550kV气体绝缘母线大电流工况下温升特性分析

探究气体绝缘母线在超高压大电流工况下的温升特性对设备的正常运行以及监测维护意义重大。然而,在长期大电流负荷运行下,因接触异常等原因导致母线在较小封闭空间内产生大量热量,极易造成局部过热严重威胁设备安全运行。针对这一问题,本文以550kV气体绝缘母线为研究对象,构建了考虑接触电阻的3维电磁-温度-流体多场耦合模型,计算其在1.1倍额定电流(8800A)、气压0.3MPa条件下的母线温度分布,并搭建了大电流温升试验平台进行验证,试验测量结果与仿真结果吻合度高。基于验证后的可靠模型,进一步探究了通流水平、SF_(6)气压及接触状态对母线温度分布的影响规律。结果表明:母线最高温度位于盆子凹面处电接触部位顶部(约为54℃),该端触头上方SF_(6)温度比导杆上方高近15℃,凹面处触头径向温度梯度明显低于凸面处触头径向温度梯度;在非等温自然对流的情况下,母线温度整体呈径向上高下低、轴向端部高中间低的规律分布;母线温度随通流水平提高呈非线性上升、随SF_(6)气压增大呈近似线性下降,可在一定范围内提高设备绝缘气体压强以降低设备运行温度;异常电接触处温度随阻值增大近似线性增加,而电接触异常往往是母线过热的主要风险点。研究结果可为超高压大电流气体绝缘设备产品设计及状态监测提供参考。

大功率高能脉冲激光电源设计

根据YAG激光器对大功率高能量脉冲电源的应用需求,设计了一种大功率脉冲激光电源,可实现高脉冲能量重复频率输出及充电电压灵活调控。前级充电网络采用串联LC谐振变换器,后级脉冲形成网络选择晶闸管触发LC放电电路。最终,研制了1台7 kW实验样机,最大重复频率10 Hz,最高充电电压2.2 kV,可实现单脉冲最高700 J电能输出,满足大功率高能脉冲输出的应用需求,实验测试结果验证了设计的可行性。

基于PLC的全自动码垛机电气控制系统设计研究

自动码垛机需要实现多轴运动控制,包括各种传动部件的精确控制和同步。需要考虑运动规划、速度控制、位置反馈等方面,这使得确保系统的稳定性和精度难度较高。为此,设计基于PLC的全自动码垛机电气控制系统。首先,通过PLC、传感器、执行器、操作面板和人机界面、电源和电气元完成系统的整体硬件的设计;其次,设计自动取料模块和速度电气控制器。对于系统软件部分,先设计PLC梯形图。基于此,结合抗扰电气控制器原理,再设计全自动码垛机的鲁棒电气控制算法。实验结果表明,所设计系统能够精准跟踪全自动码垛机机械臂的关节轨迹,说明该系统的电气控制效果较好,且具有理想的抗干扰性。

500 kV HGIS断路器异响原因分析与处理

概述500 kV中枢变电站发生500 kV复合式气体绝缘组合电器(HGIS)断路器在热备用状态下出现短时异响事件的过程。对该断路器于检修现场进行常规检查,机械特性试验,SF6气体组分分析,特高频、超声波局放检测,X射线成像,发现其内部传动拐臂结构异常且有零部件脱落。返厂解体以及对传动结构、均压电容器、弧触头等诊断性检修试验表明,传动转轴卡簧挡圈未装配到位是异响形成的根本原因。最后,对产生异响的原因以及处理过程进行分析总结,提出了针对性的建议与举措。

一种新型光伏并网逆变器控制策略

分析了导抗变换器的特性,详细推导了整个系统各点电压、电流,提出一种新颖的三角波-三角波调制方法,该控制策略克服了采用传统正弦波-三角波调制方法带来的并网电流谐波含量高、功率因数低的弊端。将导抗变换器和光伏并网逆变系统有机结合在一起,利用导抗变换器的电压源-电流源变换特性,将光伏电池阵列的直流电压变换为正弦包络线的高频电流,经过高频变压器隔离和电流等级变换,得到的高频电流再经过高频整流桥及工频逆变器逆变后并入电网,实现了电流源并网。相对传统的电流源型并网发电系统,采用该方法不仅省去了串联电感,而且用高频变压器取代了工频变压器,有利于实现装置小型化和降低成本。另外,利用电网电压过零信号控制工频逆变器,保证了并网电流和电网电压同步,进一步提高系统功率因数,实现正弦电流并网。通过实验证明了该控制策略的可行性,该方法非常适合分散式家用光伏并网发电系统。

超磁致伸缩致动器的磁-机械强耦合模型

稀土-铁超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料,其应用越来越受到人们的关注。为了有效地设计、开发超磁致伸缩材料的器件,必须建立材料器件的输入输出模型。利用能量变分原理,针对研制的超磁致伸缩致动器,建立了系统的磁-机械强耦合模型,并应用有限元法计算了致动器的输入电流与输出位移的关系曲线。计算值与实验值比较吻合,表明所建立的模型能够反映致动器的输入输出关系,模型对于设计超磁致伸缩器件、优化设计方案具有重要意义。

不同气压下银纳米粒子增强激光诱导等离子体信号

基于激光诱导击穿光谱技术实现带电检测真空开关真空度亦成为趋势,该技术可以达到10^(-3)Pa的检测能力。然而,现有激光诱导击穿光谱技术(LIBS)存在检测限较高、灵敏度较低等问题,因此提出一种基于金属纳米粒子的增强技术来提高真空开关真空度带电检测精度。通过在样品表面涂覆银纳米粒子层,降低激光击穿阈值,提升信号谱线强度。研究了不同气压下激光诱导等离子体信号随延迟时间以及试剂浓度的变化规律,研究结果表明,银纳米粒子在常气压下对信号增强可达1~2个数量级,且浓度越高,增强效果越好。在低气压下,银纳米粒子的信号增强达到1~2倍,随着气压降低,增强倍数先增大后减小,且等离子体被激发时间早于大气压下。银纳米粒子对背景噪声辐射强度没有显著影响,因此使用银纳米粒子可以有效提高等离子体信号的信噪比,对真空开关真空度带电检测起到一定优化作用。

SF_6替代气体灭弧性能的研究进展综述

综述了德国ABB和亚琛工业大学,日本东芝、名古屋大学、东京电机大学,韩国晓星以及西安交通大学等国内外研究机构在SF6替代气体灭弧性能方面的研究现状,可以看出,近年来国内外在这一领域的研究逐步深入,不断地为新型高压电器的研发提供理论依据和技术支持。

采用高频特性的低压电弧故障识别方法

为准确识别交流电力系统中的电弧故障问题,针对不同类型负载的电弧故障,提出一种基于小波熵的电弧故障普适性检测方法。运用小波变换提取电弧故障发生时在电流过零点附近产生的高频信号,采用该高频信号的小波熵表征电弧故障的突变信息,并利用最小二乘支持向量机对小波熵进行分类,实现对电弧故障的有效识别。结果表明,在文中的实验条件下能够全部识别出电弧故障。该方法不仅可以对单一负载和组合型负载的电弧故障进行识别,还可以避免负载正常电弧和负载启动过程引起的误判,也能克服一些抑制性负载的干扰。

脉冲电压下局部放电信号的提取和统计

提出了脉冲电压下局部放电(PD)信号的提取和统计方法.通过相关系数分析选择dB6和dB2小波包函数,以滤除高低频干扰信号.通过分析脉冲电压下局部放电特征,选择合适的相位开窗,以消除局部放电的振荡信号.根据实际局部放电信号的采样频率、采样长度和脉冲电压过零点,定义脉冲电压的相位,并进一步研究各种相位相关图谱(如φ-n图和φ-q-n图等).实验结果表明,基于小波包的提取方法和脉冲电压下的相位统计方法对脉冲电压下的局部放电分析是有效的.

新型磁控式故障限流器

提出一种新型磁控式故障限流器,它由电流源提供直流电流,并采用晶闸管导通切断直流电流。阐述了新型磁控式故障限流器的基本工作原理与基本结构。设计了一台220 V的新型磁控式故障限流器实验样机,对样机的性能进行了测试。测试结果表明:电力系统正常运行时,磁控式故障限流器对电力系统正常输电能力影响较小;电力系统发生短路故障时,磁控式故障限流器可以用20 ms左右的时间把短路电流减小至危害较小的程度。

高压设备智能化方案及技术特征

提出了一种高压设备的智能化方案,其核心是增设一个智能组件,集中整合测量、控制、监测等智能电子装置(intelligent electronic device,IED),通过传感器和执行器与高压设备形成一个有机的整体,使高压设备具备测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化的智能特征。同时对智能高压设备的主要技术原理和智能组件的原则方案进行了简要论述。

高压直流输电系统最优设备选型模型和算法

对高压直流输电工程进行规划、设计时,优化选择设备的型号以取得最大的经济和可靠性效益已成为日渐重要的问题。基于成本效益分析原理,综合计及直流输电系统的可靠性和经济性,给出了高压直流输电系统设备最优选型模型及算法。分析了设备的投资费用、运行维护费用和系统停电损失费用等的计算模型,并在此基础上建立了高压直流输电系统设备最优选型的数学模型,该模型属于离散非线性优化模型,基于遗传算法给出了模型的求解算法。采用整数编码、自适应交叉率和变异率对遗传算法进行改进,并结合直流输电工程实际提出子系统可靠性保留技术,改善了算法收敛性和计算速度。对一单12脉接线高压直流输电系统进行了设备最优选型的算例分析。结果表明,该模型和算法可行,对高压直流输电系统的规划、设计中设备选型有重要的指导作用。

基于双CPU的有源电力滤波器

介绍了控制系统采用数字信号处理器(DSP)和单片机相结合的双CPU并联有源电力滤波器。该有源电力滤波器的控制策略基于瞬时无功功率理论,实时检测负载电流,计算出相应的基波分量后与其相减,得出需要补偿的谐波电流和无功电流,然后控制逆变桥上的大功率电子开关管,使之输出所需的补偿电流,达到抑制谐波和补偿无功的效果。采用双CPU的控制系统,提高了滤波器的实时跟踪能力。经过用户考核及现场测试,证明投入该有源电力滤波器后,电网供给的电流波形得到了很大的改善,谐波源对电网的影响大大减小。

智能高压电器磁场及传导抗扰度屏蔽室的电磁环境电平研究

磁场及传导抗扰度试验是智能高压电器的型式试验的重要组成部分,建立符合规范的智能高压电器磁场及传导抗扰度电磁屏蔽室是实施该类试验的必要条件。针对专业规范缺失之现状,结合相关CNAS规范及电磁兼容规范,文中系统研究了该类屏蔽室的电磁环境电平需要控制的电参数,包括电源线上的插入损耗、空间电磁场的屏蔽效能;分析总结出了这些参数的幅度和频率控制要求,并给出了控制方法,可为有关方规划、设计和验收该类屏蔽室提供技术参考。

一种新的特高压断路器合成试验回路

特高压断路器试验方法的研究是特高压输电工程发展的基础。该文根据合成试验回路的基本原理,提出了一种新的适用于特高压断路器大容量试验的新型合成试验回路。给出了该试验回路的详细拓扑结构,介绍了回路的工作原理。根据描述开断电弧特性的麦依尔(Mayr)方程,建立参数化的PSCAD电弧电阻模型。在此基础上,对回路的开断试验过程进行仿真,得到了T100试验时的电流电压波形。对暂态恢复电压、电流过零前的变化率等进行分析,并与ABB的增强型并联引入回路(EPIC回路)和IEC试验标准进行比较。结果表明,该回路可以满足特高压断路器的开断试验要求,并具有足够高的试验等价性。

短路电流结合扰动观察法在光伏发电最大功率点跟踪控制中的应用

光伏电池输出功率随外部环境和负载的变化而变化,为充分发挥光伏器件的效能,需采用最大功率点跟踪电路。对于最大功率点跟踪电路的控制已经提出了许多方法,其中短路电流法和扰动观察法因其具有简单有效的优点而得到广泛应用。针对短路电流法的缺点,该文提出一种新的在线短路电流控制方法。该方法在不干扰系统正常工作的情况下,能迅速感知外部环境变化,但该方法效率不高。为充分发挥光伏电池的效能,在线短路电流控制方法的基础上再引入扰动观察法。该文扰动观察法的扰动步长针对最大功率点处稳态特性进行优化,优化后,扰动观察法可有效消除光伏器件输出功率在最大功率点的振荡现象,从而提高系统效率。仿真和实验研究证明,该方法可以快速跟踪外部环境变化,并消除系统在最大功率点的振荡现象。

一种新颖的光伏并网系统孤岛检测方法

在电网发生故障时,及时、准确地检测孤岛效应,对并网发电的光伏系统具有重要意义,为此提出了一种新的周期扰动正反馈有源频率漂移法。当电网出现故障时,在逆变器不同性质负载下,逆变器输出电压频率总是存在较明显的变化,通过该控制方法可快速、准确地检测出孤岛效应。实验表明,该方法能够在不同负载情况下快速准确地检测出电网故障。

永磁机构真空断路器同步关合技术相关问题研究

当永磁机构真空断路器投切电容器组、空载长线等容性负载时,若随机进行投切,通常会产生很大的涌流和过电压。为了减小涌流和过电压,通常采用同步关合技术以实现选相分合。考虑到实际的同步关合技术控制,给出包含程序运行时间的同步关合时序。采用FIR数字滤波对电压信号中的谐波进行滤除,获得基波电压,用以检测电压波形的过零点。当断路器介电绝缘强度降低时,在关合过程中通常会发生预击穿,导致断路器不在预先设定的相位关合。为此分析介电绝缘强度衰减率对最佳相位选择的影响。在预测合闸时间时,采用平面点法式方程算法计算结果与实际的合闸时间相比,误差在工程允许范围内,证明了该方法是可行的。

真空断路器真空度现场测量新技术

真空灭弧室真空度的传统测试方法主要有磁控放电法及工频耐压法。磁控放电法需要使用磁场线圈,而工频耐压法只能测出严重漏气的灭弧室。本文提出了一种新的真空度测量方法——发射电流起始场强法,该方法不需要施加磁场,它是将闭合的灭弧室触头强行拉开0.45mm,在触头间隙上施加工频高电压,接着使用电子轰击或间隙击穿的方法去除触头上固有的气体吸附层,再通过离子捕集的方法重建动态平衡的气体吸附层,然后测量发射电流起始场强Eip。通过理论分析知,发射电流起始场强Eip与真空灭弧室内的真空压强P成正比,故通过测量发射电流起始场强Eip的大小,就可以获得真空灭弧室内的真空度。本文在实验室对发射电流起始场强与真空度的关系进行了实验研究,结果表明,该新方法可将真空度测量范围拓宽到100～10-3Pa。