0 引 言

经济的快速发展使得社会生活对电力的需求急剧增加。直流输电以其传送容量大、线路损耗小、调节快速、运行可靠等优点[1],逐渐开始应用于社会生活中。随着电力系统规模的不断扩大,电力系统短路电流水平将不断提升。其中,直流牵引供电系统,短路电流可以在10 ms内到达120 kA[2];船舶系统,短路电流可以在4 ms内到达110 kA[3]。短路电流水平已经成为制约直流输电系统安全稳定运行的主要技术瓶颈之一。研究表明,直流断路器在电流上升阶段进行开断,能够有效地限制短路电流水平[4]。这也给直流短路电流的快速识别和开断控制提出了更高的要求。

本文提出了利用FIR滤波器和DDL保护算法的直流短路电流快速识别方案,研制了相应的微机直流短路电流快速识别装置。

在党的组织机构设置上，李达主编的《共产党》月刊发表的《共产党同它的组织》一文中详细介绍了布尔什维克党的组织，特别是党支部的组织情况，强调“在苏维埃各机关，实业界，合作社，职工联合会，乡村和军队内，须处处组织共产党的团体”。苏维埃的各机关，实业界的一切部门工厂、铁路、商店及职工联合会，应“当组织共产党支部”，乡村以一村落或几个村落的党员建立党支部，并在大的地区成立党的区域委员会，在红军中，党支部则“须在每排每连中组织”。党的支部委员会和区域委员会由选举产生。支部要维护党的声誉，执行上级党组织的决定，定期召开会议，向党员解释党的决议，组织党员学习，“讨论政局形势”和“党中问题”，教育和监督党员。

1 DDL保护算法

DDL保护算法是在基于电流上升率和电流瞬时值的基础上增加了时间变量,有效地弥补了单纯依靠电流上升率极易受到噪声干扰的缺陷和单纯依靠电流瞬时值或有效值耗费时间较长的问题,是一种能够识别近端故障和远端故障,识别速度快、准确性高的保护算法[5-6]。

1.1 基本原理

DDL保护采用电流上升率与电流增量特征量,分别设置延时将两种方法结合。电流上升率为启动与返回判据,电流增量与延时,并相配合作为故障判据,形成di/dt+ΔI和di/dt+ΔT保护。保护装置不断监测电流I及其电流变化率di/dt。当电流变化率di/dt>E,保护启动;当电流变化率di/dt<F,保护返回。

1.1.1 DDL+ΔI保护原理

DDL+ΔI保护原理图如图1所示。DDL+ΔI保护启动后,在延时Tmax时间内,检测到电流增量ΔI>ΔImax的时间大于t_ΔImax,DDL+ΔI保护动作。若保护出口动作前检测到电流上升率di/dt<F,整个保护返回,参数清零。DDL+ΔI保护适用较近距离的短路故障。

图1 DDL+ΔI保护原理

1.1.2 DDL+ΔT保护原理

DDL+ΔT保护原理图如图2所示。DDL+ΔT保护启动后,当检测到延时Δt>Tmax,同时电流增量ΔI>ΔImin,DDL+ΔT保护动作。若在保护出口动作前检测到电流上升率di/dt<F,整个保护返回,参数清零。DDL+ΔT保护适用远端短路故障。

图2 DDL+ΔT保护原理

1.2 DDL保护程序设计

DDL保护算法通常采用电流增量作为保护判定阈值。为简便起见,本文并没有采用电流增量作为判别标准,而是采用了电流的绝对幅值代替。这样做的好处是,可以根据实际系统的容量来确定DDL保护中各参数的取值,使得应用更加简单方便。短路电流识别与开断控制装置不断监测主回路电流幅值I和电流变化率di/dt。当电流变化率di/dt>E时,DDL+ΔI保护和DDL+ΔT保护同时启动,任一保护满足动作阈值则立刻动作,动作完成后,所有变量值清零。

DDL保护程序流程图如图3所示。由图3可见,若电流上升率di/dt一直保持在返回整定值F之上(di/dt>F),在延时Tmax过程中,DDL+ΔI保护检测到电流幅值I达到保护整定值Imax,并且若电流幅值I高于参数Imax的时间大于或者等于保护延时时间t_Imax,则DDL+ΔI保护动作;若电流上升率di/dt小于返回整定值F,则DDL+ΔI保护返回。在DDL+ΔT保护中,检测到延时时间Δt大于ΔT保护中的延时整定值Tmax,同时电流幅值I高于整定值Imin,则DDL+ΔT保护动作;若电流上升率di/dt小于返回整定值F,则DDL+ΔT保护返回。

代表不满意率2.4%，数字虽小，却折射出了代表建议办理工作中的一些问题。为更加真实地了解代表建议的承办情况和代表满意度，区人大常委会联合各街镇人大集中开展 “回头看”，并建立健全代表建议办理考核奖惩办法，从办理时限、办理质量、办理结果等方面对承办单位进行统一考核，戴上“紧箍”。从“回头看”的情况看，7人次对代表建议办理结果说了“不”，区政府随之开展了建议“再办理、再反馈”活动，对存在的问题积极整改落实，并向人大代表解释说明。在听取区政府专项工作汇报时，孙德顺说：“我们不能只看满意率，更要对这2.4%的不满意率有着清醒的认识，要坚持实事求是的态度做好代表建议办理工作。”

小磨河水利工程项目专门成立水土保持监测组，全面系统地采集了水保建设动态监测影像和数据，运用多种统计调查方法和监测法对影响水土流失的主要因子设立监测点。全面确保了水土保持监测工作的顺利开展。该主体工程从2014年开工到2017年10月完善水保设施期间，做到了不定期巡查或检查，并在雨季、植被恢复期增加监测频次。确保了三年多的施工过程中未发生水土流失危害事件。

2 基于分布式算法的FIR数字滤波器

DDL算法实现了对短路电流的准确快速识别,而基于分布式算法的FIR数字滤波器则为短路电流的快速识别提供干净的短路电流。

2.1 FIR数字滤波器

FIR数字滤波器是一种根据有限样本数据和不同抽头权重的数字滤波器。可表示为

图3 DDL保护流程图

(1)

式中: bk——抽头权重;

3.1.2 试验结果

定义则

针对此类业务，纳税人只有选择了简易计税方法才可以按差额计税。如果纳税人选择一般计税方法，就不能按差额计税，只能以全部价款和价外费用为销售额，按照规定计算缴纳增值税。

根据信号与系统的相关知识,式(1)能够被看作输入信号与单位冲击响应h[n]的卷积,

(2)

根据文献[7],当h[n]满足式(3)时,FIR滤波器具有线性相位分布:

(3)

当M不同时(奇数或偶数),输出y[n]具有不同的表达式:

(4)

其中,M是奇数。

3.1.1 试验线路

(5)

其中,M是偶数。

M为奇数和偶数时的信号流图分别如图4和图5所示。由图4、图5可知,当M为奇数时需要(M+1)/2个乘法器;当M为偶数时需要M/2+1个乘法器。

图4 当M为奇数时的信号流图

图5 当M为偶数时的信号流图

2.2 分布式算法

直流断路器开断试验原理图如图14所示。图14中电感L和电容C是振荡回路的电容和电感,振荡周期约为9.1 ms,高速机械开关与电容C1、电感L1和晶闸管VT1并联组成直流断路器。

以M为奇数分析,定义A[n,k]=x[n-k]+x[n-M+k],式(1)可以表示为

(6)

M——滤波器的阶数。

(7)

对于一个设计好的FIR滤波器而言,fb 的取值只与输入向量{Ab[n,k]},k=0,1,2,…,(M-1)/2有关。对于不同的b,fb 最多具有2(M+1)/2个不同的取值。因此,如果在计算之前能够将这些数值预先存储在存储单元中,则后续的计算操作中就只需用查表法进行查找,并通过二进制移位的方法进行计算。在这个过程中大大减少了运算过程对乘法器等硬件资源的依赖,并且提高了运算的速度。

基于分布式算法的查找表示意图如图6所示。当M增加时,查找表所需要的存储单元呈指数性增加。因此,提出了一种基于分块分布式算法的查找表,减小数据的长度能够有效地降低查找表的存储规模。一种数据长度分块为2部分的分布式算法查找表示意图如图7所示。

②综合类。具有一定的空间定位能力，比较规范性的区域规划。综合策略类规划的特点是内容系统全面，既有区域社会经济发展战略研究的内容，又有各个部门、各个系统完整的经济建设空间布局规划的内容，对水资源的配置和使用有一定的说明，在其水资源专项规划中内容较为详尽。

图6 基于分布式算法的查找表示意图

图7 长度分块为2部分的分布式算法查找表示意图

2.3 仿真与试验测试

2.3.1 滤波器设计

(2)在酸性条件下,当NaNO2与KI按物质的量1∶1恰好完全反应,且I-被氧化为I2时,产物中含氮的物质为____(填化学式)。

设计参数如下:采样率为200 kHz;截止频率为2 000Hz;滤波器阶数为63;群延时时间为124 μs;采用MATLAB的FDA tool,可以直接得到FIR滤波器的幅频响应。FIR滤波器量化系数和原系数幅频特性曲线对比图如图8所示。

图8 FIR滤波器量化系数和原系数幅频特性曲线对比图

2.3.2 仿真分析与试验测试

通过仿真和试验,时域原始短路电流信号如图9所示;MATLAB和Modelsim滤波后的时域信号如图10所示。

老傣文文献的内容非常广泛，按总体涉及的学科角度，大略可分为哲学历史类(如《论傣族诗歌》《加都沙罗》等)、法律法规类(如《芒莱法典》《领主法律大典》等)、佛教经典类(如《三藏经》《尼滩龙》等)、文学艺术类(如《布桑改和雅桑改》《厘奉》等)、语言文字类(如《波腊纳坦》《木腊沙刹钠革》等)、天文历法类(如《巴嘎等》《呼啦》等)、医药医理类(如《档哈雅》等)、政治经济类(如《泐史》等)、农田水利类(如《宣慰田、头人田及收租清册》等)。

图9 时域原始短路电流信号

由图9和图10可知,基于分布式算法的FIR滤波器滤波效果显著,能够有效滤除电流信号中的杂波。

直流系统采用多相整流,其干扰波形主要来源于直流波形的纹波,频率和有效波形比较接近,干扰幅值大。海明窗的主瓣宽度与汉明窗相同,但是旁瓣幅度更小,因此海明窗更加符合设计要求。

由图10可见,MATLAB和Modelsim仿真的结果几乎没有差别。这表明12位量化时所产生的误差几乎可以忽略不计。

图10 MATLAB和Modelsim滤波后的时域信号

正式故障识别系统的主芯片资源利用情况,如表1所示。由表1可知,分布式算法能够有效地减少对乘法器等硬件资源的利用情况,但是会增加对存储单元的使用。

普及私播课模式主要是指对于社会学习者而言，提高其学习门槛，通过设定一定的学习条件，保证学习质量。这种模式对于常规慕课的可持续发展和商业慕课的持续运作均有保证。

表1 EP4CE15F17C8N的资源利用率

硬件资源原始算法分布式算法存储单元0/516096(0%)262144/516096(51%)乘法器56/112(50%)0/112(0%)

3 试验测试

3.1 DDL保护试验测试

本文所用的DDL保护算法采用了DDL+ΔI和DDL+ΔT两种方法。试验测试时模拟不同上升率和幅值的短路电流,使得短路条件仅满足于上述两种方法中的一种,对整个系统的响应进行测试。

x[n-M+k])

DDL保护功能测试原理图和实物图如图11所示。试验装置使用的是直流短路电流模拟装置。测试系统的电压为250 V,试验电流3 000～6 000 A,时间常数10 ms;霍尔电流传感器量程为10 000 A/4 V,供电电压±15 V;通过改变阻抗柜ZLR-30-2和ZLR-10-2的阻抗,对不同上升率和幅值的短路电流进行模拟。保护动作时输出700 μs、24 V脉冲信号触发晶闸管动作。将脉冲信号作为输出信号。DDL保护算法试验参数设置如表2和表3所示。

图11 DDL保护功能测试试验原理图和实物图

表2 DDL+ΔI保护试验参数

参数数值保护返回保护动作平均上升率/(kA·ms-1)0.4250.500电流幅值/kA4.255.00E/(kA·ms-1)0.750.75F/(kA·ms-1)0.50.5Imax/kA2.02.0t_Imax/ms2.51.5Imin/kA5.05.0Tmax/ms4.04.0

表3 DDL+ΔT保护试验参数

参数数值保护返回保护动作平均上升率/(kA·ms-1)0.5750.600电流幅值/kA5.756.00E/(kA·ms-1)0.750.75F/(kA·ms-1)0.50.5Imax/kA5.05.5t_Imax/ms1.01.0Imin/kA2.02.0Tmax/ms5.04.5

x[n]——二进制输入变量;

DDL+ΔI和DDL+ΔT保护试验结果如图12、图13所示。试验测试表明,当系统中通过的电流符合基于DDL的短路电流识别的判别条件时,短路电流识别与开断控制装置能够准确地发出动作信号;当电流不满足其判别条件时,短路电流识别与开断控制装置不会发出动作信号,没有发生误判断和误操作。

图12 DDL+ΔI保护试验结果图

图13 DDL+ΔT保护试验结果图

3.2 试验开断测试

直流短路电流识别和开断控制装置不仅要能够快速识别短路故障,而且要可靠控制断路器各电力电子器件通断,切除短路故障。这也是直流短路电流识别与开断控制装置的最终实现目标。

3.2.1 试验线路

假定x[n]是一个具有B+1位的二进制变量,则

图14 直流断路器开断试验原理图

试验参数设置:电容C充电电压为300 V,短路电流峰值为6.6 kA,直流断路器转移支路反向预充电电容C1电压为600 V,容值为0.5 mF,电感L1为13 mH。本试验选择1 kA/V档位的罗氏线圈对电流进行检测。考虑到高速机构的延时性,当短路电流识别和开断控制装置检测到满足动作阈值时,应首先导通VT0,200 μs后控制晶闸管VT1导通。DDL保护算法试验装置参数设置如表4所示。

表4 DDL保护开断测试参数

E/(kA·ms-1)F/(kA·ms-1)Imax/kAt_Imax/μsImin/kATmax/μs424.81604.0500

3.2.2 开断测试结果

直流断路器开断试验曲线如图15所示。由图15可见,电流信号首先满足DDL+ΔI保护的幅值整定值Imax,经过延时Δt1后,首先触发晶闸管VT0动作,随后经延时Δt2后触发转移支路中的晶闸管VT1动作。此时主回路电流i1逐渐减小,支路电流i2逐渐增大。当主回路电流完全转移至支路时,触头打开,完成分断。其中Δt1为124 μs,表示FIR滤波器的群延时时间;Δt2为160 μs。因此总的故障判别时间为284 μs。

另外，有研究表明，学生的学习效果与课堂上回答问题的多少有一定关系。因此，从教学公平的角度看，教师在课堂提问时应该让每位学生都有相对平等的回答机会，以促使所有学生均能积极思考、不断提高。还有，教师最好也不要总是让知识水平一般的学生回答相对所有人都认为比较简单的问题，因为长此以往，可能会使他们形成教师已经降低了对他们的要求、对他们不信任的心理暗示，这种暗示会进一步引发他们的自我否定以及潜意识里的对数学学习的抵制，从而更加不利于他们的数学学习。

图15 直流断路器开断试验曲线

试验测试表明,直流断路器短路控制时序满足开断要求,使得触头在电流过零的时刻打开;短路电流识别与开断控制装置识别短路电流时间小于300 μs,并且能够可靠控制直流断路器各电力电子器件通断,实现短路电流切除。

4 结 语

本文提出并实现了一种直流短路电流快速识别装置。该装置由FIR滤波器提供干净的短路电流,由DDL保护算法对短路条件进行判定,并且能够根据不同短路环境设置短路触发条件。实际测试表明当短路电流峰值为6.6 kA时,该装置识别短路电流时间小于300 μs。

【参 考 文 献】

[1] 赵畹君.高压直流输电工程技术[M].北京:中国电力出版社,2004.

[2] 孟飞.地铁直流牵引供电系统馈线保护研究[D].南昌:华东交通大学,2012.

[3] 曹融.船舶综合电力系统短路电流计算与分析[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2013.

[4] 荣命哲,杨飞,吴翊,等.直流断路器电弧研究的新进展[J].电工技术学报,2014,29(1):1-9.

[5] 刘璟.地铁直流供电保护系统保护算法的研究[J].计算机测量与控制,2007,15(1):71-72,96.

[6] 喻乐.城市轨道交通供电系统建模与直流馈线保护的研究[D].北京:北京交通大学,2012.

[7] OPPENHEIM A V,SCHAFER R W,BUCK J R.Discrete-Time Signal Process[M].2nd edtion.Xi’an:Xi’an Jiaotong University Press,2001.