支线路L12,L15,L13和L14上。

仍采用图2所示配电网模型,沿馈出线路选取故障点,每200 m步长仿真一次故障,其中故障过渡电阻Rf=0Ω,故障初始相角取90°。针对上述故障条件进行仿真,采样频率为1 MHz,数据时窗长度为5ms,提取对应的自然频率分布中幅值较大的8个频率值及其幅值作为ANN的输入向量。

故障测距模型采用BP神经网络,本文采用含有两层隐含层的神经网络[19-22]。其传递函数均为tansig(),输出层传递函数为logsig(),构建故障定位和分支识别ANN,其中故障定位ANN隐含一层和隐含二层的节点数分别为20 和15,分支识别ANN隐含一层和隐含二层的节点数分别为15和8。神经网络训练算法选用自适应学习速度算法,最大训练次数选为5 000次,目标函数误差设定为e-5。

3.2 故障定位方法实现流程

综上分析,基于自然频率的辐射状配电网分层分布式ANN故障定位方法流程如图8所示。

4 仿真验证与适应性分析

4.1 仿真验证

由故障定位ANN和故障分支识别ANN共同组成分层分布式多分支辐射网故障测距模型。对不同故障初始相角的金属性故障条件进行了仿真验证,得到测试结果如表2所示。

从表2可以看出,基于自然频率的辐射状配电网分层分布式ANN学习效率好、收敛速度快、定位准确、分支识别正确。

4.2 方法适应性分析

为了验证基于自然频率的多分支配电网故障定位方法在不同故障条件下的适应性,讨论了过渡电阻、故障初始相角、杂散电容及电弧性故障对其自然频率的影响。

4.2.1 故障过渡电阻与故障初始相角

现设图2 所示馈出线路的分支L13上距离节点B2km的f点发生单相接地故障,故障初始相角为90°,采样频率为1 MHz。故障过渡电阻分别为0Ω 和20Ω,量测端M检测到的暂态电压自然频率分布如图9所示。

由图9可以看出,随着过渡电阻的增大,故障行波的自然频率幅值逐渐降低,过渡电阻在一定范围内,不会引起自然频率的偏差。

同样,假设在故障初相角分别为90°和60°情况下f点发生单相接地金属性故障,量测端M检测到的暂态电压自然频率分布如图10所示。可以看出,随着故障初始相角的减小,故障行波的自然频率幅值不断降低,但自然频率基本没有发生偏差。

由上述分析可知,虽然故障初相角和故障过渡电阻不影响自然频率的大小,但是它会影响自然频率的幅值,会导致在弱故障情况下故障分支识别失效。

4.2.2 母线系统杂散电容

母线系统杂散电容CE直接影响着故障行波在母线处的折反射系数。现改变母线对地杂散电容,分别设置为0.000 1μF和0.01μF,配电网末端降压变压器对地杂散电容保持不变,量测端M检测到的暂态电压自然频率分布如图11所示。可以看出,当母线系统杂散电容从0.000 1μF增加至0.01μF时,自然频率幅值逐渐增大,且自然频率发生偏差。因此母线系统杂散电容的大小是影响故障行波所形成的自然频率分布的一个因素。

4.2.3 电弧性故障

配电网单相电弧性故障与金属性接地故障相比,电弧故障情况下该过程内会增加大量的谐波分量,因此有必要对其故障行波形成的自然频率分布的影响进行分析。在图2中,设f点发生单相电弧性故障,得到故障量测端零序电压如图12所示。

同样,对故障后5ms的零序电压进行FFT,得到其自然频率分布如图13所示。与稳定型故障相比,电弧性故障电压行波形成的主自然频率个数将增加。可见,对于电弧故障的自然频率定位方法有待进一步研究。

5 结论

1)在配电网始端可测条件下,不同分支发生故障时,其故障电压行波经由不同分支组合的传播路径到达母线侧量测端,由量测端获得的故障暂态电压的自然频率及其幅值分布亦不相同。故障行波的传播路径和自然频率之间存在着映射关系,故障暂态电压的自然频率分布含有故障距离信息,自然频率及其幅值分布含有故障分支信息。

2)当故障发生在主干某段且无分支时,利用自然频率分布作为故障定位ANN的输入样本属性,进行故障定位。当故障发生在主干某段有分支时,则进一步利用自然频率对应幅值作为故障分支识别神经网络的输入样本属性,实现故障分支识别。分层分布式ANN故障定位模型学习效率高、收敛快、测试效果好。

3)此方法主要针对强故障模态下稳定型故障进行故障定位,而对于弱故障模态下的故障分支识别及电弧性故障有待进一步研究。

摘要：当辐射状配电网不同分支发生故障时,其故障电压行波经由不同分支组合的传播路径到达母线侧量测端,由量测端获得的故障暂态电压的自然频率及其幅值分布亦不相同。不同分支组合的行波传播路径与自然频率及其幅值分布之间存在着映射关系。可利用人工神经网络(ANN)强大的非线性拟合能力来反映此种映射关系,实现辐射状配电网的故障定位及分支识别。利用故障后四分之一工频周期时窗的零序电压自然频率作为分层分布式ANN模型的输入样本,先进行故障定位;再以自然频率对应的幅值作为输入样本,进行故障分支识别,故障距离和故障点所在分支编号作为其输出。大量电磁暂态仿真表明,该方法有效。