二次谐波涌流制动的实例分析与方法改进

二次谐波的产生及其解

§2.3 二次谐波的产生及其解 二次谐波或倍频是一种很重要二阶非线性光学效应，在实践中有广泛的应用，如Nd:YAG激光器的基频光(1.064μm)倍频成0.532νm绿光，或继续将0.532μm激光倍频到0.266μm紫外区域。 本节从二阶非线性耦合波方程出发，求解出产生的二次谐波光强小信号解，并解释相位匹配对二次谐波产生的影响。 2.3.1 二次谐波的产生 设基频波的频率为，复振幅为；二次谐波的频率为，复振幅。由基频波在介质中极化产生的二阶极化强度，辐射出的二次谐波场所满足的非线性极化耦合波方程 (2.3.1-1) (2.3.1-2)注意简并度， (2.3.1-3)波矢失配量， (2.3.1-4) 写成单位矢量（光波的偏振方向或电场的振动方向）和标量的乘积形式，基频光场可能有两种偏振方向，即，两种偏振方向可以是相互平行也可以是相互垂直，并有 (2.3.1-5) 基频波与产生的二次谐波耦合产生的极化场强度，辐射出基频光场满足的非线性极化耦合波方程。 (2.3.1-6) (2.3.1-7) (2.3.1-8) 如果介质对频率为的光波都是无耗的，即远离共振区，则都是实数。 进一步考虑极化率张量的完全对易对称性和时间反演对称性可以证明： (2.3.1-10) 二次谐波的耦合波方程组为: (2.3.1-11) (2.3.1-12) 2.3.2 二次谐波的小信号解

图1 倍频边界条件 1、小信号解 在小信号近似下，基频波复振幅不随光波传输距离改变， (2.3.2-1)并由边界条件，对二次谐波的耦合波方程(2.2.1-12)积分得： (2.3.2-2)二次谐波的光强为： (2.3.2-3)利用有效倍频系数(有效非线性光学系数) (2.3.2-4) 和函数定义， (2.3.2-5) 以及 (2.3.2-6)得到小信号近似下的二次谐波解 (2.3.2-7) 小信号近似下倍频效率： (2.3.2-8)倍频效率正比于基频光束功率密度，输出倍频光强是基频波光强的平方。同时由曼利——罗关系，在产生一个二次谐波光子的同时，要湮灭两个基频波光子。转换效率正比于倍频系数的平方，即与正比于有效极化率系数的平方。 2、二次谐波解的讨论 定义相位匹配带宽：由二次谐波光强最大值一半处的宽度，定义允许的相位失配量 (2.3.2-9)定义相干长度：如果相位失配量，使倍频光强单调增长的一段距离为相干长度 (2.3.2-10)由上面的讨论知，在小信号近似下，为获得高的倍频效率，首先应满足相位匹配条件，并且选用有效倍频系数大和较长的晶体，尽可能增强基频光的强度。 §2.3.3 二次谐波的大信号解（基频波存在损耗） 产生二次谐波的耦合波方程为 (2.3.3-1)讨论在相位匹配条件下，即，此时基频波和二次谐波的折射率相等，如果基频波存在损耗，

倍频效应二次谐波

倍频现象的理论解释线性光学效应的特点：出射光强与入射光强成正比；不同频率的光波之间没有相互作用，没有相互作用包括不能交换能量；效应来源于介质中与作用光场成正比的线性极化。 非线性光学效应的特点：出射光强不与入射光强成正比（例如成平方或者三次方的关系）；不同频率光波之间存在相互作用，可以交换能量；效应来源于介质中与作用光场不成正比的非线性极化。 倍频效应是非线性的光学效应，当介质在光波电场的作用下时，会产生极化。设P是光场E在介质中产生的极化强度。 对于线性光学过程：P=ε0χE 对于非线性光学过程：P可以展开为E的幂级数： ε=ε0χ(1)E+ε0χ(2)E2+ε0χ(3)E3+...ε0χ(ε)Eε+… 其中：ε(1)=ε0χ(1)E，ε(2)=ε0χ(2)ε2，ε(3)=ε0χ(3)ε3，…，ε(ε)= ε0χ(ε)εε分别为线性以及2,3，…，n阶非线性极化强度。χ(ε)为n阶极化率。 正是这些非线性极化项的出现，导致了各种非线性光学效应的产生。而倍频效应，就是由其中的二阶极化强度ε(2)所导致产生的： ε??[εε?ε???? ?ε???? ]+c.c. 设光场是频率为ε、波矢为ε???? 的单色波，即：ε=1 2 ε0ε(2)ε2???[2εε?2ε???? ?ε???? ]+c.c. 则ε(2)=ε0χ(2)ε2中将出现项：1 4

该极化项的出现，可以看作介质中存在频率为2ε的振荡电偶极矩，它的辐射便可能产生频率为2ε的倍频光。 介质产生非线性极化：从微观上看，非线性是由原子、分子非谐性所造成的。物质受强光作用后，电子发生位移x，具有位能V(x)，对于无对称中心晶体，与电子位移+x和-x 相对应的位能并不相等，即：V(+X)≠V(-x)，因而位能函数V(x)应该包含奇次项： ε(ε)=1 2 εε02ε2+ 1 3 εεε3+? 相应的，电子与核之间的恢复力为： ε=??ε(ε) ?ε =?(εεε2ε+εεε2+?) 当D>0时，正位移(ε>0)引起的恢复力大于负位移(ε<0)引起的恢复力。如果作用在电子上的电场力是正的，则会引起一个相对较小的位移；反之，则会引起一个相对较大的位移。那么，电场正方向产生的极化强度就比电场反方向产生的极化强度小。这就使得非线性极化的产生。 有了非线性极化，那么，一个给定的强光波电场对应的极化波就是一个正峰值b比负峰值b’小的非线性极化波： 而根据傅里叶分析，任何一个非正弦的周期函数，都可以分解成角频率为ε、2ε、3ε、…的正弦波。所以强光波电场在介质中引起的非线性极化波，可以分解成为角频率为ε的基频极化波，角频率为2ε的二次谐频极化波，以及常值分量等成分。而其中角频率为2ε的二次谐波，就是倍频光。

继电保护原理》第二次作业答案

《继电保护原理》第二次作业答案 一、单项选择题。本大题共20个小题，每小题 2.0 分，共40.0分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.电磁型电流继电器的动作条件是( C ) A.M ≥M m?? dc B.M ≥M th????????? dc C.M ≥M m+ M th??????? dc? D.M ≥ M m?+2M th dc 2.电流继电器返回系数是指返回电流和动作电流的比值。为保证电流保护较高的 动作( C )，要求有较高的返回系数。 A.选择性 B.速动性 C.灵敏性 D.可靠性 3.电流保护进行灵敏度校验时选择的运行方式为系统( B )? A.最大运行方式 B.最小运行方式 C.正常运行方式 D.事故运行方式 4.灵敏度过低时，则在最不利于保护动作的运行方式下，可能使保( B )。 A.误动 B.拒动 C.速动性受影响 D.可靠性受影响 5.Y/ -11变压器后( D )相故障时, 三继电器方式动作灵敏度提高1倍。? A.BC B.ABC C.CA D.AB 6.电流速断保护定值不能保证( B )时，则电流速断保护要误动作，需要加装方 向元件。? A.速动性 B.选择性 C.灵敏性 D.可靠性

7.大电流接地系统单相接地短路时保护安装处的零序电流、电压之间的相位差由 其(?B?)零序阻抗角决定，与故障点位置无关。 A.线路的 B.背侧的 C.相邻变压器的 D.相邻线路的 8.一般零序过电流(零序III段)保护的动作时间( A )单相重合闸的非同期时间， 因此可以不考虑躲非全相运行时的最大零序电流。 A.大于 B.小于 C.等于 D.接近 9.在给方向阻抗继电器的电流、电压线圈接入电流电压时，一定要注意不要接错 极性，如果接错极性，会发生方向阻抗继电器(?C )的后果。 A.拒动 B.误动 C.正向故障拒动或反向故障误动 D.损坏 10.距离 III 段的灵敏度校验应按分支系数K fz 为最大的运行方式来确定，目的是为了保证保护的(?C?)。 A.速动性 B.选择性 C.灵敏性 D.可靠性 11.反应接地短路的阻抗继电器，如果U J =U A ，则 I J =(?C )。 A.I A B.I A -I C.I A -K3I D.3I 12.对于三段式距离保护，当线路故障且故障点位于保护 I 段范围内时，阻抗元件 的启动顺序是(?C?)。? A.Ⅰ段?Ⅱ段?Ⅲ段 B.Ⅲ段?Ⅱ段?Ⅰ段 C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段同时 D.任意顺序 13.对于双侧电源系统，由于故障时两侧电流的相位不同，如果故障点的短路电流 I d 超前流过保护的电流 I d1 ，则保护的(?C )。? A.测量阻抗减小

次谐波的产生原理

在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。 在实际的供电系统中，由于有非线性负荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流。任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。谐波频率是基频的整倍数，例如基频为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第三十次谐波组成。 有几个常见多发的问题是由谐波引起的：电压畸变、过零噪声、中性线过热、变压器过热、断路器的误动作等。 ①电压畸变：因为电源系统有内阻抗，所以谐波负荷电流将造成电压波形的谐波电压畸变(这是产生"平顶"波的根源)。此阻抗有两个组成部分：电源接口(PCC)以后的电气装置内部电缆线路的阻抗和PCC以前电源系统内的阻抗，用户处的供电变压器即是PC C的一例。 由非线性负荷引起的畸变负荷电流在电缆的阻抗上产生一个畸变的电压降。合成的畸变电压波形加到与此同一电路上所接的全部其他负荷上，引起谐波电流的流过，即使这些负荷是线性的负荷也是如此。 解决的办法是把产生谐波的负荷的供电线路和对谐波敏感的负荷的供电线路分开，线性负荷和非线性负荷从同一电源接口点开始由不同的电路馈电，使非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。 ②过零噪声：许多电子控制器要检测电压的过零点，以确定负荷的接通时刻。这样做是为了在电压过零时接通感性负荷不致产生瞬态过电压，从而可减少电磁干扰(EM I)和半导体开关器件上的电压冲击。当在电源上有高次谐波或瞬态过电压时，在过零处电压的变化率就很高且难于判定从而导致误动作。实际上在每个半波里可有多个过零点。 ③中性线过热：在中性点直接接地的三相四线式供电系统中，当负荷产生3N次谐波电流时，中性线上将流过各相3N次谐波电流的和。如当时三相负荷不平衡时，中性线上流经的电流会更大。最近研究实验发现中性线电流会可能大于任何一相的相电流。造成中性线导线发热过高，增加了线路损耗，甚至会烧断导线。 现行的解决措施是增大三相四线式供电系统中中性线的导线截面积，最低要求要使用与相线等截面的导线。国际电工委员会(IEC)曾提议中性线导线的截面应为相线导线截面的200%。 ④变压器温升过高：接线为Yyn的变压器，其二次侧负荷产生3N次谐波电流时，其中性线上除有三相负荷不平衡电流总和外，还将流过3N次谐波电流的代数和，并将谐波电流通过变压器一次侧流入电网。解决上述问题最简单的办法是采用Dyn接线的变压器，使负荷产生的谐波电流在变压器△形绕组中循环，而不致流入电网。 无论谐波电流流入电网与否，所有的谐波电流都会增加变压器的电能损耗，并增加了变压器的温升。 ⑤引起剩余电流断路器的误动作：剩余电流断路器(RCCB)是根据通过零序互感器的电流之和来动作的，如果电流之和大于额定的限值它就将脱扣切断电源。出现谐波时RCC B误动作有两个原因：第一，因为RCC B是一种机电器件，有时不能准确检测出高频分量的和，所以就会误跳闸。第二，由于有谐波电流的缘故，流过电路的电流会比计算所得或简单测得的值要大。大多数的便携式测量仪表并不能测出真实的电流均方根值而只是平均值，然后假设波形是纯正弦的，再乘一个校正系数而得出读数。在有谐波时，这样读出的结果可能比真实数值要低得多，而这就意味着脱扣器是被整定在一个十分低的数值上。 现在可以买到能检测电流均方根值的断路器，再加上真实的均方根值测量技术，校正脱扣器的整定值，便可保证供电的可靠性。

比率制动系数 二次谐波制动系数

谐波制动系数是指二次（或五次）谐波电流与基波（工频）电流的比值，比值超过设定值（谐波制动系数）就闭锁差动保护 差动保护由于要考虑各种因素产生的不平衡电流，故灵敏度受到一定的影响。而不平衡电流的大小与外部短路时的穿越电流有关，穿越电流越大，不平衡电流也越大。所以在差动保护中引入一个能够反映穿越电流大小的制动电流，使保护的动作电流随着制动电流的增大而增大，从而具有了制动特性。而制动系数是动作电流与制动电流的比值 现在的差动保护多数采用比率制动特性，制动电流具体大小有不同的取值方法，并且发电机、变压器和线路差动保护的制动电流的选取方法均有不同的考虑 穿越电流是指从电气元件的一侧流入再从另一侧流出的电流。 个人意见制动系数K=△Id/△Ir，是动作电流变化量与制动电流变化量的比值 制动电流=主变各侧电流有效值的和 每个不同的厂家都有自己的定义,二次谐波电流与动作电流的比值为二次谐波制动系数 一般取0.15 没有小于0.15的，也没有大于0.20的，一般后者居多 用户可以在0.15~0.25间先做5次空载合闸试验……或用谐波分析仪确定主变压器的励磁涌流中二次谐波含量比，并作为二次谐波制动比定值的整定依据 一般取0.15~0.20之间！如果小于0.15那有可能会造成保护拒动，大于0.20可能会误动新投变压器可以在0.20做5次空载合闸试验，如误动则进行调整到0.18，最低不要低于0.15。做空载试验来测量，是最好的办法 谐波制动系数取小些，则变压器空充时（或外部故障切除后电压重建时）能更好地正确闭锁差动保护。但是当内部故障时，故障瞬间电流含有多次谐波分量（包括二

次谐波），较小的谐波制动系数会延迟差动保护的动作时间。 反之正相反，若取较大的谐波制动系数，在内部故障时差动保护动作较迅速，但空载充电（或外部故障切除后电压重建时）差动保护较易误动。 说白了，就是保护灵敏性和可靠性的矛盾。 通常可取0.15。 在用测试仪测试时可能谐波制动系数误差偏大，我遇到过，后来经过分析发现部分测试仪的百分比是二次谐波与全电量的比值，和保护装置二次谐波与基波的比不同当制动电流变大时，要抬高制动系数一个主要目的就是防止CT饱和。 制动电流大，制动效应增强是正确的制动逻辑，有些自适应的意思。 传统的电磁式差动继电器的制动曲线是类似指数曲线形式的，就有着很明显的这种自适应效应。微机保护方程化特性后，近似用了多段制动来模拟。一般高制动段的起始制动电流整定的较高，防止了很大的穿越性故障电流时的保护误动。而在很大的穿越性电流下，差动回路不平衡电流的一个重要的可能来源就是CT饱和。 差动保护中，CT的铁心饱和特性，铁心的不平衡电流随着电流的增大而增大，所以，为了保护正确动作和提高差动的灵敏度，就需要制动量随着电流的增大逐步增大，这个也可以算是一个自适应保护了 制动电流大，制动效应增强是正确的制动逻辑，有些自适应的意思 装置的‘二次谐波制动系数’固定取为0.15，‘比率差动制动系数’固定取为0.5，‘零差比率制动系数’固定取为0.5。 比例系数是为了抗区外故障TA饱和母线区外故障，可能会引起TA饱和，这时差流较大，设置制动量，提高动作门槛，防止误动 在母差保护中，CT很多，型号、特性不尽相同，在正常运行和外部故障时，不平衡

二次谐波-相位匹配及其实现方法

二次谐波的应用 二次谐波成像是近年发展起来的一种三维光学成像技术，具有非线性光学成像所特有的高空间分辨率和高成像深度，可避免双光子荧光成像中的荧光漂白效应。 此外二次谐波信号对组织的结构对称性变化高度敏感，因此二次谐波成像对于某些疾病的早期诊断或术后治疗监测具有很好的生物医学应用前景. 二次谐波英文名称：second harmonic component 定义：将非正弦周期信号按傅里叶级数展开，频率为原信号频率两倍的正弦分量。 SHG的一个必要条件是需要没要反演对称的介质其次是必须满足相位匹配，传播中的倍频光波和不断昌盛的倍频极化波保持了相位的一致性. 谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。 ＳＨＧ实验装置ＳＨＧ实验装置按二次谐波信号收集方式可分为前向和后向，图２为前向和后向二次谐波产生的实验装置示意图．以图２（ａ）为例：由激光器产生的角频率为的入射基频光，经过物镜聚焦到样品上，产生频率为２的二次谐波，由另一个高数值孔径的物镜收集，滤光片（一般为窄带滤光片）滤掉激发光和可能产生的荧光和其他背景光，再用探测器件（如ＰＭＴ）和计算机系统进行信号的采集、存储、分析和显示．要实现二次谐波微成像需要对以下因素进行最优化考虑：超短脉冲激光、高数值孑Ｌ径的显微物镜、高灵敏度的非解扫面探测器、准相位匹配和具有高二阶非线性的样品Ｊ．激光器：掺Ｔｉ蓝宝石飞秒激光器因具有高重复频率（８０ＭＨｚ）和高峰值功率，单脉冲能量低且町在整个近红外区（７００～１０００ｎｍ）内连续调谐，所以是二次谐波显微成像的理想光源．激光的重复频率对ＳＨＧ也有影响，如果提高激发光的重复频率，激发光的平均功率可相应提高，二次谐波信号也得到增强．物镜：一般情况下，二次谐波主要非轴向发射，即信号收集时必须有一个足够大的数值孑Ｌ径来有效接收整个二次谐波信号．滤光片：为保证所收集的信号为二次谐波信号，必须使用滤光片．一般采用一长波滤光片和窄带滤光片（带宽１０ｎｍ）组合以过滤任何干扰信号．信号收集系统：为尽晕减少二次谐波信号在系统中的损失，提高系统的探测灵敏度，最好采用非解扫（ｎｏｎ．ｄｅｓｃａｎｎｅｄ）的信号．信号收集系统中的主要部件是ＰＭＴ探测器．首先，为收集整个二次谐波信号，需要探测器的接收面足够宽．其次，对于由可调谐Ｔｉ：蓝宝石飞秒激光器，要接收的二次谐波信号处于３５０～５００ｎｍ波段，故可采用双碱阴极光电倍增管．由于激发光波长离探测器的响应区很远，故可有效探Ｎ－－次谐波信号．除了使用不同的滤光片外，二次谐波显微成像和双光子激发荧光显微成像在系统结构上是完全兼容的．已有人成功地将激光扫描共聚焦显微镜改造成双光子系统９，同样，也可以方便的用改造后的系统进行两者的复合成像 二次谐波显微成像技术的发展及其在生物医学中的应用. 细胞膜电压的测量对理解细胞信号传递过程有重要作用. 使用合适的膜染剂进行标记, 通过对染剂分子的二次谐波显微成像, 信号强度变化便能反映膜电压的大小. 近年来, 二次谐波显微成像的一个主要领域, 就是发展具有高时空分辨率及高灵敏度的活细胞中横跨膜电压的光学测量方法. ＳＨＧ成像用于膜电压测量细胞膜电压的测量对理解细胞信号传递过程有重要作用．使用合适的膜染剂进行标记，通过对染剂分子的二次谐波显微成像，信号强度变化便能反映膜电压的大小．近年来，二次谐波显微成像的一个主要领域，就是发展具有高时空分辨率及高灵敏度的活细胞中横跨膜电压的光学测量方法．１９９３年，ＯＢｏｕｅｖｉｔｃｈ等人¨证明，所加电场可强烈地调制ＳＨＧ强度．１９９９年，ＰＪＣａｍｐａｇｎｏ！ａ等人则证明了ＳＨＧ信号随膜电压变化．实验结果表明，激发波长为

二次谐波制动比率差动的原理

二次谐波制动比率差动的原理 摘要：对国内几起微机型主变差动保护误动原因分析，对新建变电站、运行中变电站、改造变电站主变差动保护误动原因，提出了防范措施。 关键词：差动保护；误动；暂态特性；线路纵差保护 电力系统中，主变是承接电能输送主要设备，作为主设备主保护微机型纵联差动（简称纵差或差动）保护，不断改进，还存“原因不明”误动作情况，这将造成主变非正常停运，影响大面积区供电，是造成系统振荡，对电力系统供电稳定运行是很不利。对新建变电站、运行中变电站、改造变电站主变差动保护误动原因进行分析，并提出了防止主变差动误动对策。 1主变差动保护 主变差动保护一般包括：差动速断保护、比率差动保护、二次(五次)谐波制动比率差动保护，哪种保护功能差动保护，其差动电流都是主变各侧电流向量和到，主变正常运行保护区外部故障时，该差动电流近似为零，当出现保护区内故障时，该差动电流增大。现以双绕组变压器为例进行说明。 1.1比率差动保护动作特性 比率差动保护动作特性见图1。当变压器轻微故障时，例如匝间短路圈数很少时，不带制动量，使保护变压器轻微故障时具有较高灵敏度。而较严重区外故障时，有较大制动量，提高保护可靠性。 二次谐波制动主要区别是故障电流励磁涌流，主变空载投运时会产生比较大励磁涌流，并伴随有二次谐波分量，使主变不误动，采用谐波制动原理。判断二次谐波分量，是否达到设定值来确定是主变故障主变空载投运，决定比率差动保护是否动作。二次谐波制动比一般取0.12～0.18。有些大型变压器，增加保护可靠性，也有采用五次谐波制动原理。 1.2差动速断作用 差动速断是较严重区内故障情况下，快速跳开变压器各侧断路器，切除故障点。差动速断定值是按躲过变压器励磁涌流，和最大运行方式下穿越性故障引起不平衡电流，两者中较大者。定值一般取(4～14)Ie。 2主变差动保护误动作原因分析 主变差动保护误动作可能性大小，大致分为新建变电站、运行中变电站、改造变电站三个方面进行说明，这种分类方法并绝对相互区别，便于分析问题时优先考虑现实问题。 2.1新建变电站主变差动保护误动作原因分析

什么是二次谐波。

1.什么是二次谐波？ 答：谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以I区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、1 4，6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为lOOHz，3次谐波则是150Hz。 2.谐波是怎样分类的？ 谐波主要根据频率和相序特性进行分类。 1. 根据频率分类 2次谐波（100Hz）、3次谐波（150Hz）。非工频整数倍的谐波称为间谐波。 2. 根据相序旋转作用分类 根据相序旋转作用可负序谐波、零序谐波、正序谐波三种。分别对应2、3、4次谐波，并依次类推分别对应5、6、7次谐波，8、 9、10次谐波……。其中正序谐波包括基波频率，为正向旋转。 负序谐波为逆向旋转，产生的磁场抵消基波产生的磁场。零序谐波不旋转，但会叠加到三相四线制系统中的中性线上。在三相四线制系统中，一些谐波能够相互抵消，另一些却会相互叠加，致使谐波被放大。 理想情况下，电网电压和电流波形为频率为50Hz（有些国家为60Hz）的正弦波。但是现实情况并非如此，电压和电流波形不是完美的正弦波，这被称为“畸变”。利用傅立叶分析法，这个畸

变的波形可以分解为一系列不同频率的正弦波的叠加，其中序数为1的是我们需要的50Hz（或60Hz）的基波，其余的分量的频率是基波频率的整数倍，这些频率的电能是我们不希望看到的，被称为谐波。 二次谐波就是电网中存在的频率为100Hz（50Hz的2倍）。一般是由冶炼金属的电弧炉产生的。二次谐波的治理是比较复杂的

继电保护理论试题2

集训试卷二 姓名单位得分 题号一二三四五六 分数30 10 24 12 8 16 得分 注意事项：1、答卷必须用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔，不许用铅笔或红笔。 2、本份试卷共6道大题，满分100分，考试时间120分钟。 评卷人得分 一、选择题（每题1分，共30分包含单选、多选） 1、下列关于电力系统振荡和短路的描述哪些是不正确的：（） A．短路时电流、电压值是突变的，而系统振荡时系统各点电压和电流值均作往复性 摆动； B．振荡时系统任何一点电流和电压之间的相位角都随着功角δ的变化而变化； C．系统振荡时，将对以测量电流为原理的保护形成影响，如：电流速断保护、电流 纵联差动保护等。 D．短路时电压与电流的相位角是基本不变的。 2、微机保护一般都记忆故障前的电压，其主要目的是（）。 A．事故后分析故障前潮流 B．保证方向元件的方向性 C．录波功能的需要 D．微机保护录波功能的需要 3、继电保护装置中采用正序电压做极化电压有以下优点( )。 A.故障后各相正序电压的相位与故障前的相位基本不变，与故障类型无关， 易取得稳定的动作特性； B.除了出口三相短路以外，正序电压幅值不为零，死区较小； C.可改善保护的选相性能； D.可提高保护动作时间。 A． 4、线路发生两相短路时短路点处正序电压与负序电压的关系为（）。 A．UK1＞UK2 B．UK1＝UK2 C．UK1＜UK2 5、负序电流整定往往用模拟单相接地短路的方法，因为单相接地短路时负序电流分量为短 路电流的（） A．3倍 B．2倍

C．1/3倍 6、输电线路BC两相金属性短路时，短路电流IBC（）。 A.滞后于C相间电压一线路阻抗角 B.滞后于B相电压一线路阻抗角； C.滞后于BC相间电压一线路阻抗角 D.滞后于A相电压一线路阻抗角； 7、在大电流接地系统中发生接地短路时，保护安装点的3U0和3I0之间的相位角取决于( ) A.该点到故障点的线路零序阻抗角； B.该点正方向到零序网络中性点之间的零序阻抗角； C.该点背后到零序网络中性点之间的零序阻抗角； 8、系统故障时电流互感器磁路的饱和一般（）发生。 A.立即； B.3~5ms后； C.半个周波后； D.一个周波后； 9、双侧电源的输电线路发生不对称故障时，短路电流中各序分量受两侧电势相差影响的是 ( C ) A．零序分量B．负序分量C．正序分量 10、如下图门电路为（）电路 A.延时动作瞬时返回 B.瞬时动作延时返回 C.延时动作延时返回 Usr Usc 0/T 11、双侧电源线路上发生经过渡电阻接地,流过保护装置电流与流过过渡电阻电流的相位 （） A.同相 B.不同相 C.不定 12、由开关场至控制室的二次电缆采用屏蔽电缆且要求屏蔽层两端接地是为了降低（）。 A.开关场的空间电磁场在电缆芯线上产生感应，对静态型保护装置造成干扰 B.相邻电缆中信号产生的电磁场在电缆芯线上产生感应，对静态型保护装置造成干扰 C.本电缆中信号产生的电磁场在相邻电缆的芯线上产生感应，对静态型保护装置造成 干扰 D.由于开关场与控制室的地电位不同，在电缆中产生干扰 13、对于高频闭锁式保护，如果由于某种原因使高频通道不通，则（）。 A．区内故障时能够正确动作 B.功率倒向时可能误动作 C.区外故障时可能误动 作 D.区内故障时可能拒动 14、若取相电压基准值为额定相电压，则功率标么值等于（） A．线电压标么值B．线电压标么值的3倍C．电流标么值D．电流标么值的3倍。 15、在继电保护中，通常用电抗变压器或中间小TA将电流转换成与之成正比的电压信号。 两者的特点是（）。 A．电抗变压器具有隔直（即滤去直流）作用，对高次谐波有放大作用，小TA则不然B．小TA具有隔直作用，对高次谐波有放大作用，电抗变压器则不然 C．小TA没有隔直作用，对高次谐波有放大作用，电抗变压器则不然 16、一台发信功率为10W、额定阻抗为75Ω的收发信机，当其向输入阻抗为100Ω的通道发信时，通道上接受的功率（）。

四川大学微机保护实验报告 实验十二 微机变压器比率差动、谐波制动特性实验

四川大学 实验报告 年级：本科2010级 课程名称：微机保护 指导老师： 任课老师： 学生姓名： 学号： 班级： 二零一三年五月

目录 实验十一微机变压器差动速断 一、实验目的.............................................................................. 错误！未定义书签。 二、实验项目.............................................................................. 错误！未定义书签。 三、实验步骤.............................................................................. 错误！未定义书签。 1、实验接线图..................................................................... 错误！未定义书签。 2、实际接线方法................................................................. 错误！未定义书签。 3、微机变压器差动速断保护的测试................................. 错误！未定义书签。 四、记录实验数据及差动速断动作情况.................................. 错误！未定义书签。 五、实验结果分析...................................................................... 错误！未定义书签。 实验十二微机变压器比率差动、谐波制动特性实验 一、实验目的 (2) 二、实验项目 (2) 三、实验步骤 (2) 1、实验接线图 (2) 2、实际接线方法 (2) 3、微机变压器比率差动保护的测试 (2) 4、微机变压器谐波制动特性的测试 (6) 四、记录实验数据及保护动作情况 (7) 1、比率制动结果 (7) 2、二次谐波制动结果 (7) 五、实验结果分析 (7) 1、比率制动分析 (7) 2、二次谐波制动分析 (8) 六、实验的收获及体会 (8) 附录整定值 (15)

电力系统继电保护课后答案

花了点点时间把课后答案整理了下·这里只是整理了方大神勾的题··没有弄计算题·由于不知道怎么脑残了··居然从第九章开始了··然后又没有找到怎么倒置·将就看哈··如果有错求告知啊·· 好了·骚年们··加油背书吧！！ 第九章 1.试描述装设母线保护的基本原则 当双母线同时运行或母线分段单母线时，供电元件的保护装置则不能保证有选择性地切除故障母线，因此应装设专门的母线保护,具体情况如下： 1）在110KV及以上的双母线和分段单母线上，为保证有选择性地切除任一组（或段）母线上所发生的故障，而另一组（或段）无故障的母线仍能继续进行，应装设专门的母线保护2）110KV及以上的单母线，重要发电厂的35KV母线或高压侧为110KV及以上的重要降压变电所的35KV母线，按照装设全线速动保护的要求必须快速切除母线上的故障时，应装设专用的母线保护。为满足速动性和选择性的要求，母线保护都是按差动原理构成的。 2.简述电流比相式母线保护（P172） 根据母线外部故障或内部故障时连接在该母线上各元件电流相位的变化来实现的。 优点：1.动作条件与幅值无关，因此不要求各电流互感器变化相同。 2，因该保护不受不平衡电流的影响，保护灵敏度较高。 3.简述母线的完全差动保护（P167） 在母线的所有元件上装设有相同变比和特性的电流互感器。 整定计算原则：躲开外部故障时所产生的最大不平衡电流，电流互感器二次回路断线时误动。灵敏度高，选择性好，适用于单母线或双母线经常只有一组母线运行的情况。不能用于双母线系统。 4.断路器失灵保护的作用是什么？（P176） 当故障线路的继电保护动作发出跳闸信号后，断路器拒绝动作时，能够以较短的时限切除同一发电厂或变电所内其他有关的断路器，将停电范围限制到最小。 5.试述判别母线故障的基本方法（P172) 通过二次母线差动保护信号判别。 6.简述对于双母线的母线保护选择故障母线的方法，并加以比较。 ①元件固定连接的双母线电流差动保护 ②母联电流比相式母线差动保护 ③带比率制动特性的电流差动母线保护 ④电流比相式母线保护 比较看书。 第8章 1.发电机有哪些故障和不正常状态？（P134） (1) 可能发生的主要故障：定子绕组相间短路；定子绕组一相匝间短路；定子绕组一相绝缘破坏引起的单相接地；转子绕组（励磁回路）接地；转子励磁回路低励（励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流）、失去励磁。 (2) 主要的不正常工作状态：过负荷；定子绕组过电流；定子绕阴过电压（水轮发电机、

二次谐波相位匹配及其实现方法

二次谐 波的应用 二次谐波成像是近年发展起来的一种三维光学成像技术，具有非线性光学成像所特有的高空间分辨率和高成像深度，可避免双光子荧光成像中的荧光漂白效应。 此外二次谐波信号对组织的结构对称性变化高度敏感，因此二次谐波成像对于某些疾病的早期诊断或术后治疗监测具有很好的生物医学应用前景. 二次谐波英文名称：second harmonic component 定义：将非正弦周期信号按傅里叶级数展开，频率为原信号频率两倍的正弦分量。SHG的一个必要条件是需要没要反演对称的介质其次是必须满足相位匹配，传播中的倍频光波和不断昌盛的倍频极化波保持了相位的一致性. 谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。

ＳＨＧ实验装置ＳＨＧ实验装置按二次谐波信号收集方式可分为前向和后向，图２为前向和后向二次谐波产生的实验装置示意图．以图２（ａ）为例：由激光器产生的角频率为的入射基频光，经过物镜聚焦到样品上，产生频率为２的二次谐波，由另一个高数值孔径的物镜收集，滤光片（一般为窄带滤光片）滤掉激发光和可能产生的荧光和其他背景光，再用探测器件（如ＰＭＴ）和计算机系统进行信号的采集、存储、分析和显示．要实现二次谐波微成像需要对以下因素进行最优化考虑：超短脉冲激光、高数值孑Ｌ径的显微物镜、高灵敏度的非解扫面探测器、准相位匹配和具有高二阶非线性的样品Ｊ．激光器：掺Ｔｉ蓝宝石飞秒激光器因具有高重复频率（８０ＭＨｚ）和高峰值功率，单脉冲能量低且町在整个近红外区（７００～１０００ｎｍ）内连续调谐，所以是二次谐波显微成像的理想光源．激光的重复频率对ＳＨＧ也有影响，如果提

高次谐波的产生及其治理

高次谐波的产生及其治理 一、概述 目前，许多变电所的负荷中含有大量非线性负荷，如整流装置、交-交变频装置、炼钢电弧炉、中频炉、电力机车、交流电焊机、高频电焊机、中频淬火炉、高频淬火炉、计算机的开关电源、带电子镇流器的荧光灯等。供电给这些非线性负荷的系统电压即使为理想正弦波，它们工作时的电流也是非正弦电流。这些非正弦电流波形按傅氏级数可以分解为基波及一系列不同频率和振幅的谐波。谐波频率为基波频率的整数倍时，称为高次谐波；其频率为基波频率的非整数倍时，称为分数谐波或旁频波；其频率低于基波频率时，称为次谐波。谐波电流流经系统中包括发电机、输电线、变压器等各种阻抗元件时，必然产生非正弦的电压降，使交流系统内各点的电压波形也发生不同程度的畸变。电压畸变的程度取决于非线性负荷容量与电网容量的相对比值以及供电系统对谐波频率的阻抗，畸变的电压反过来对整流装置从系统中取用的电流波形又有影响。因而谐波电流和谐波电压是相伴而生、相互影响的。 二、谐波危害 2.1通讯干扰 非线性负荷供电系统产生的谐波对与其邻近的通讯线路产

生静电感应及电磁感应，在通讯系统内产生不良影响。 2.2同步发电机的影响 电力系统中的同步发电机，特别是以非线性负荷为主或以发电电压直接供给非线性负荷的同步发电机，高次谐波对其有较大不良影响。谐波电流引起定子特别是转子部分的附加损耗和附加温升，降低了发电机的额定出力。 2.3对异步电动机的影响 谐波引起电机角速度脉动，严重时会发生机械共振。对电动机的功率因数和最大转矩都有影响。 2.4对电力电容器的影响 由于电容器的容抗和频率成反比，电力电容器对谐波电压最为敏感。谐波电压加速电容器介质老化，介质损失系数tgδ增大，容易发生故障和缩短寿命，谐波电流常易使电容器过负荷而出现不允许的温升。电容器与电力系统还可能发生危险的谐振。此时，电容器成倍地过负荷，响声异常，熔断器熔断，使电容器无法运行。伴随着谐振，在谐振环节常出现过电压，造成电气元件及设备故障或损坏，严重时影响系统的安全运行。 2.5对电缆线路绝缘的影响 对电缆线路，非正弦电压使绝缘老化加速，漏泄电流增大；当出现并联谐振过电压时，可能引起放炮并击穿电缆。 2.6对变压器的影响

电力系统的谐波产生的原因

电力系统的谐波产生的原因电网谐波来自于3个方面： 一是发电源质量不高产生谐波： 发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。 二是输配电系统产生谐波： 输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。 三是用电设备产生的谐波： 晶闸管整流设备。由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。我们知道，晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉整流器，变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流；如果是12脉冲整流器，也还有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，这是最大的谐波源。变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。 电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2 7次的谐波，平均可达基波的8% 20%，最大可达45%。 气体放电类电光源。荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性，可知其非线性十分严重，有的还含有负的伏安特性，它们会给电网造成奇次谐波电流。 家用电器。电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要来源之一。 供电系统的无功补偿及谐波治理 在供电系统中，为了节能降损、提高电压质量和电网经济运行水平，经常采用各种无功补偿装置。近年来，配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、各种电力电子设备以及电

具有比率制动特性的变压器差动保护原理及整定

1比率制动差动保护特性 随着计算机技术在继电保护领域日益广泛的应用，比率制动特性的差动保护作为双圈及三圈变压器的主保护具有动作可靠，实时数据采集、计算、比较、判断等较为方便简单等优点，得到用户的认可。 所谓比率制动特性差动保护简单说就是使差动电流定值随制动电流的增大而成某一比率的提高。使制动电流在不平衡电流较大的外部故障时有制动作用。而在内部故障时，制动作用最小。 J h ■---------- ------------- /--------------------- : 国1 图1中曲线1为差动回路的不平衡电流，它随着短路电流的增大而增大。根据差动回路接线方法的不同，在整定时，通过调整不平衡比例系数使得计算机在实时计算时的ibp最小。 曲线2是无制动时差动保护的整定电流，它是按躲过最大不平衡电流ibpma x来整定的。 曲线3为变压器差动保护区内短路时的差电流，它随短路电流的增大而线性的增大。 曲线4为具有制动特性的差动继电器的差动保护特性。 在无制动时，曲线3与曲线2相交于b点，这时保护的不动作区为ob'，即保护区内短路时的短路电流必须大于ob '所代表的电流值时，保护才能动作。 在有制动时，曲线3与曲线4相交于a点，短路电流只要大于oa'所代表的电流值，保护即能动作。oa'

^2 图2中平行于横坐标的ab段称为无制动段，它是由启动电流和最小制动电流构成的，动作值不随制动电流变化而变化。我们希望制动电流小于变压器额定电流时无制动作用，通常选取制动电流等于被保护变压器高压侧的额定电流的二次值。即：izd=ie/nlh 图2中斜线的斜率为基波制动斜率，当区外故障时短路电流中含有大量生产非周期分量，制动izdo增大，当动作电流idzo大于启动电流时，制动电流和动作电流的交点d必落在制动区内。当区内故障时，差电流即动作电流为全部短路电流，制动电流则为流过非电源侧的短路电流，数值较小，平行于纵、横轴的二直线交点必落在动作区内，差动保护可靠动作。 2比率制动式差动保护的整定 在比率制动式差动保护的整定计算时，通常按以下原则选取： 2.1 icdsd即差动速断电流 当变压器空载投入或变压器外部故障切除后电压恢复时，励磁涌流高达额定 电流的6?8倍，当差动保护电流互感器选择合适时，变压器外部短路流过差动回路的不平衡电流小于变压器空载投入时的励磁涌流。因此，在整定时可只考虑躲过变压器空载投入电网时励磁涌流。在整定时可只考虑躲过变压器空载投入电网时励磁涌流，即： icdsd=（6 ?8）isb/nlh 式中isb ――变压器的额定电流（基本侧）； nlh ――变压器基本侧电流电流互感器的变流比。 2.2 kph即平衡系数 用来对主变各侧因ct变比不同引起的误差进行校正，以变压器副边电流的二次值为基准，将变压器原边电流二次值乘以kph来进行差流判断。 kph=i2 nl/i2nh 式中i2nl ------- 流入保护装置低压侧二次电流； i2nh ――流入保护装置高压侧二次电流。 2.3 icdqd差动启动电流 应躲过变压器最大负荷情况下的不平衡电流，并要保证变压器内部故障时有 足够的灵敏度，一般为0.3?0.4倍的额定电流值。即： icdqd=0.3 ?0.4i2nl 2.4 izd最小制动电流 一般取变压器高压侧额定电流的二次值。 izd=in/nlh

SBN中表面二次谐波产生的非线性扩散机制

Surface second-harmonic generation in Sr0.6Ba0.4NbO3with a nonlinear diffusion mechanism T.H.Zhang,1J.Yang,1,2H.Z.Kang,1,*L.Feng,1J.J.Xu,1C.P.Zhang,1X.K.Ren,1B.H.Wang,1Y.Z.Lu,3F.Jia,1and W.W.Shao1 1Photonics Research Center,The MOE Key Lab of Advanced Technique and Fabrication for Weak-Light Nonlinear Photonics Materials, and Tianjin Key Lab of Photonics Materials and Technology for Information Science,Nankai University,Tianjin300071 2Institute of Military and Traf?c,Tianjin300161 3Literacy Teaching Research of the Shijiazhuang Mechanized Infantry college ?Received18December2005;revised manuscript received13February2006;published10April2006? Surface second-harmonic generation excited by photorefractive surface electromagnetic wave with a diffusion mechanism of nonlinearity has been observed at the surface of the negative c axis of a Sr0.6Ba0.4NbO3?SBN:60?experimentally.The second-harmonic532nm wavelength light is generated by 1064nm laser in a passive guiding manner in the experiment,for the wavelength of the fundamental beam is insensitive to the SBN crystal.The transfer ef?ciency of surface second-harmonic generation is1%/W. DOI:10.1103/PhysRevB.73.153402PACS number?s?:42.65.Hw,42.65.Ky I.INTRODUCTION Surface second-harmonic generation?SHG?is a useful tool for the investigation of material surface properties and surface processes because of its intrinsic sensitivity to the structure and symmetry of material and interfaces.It is ex-tremely sensitive to the surface structure down to atomic scale,such as surface defects,structural inhomogeneity,and adsorbates,etc.1–3 Phase matching is a necessary condition to generate the optical SHG in the noncentrosymmetric crystal.However,as for Sr0.6Ba0.4NbO3?SBN?crystal it is because it has a rela-tively small birefringence of the crystal?n?0.02,which does not allow for birefringence phase matching for wave- lengths lower than2?m.4Quasiphase-matched SHG has been realized in periodically domain-inversed SBN crystal plate induced by an external electric?eld in1997.5Lee et al. have obtained the SHG in the bulk of SBN by illuminating needlelike ferroelectric domains structure,but it is unsuitable for power application because of its diffuse nature.6Later Romero and Jaque apply a resonator to increase the ef?-ciency of the SHG and make the SHG radiate out of the crystal.7 The SHG excited by a photorefractive spatial soliton was put forward by Song et al.and was implemented in KNbO3 crystal with a drift mechanism.The phase matching can be satis?ed easily in a soliton induced waveguide because it occurs among propagation constants of the interacting guided modes,rather than wave vectors in a bulk.8A spatial soliton can form in SBN crystal with a drift mechanism. However the SHG excited by the spatial soliton in the bulk of SBN have not been reported.It may be because of the destructive interference formed by the strong diffusion in SBN. Recently,a new kind of nonlinear surface electromagnetic wave?SEW?called photorefractive surface wave has been predicted and experimentally observed.9–11A photorefractive SEW occurs due to the interference between the two waves re?ecting into each other from the boundary of the sample and form the Bragg-type grating formed in the sample vol- ume.Then a surface waveguide formed at the interface be-tween SBN and air.As a result,all nonlinear surface optical phenomena may be expected to be strongly enhanced.SHG could satisfy the conditions of phase matching in the surface waveguide induced by the surface waves.12 In this paper we report the strongly enhanced PR SSHG in Sr0.6Ba0.4NbO3crystal excited by PR SEW with diffusion nonlinearity. II.THE PR SURFACE WA VE A theoretical explanation of PR SEW solutions of Max-well equations in a photorefractive medium has been presented.9–11Given the c axis of the crystal is along the x axis,when a surface wave with propagation constant?propagates along the z axis.The optical?eld E?x,z,t?=E?x?exp i?wt??z?is inserted into the scalar wave equation ??d2/dx2+d2/dz2?+?2?o u0??x,z??E?x,z?=0?1?in photorefractive medium?x?0?.Here in photorefractive crystal?PRC??=?0+??, E sc?x?=? k B T e 1 I?x?+I d dI?x? dx ,?2? ???x?=2n4r?k B T/e??dE sc?x?/dx?/E sc?x?,?3? ?d2dx2+2?k2d dx???2?k22??E?x?=0,?4? where I?x?is the light intensity.I d is equivalent dark irradi-ance.Possible thermal ionization is neglected.k1=2?n1/?, k2=????0?0?1/2=2?n/?,and?=k2n2rk B T/e.?n=n?n1the refractive index is n1in dielectric and n in PRC,n1?n.r is the linear electro-optic coef?cient. The solution of Eq.?4?in the case of k22?k22?2??2is E?x?=exp???k2x?cos??x?k22?k22??2??5?x?0,??k2.According to this result,a surface waveguide is formed.The photorefractive SEW?eld penetration depth is PHYSICAL REVIEW B73,153402?2006?