一种组合式物联网断路器控制器设计与实现

为了实现物联网断路器内部控制器对不同相数断路器的可复用,通过硬件上对断路器、电源、网关的组合设计,软件上采用区别于传统计量芯片的方案,提出一种断路器内部控制器直接通过ADC采集电压、电流来配合软件算法的设计实现方式,同时提出一种自动分配断路器地址的方法,最后通过试验对电气量采集精度进行测试。所提方法解决了单相断路器需要引出中性线,不同相数断路器依赖不同类型采集芯片的问题,大大降低了生产成本,进而为生产资料的归一化管理提供便利。

基于主元分析法的高压断路器全寿命周期成本研究

针对断路器故障信息缺失的实际情况,介绍了一种基于主元分析的高压断路器全寿命周期成本计算方法。所述方法中高压断路器全寿命周期成本模型涉及到断路器的投资、运行、维护、检修、退役成本。其中维护成本和检修成本计算采用主元分析算法,提取数据中的主成分代替所有数据。最后对比使用主元分析计算前后的结果,发现主元分析理论提高了计算精度,解决了故障信息不完整的问题。

基于多端口混合直流断路器的LCC-VSC混合多端直流输电系统故障清除方案

混合多端直流输电系统是解决大规模新能源送出和消纳的有效手段之一,快速有效的故障清除方案是保证其安全稳定运行的关键。然而,已有的基于换流器自清除的故障清除方案会导致健康换流站短时停电,而借助直流断路器的故障清除方案存在实施成本过高的问题。为此,提出一种二极管桥式多端口混合直流断路器拓扑,以一个三端混合直流系统为例设计了基于该多端口混合直流断路器的故障清除方案。所提出的故障清除方案在送端采用LCC移相控制实现故障的清除和换流器重启,在受端汇流母线处采用二极管桥式多端口混合直流断路器实现直流故障快速清除和重合闸。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了该方案的有效性,并与已有的技术方案进行了对比。结果显示,所提方案在保证故障快速有效清除的同时,能够减少在混合多端直流系统中使用断路器的经济成本。

计及检修过程随机性影响的断路器检修决策方法

断路器单次检修过程受各方面因素影响,具有一定随机性,尚无较准确的方法描述这一随机性。通过分析单次检修随机性与剩余无故障工作时间之间的关系,建立计及检修过程随机性影响的断路器平均剩余无故障工作时间模型,用以反映检修后断路器可靠性水平。计算断路器单次检修后平均剩余无故障工作时间作为下一个检修优化区间,以检修优化区间内预防性检修费用、故障检修费用和停电损失之和最小为目标函数,制定综合考虑可靠性与经济性的检修策略。通过分析断路器检修退出后剩余系统风险与断路器继续运行对系统潜在风险的贡献度,提出断路器检修紧迫度概念来确定多台断路器在同一时间段检修的检修顺序。最后,以IEEE-RBTS进行算例分析,验证了所提方法的可行性和有效性。

基于系统动力学的高压断路器全寿命成本评估

为使高压断路器在运行期间达到最优经济效益,通过引入系统动力学建立高压断路器全寿命周期成本模型评估其经济寿命。由于故障成本随故障率波动而动态变化,为了准确描述实际检修对故障率的影响,通过引入“役龄回退因子”修正实际维修后的故障率函数。同时,基于高压断路器LCC模型求得其年均全寿命成本,进而确定高压断路器可获得最大经济效益的退役年限。通过算例仿真结果可知,基于系统动力学的高压断路器LCC模型能直观地反映高压断路器整个运行年限内全寿命周期成本及其构成因素变化过程,对高压断路器实际运行维护及退役具有参考借鉴意义。

220kV断路器的运行维护检修成本模型分析

引入电力设备全寿命周期成本(LCC)管理理念,针对220kV断路器运行现状以及缺陷故障检修数据,在考虑断路器运行维护期间的人工成本、消除缺陷成本及检修成本等动态因素基础上,引入灰色系统理论及灰色关联分析算法,预测出断路器全寿命周期内不同类型缺陷故障的比例,并结合其周期寿命内的检修数据,建立了基于可靠性的不同操作机构的220kV断路器运行维护检修成本模型。该模型能够合理反映断路器运行维护检修寿命期间各个阶段所对应的成本,对相关电力设备检修成本策略的制定具有借鉴作用。实例验证了该模型的有效性及实用性。

一种基于晶闸管的新型混合式直流断路器

为响应“碳达峰、碳中和”的宏伟目标,加快柔性直流输电技术的发展势在必行。混合式直流断路器是保证柔性直流电网安全运行的关键设备,用于实现直流侧故障分断,但现有拓扑大多采用IGBT作为开关元件,成本高且技术难度大。对此,提出一种基于晶闸管的新型混合式直流断路器。该断路器主要采用晶闸管代替IGBT实现电路状态的切换,大大降低了断路器成本和技术难度,此外该断路器还具备预充电以及自适应重合闸功能,为断路器的大规模应用奠定了良好的基础。针对所提断路器的工作过程进行了详细的解析和理论推导,在PSCAD/EMTDC中搭建了单端等效和四端直流电网的仿真模型对其进行仿真验证,并与典型直流断路器进行性能对比。仿真结果证明了所提直流断路器的可行性,并表明在具备相近性能的基础上所提直流断路器的成本相较于典型直流断路器得到大幅降低。

高压断路器大修与技改项目的优选

以计划改造的110kV高压断路器为研究对象,通过收资统计分析,确定断路器本体和机构质量较差是造成故障停运的主要原因。运用全寿命周期管理理论和项目管理方法,预测继续实施大修直至报废、更换国产设备直至报废以及更换合资设备直至报废的三种方案下发生的项目全寿命周期费用。在充分考虑资金的时间价值可比性基础上,选择全寿命周期费用最低方案作为最优策略。

断路器全寿命周期成本模型及其应用研究

在对断路器进行经济评估时,往往比较关注购置成本而忽略了其他阶段所发生的成本,容易造成资金得不到充分利用。根据全寿命周期理论,建立了考虑资金时间价值的断路器全寿命周期成本(life cycle cost,LCC)模型,该模型能够对断路器全寿命周期成本进行计算和分析,为断路器进行经济评估提供决策。通过实例验证了该模型的有效性,并且提出在LCC的计算过程中必须全面计及各阶段成本和合理评估断路器的使用寿命。全寿命周期理论为断路器的经济评估提供了方法,同时也为其他电力设备的经济评估提供了指导。

基于全寿命周期成本的高压断路器综合寿命评估

考虑到高压断路器的经济运行,给出了高压断路器经济寿命的概念,并结合全寿命周期成本理论,提出了一种基于全寿命周期成本的高压断路器经济寿命评估方法。分析了高压断路器全寿命周期成本的含义,并详细介绍了高压断路器初始投资成本、运行维护成本、故障成本、退役处置成本的概念及其组成。在综合考虑高压断路器各项成本的基础上,建立了以年均全寿命周期成本最小为目标函数的高压断路器经济寿命评估数学模型,进而通过求解基于全寿命周期成本的高压断路器剩余寿命评估模型得到高压断路器的剩余寿命。最后通过算例验证了所提方法的正确性和有效性。

基于广义H桥电路的混合式直流断路器

基于多端直流电网快速发展的现状,针对直流故障清除问题,提出了一种基于广义H桥电路的高压混合式直流断路器。利用H桥结构电流双向流动的特点,将转移开关和主断部分以二极管H桥的形式实现复用,并且取消了常见的反并联二极管,在保证直流故障处理能力不变的前提下,所需IGBT(绝缘栅双极型晶体管)数量大幅减少。为了验证基于广义H桥电路的混合式直流断路器及其故障隔离方法的有效性,在PSCAD/EMTDC平台搭建了四端直流电网测试系统,仿真验证了其可行性。同时将本方案和其他方案进行了拓扑、器件成本方面的对比,结果表明本方案具有良好的经济性。

基于LCC的断路器可靠性分析

以对宿州供电局某变电站的16台断路器的实际调研情况为背景,从电力设备全寿命周期成本(LCC)要素的角度出发,借助实证分析方法,通过建立回归模型来考证成本要素与安全运行之间的内在联系,通过线性回归分析法对16组影响断路器安全运行的因素进行分析,得到了影响断路器安全运行的一般模型。结果表明:一般缺陷处理频率、购置成本、设备已使用年限对设备的运行可靠性影响最大,一般缺陷处理频率和设备已使用年限与设备安全运行有正相关的关系,购置成本与安全运行成负相关关系,设备产地、断路器的操动机构型式、日常巡检频率、预防性试验及检测频率对设备的故障时间无显著影响。根据结论,建议从初始投资和过程管理两个方面加强设备的可靠性,并从完善管理体制和机制方面给出相关建议。

一种带自充电支路的改进型混合直流断路器

直流断路器作为柔性直流电网的关键设备,对直流输配电网的安全、稳定运行有着重要的意义。针对带限流能力的直流断路器存在的造价偏高、故障清除速度慢等问题,提出了一种带自充电支路的改进型混合直流断路器(improved hybrid DC circuit breaker with self-charging branch,SCB-IHDCCB)拓扑,设置限流电感旁路和接地旁路,优化自充电支路路线,将泄能支路与自充电支路结合使用,在保证断路器性能的前提下,减少了支路数量,大大降低了晶闸管等元器件数量,从而大大降低其造价。对所提拓扑在单端系统中的工况进行了理论推导与分析,基于所提拓扑设计了500kV的单端直流系统,在PSCAD/EMTDC中建立模型进行了仿真验证,并与其他拓扑方案的性能、元器件数量进行比较。仿真结果表明,SCB-IHDCCB的性能和造价都得到较大优化,具有良好的经济性和应用前景。

基于预充电电容的新型混合直流断路器

混合型直流断路器技术因速度快、可靠性高,是目前直流领域断路器的重要研究方向,但现有方案存在成本高、限流效果差等缺陷。为解决上述问题,该文提出一种基于预充电电容的新型混合直流断路器,故障转移支路主要采用晶闸管代替传统的IGBT,预充电电容的投入一方面可使得晶闸管强迫关断,另一方面可有效抑制故障电流。该方案在短路线路切除过程中,较好地抑制了故障电流,同时减少了全控器件的使用,大大降低了设备成本。文中详细描述该混合直流断路器的拓扑结构、工作原理、控制策略及与现有方案的经济技术性对比,并最终通过在PLECS软件中搭建仿真模型验证其可行性和有效性。

使用大容量发电机断路器的生命周期成本与收益分析

笔者介绍了大容量发电机断路器(generator circuit breaker,GCB)的结构特点和安装方式,深入分析和总结了大容量GCB在电厂运行中的优势,认为GCB可以提高电厂整体运行的可靠性和效率。采用全生命周期成本评估(Life Cycle Costing,LCC)理论,建立了大容量GCB运行成本估算模型,为电厂从经济性方面决策是否安装GCB提供了依据。最后结合一个实例,对所采用的方法和模型进行了验证。

基于多策略黑寡妇算法的断路器全寿命周期成本优化

合理的电力设备运维方案对降低全寿命周期成本、提高设备可靠性具有重要意义.为制定合理的预防性检修方案降低断路器全寿命周期成本,本文提出一种基于多策略黑寡妇算法(Multi-strategey Black Window Optimization Algorithm,MBWO)的断路器全寿命周期成本优化方法.首先,考虑不同检修方式对中断成本的影响,建立全寿命周期成本模型.其次,以断路器可靠性、预防性检修程度为约束条件构建年均成本最小目标函数.最后利用多策略黑寡妇算法对目标函数进行求解并将结果同其他算法进行比较.通过实例验证,MBWO具备较好的收敛速度,能进一步降低断路器全寿命周期成本,提高设备可靠性,可以为断路器预防性检修方案的制定提供一定的参考.

智能断路器远程控制技术在电力营销系统中的优化应用

随着信息化、智能化水平的不断提高,水电公司以“全覆盖、全采集、全费控”为建设目标,将实时费控系统与电量信息采集系统相结合,构建出流程顺畅的信息交互和处理机制。智能终端的远程控制技术是实现稳定费控的关键环节,安装于低压用户侧的各类电能表及断路器的快速响应、可靠动作尤为重要,文章主要论述在普通费控技术的基础上,将优化创新的现场设备远程控制技术与费控系统后台主站融合,以提高费控设备操作的成功率和可靠性,展示该项技术在运用中的优越性能。

电能表用外置断路器检测流水线设计

智能电网的迭代升级对电能表用外置断路器检测精准性和效率提出了更高要求,检测流水线的研发成为迫切需要。从结构设计和控制系统设计两方面,提出一套电能表用外置断路器检测流水线的设计方案。结构设计上,检测流水线由输送系统、全检单元、抽检单元组成,以精益生产为理念进行布局,实现输送、检测的精简高效;全检单元与抽检单元分开部署,进行分段设计,降低系统复杂性、耦合性;对部分测试模块进行创新设计,实现对多种规格断路器产品的兼容。控制系统设计上,检测流水线由主控系统和单元控制系统组成,主控系统架构分为管理层、执行层和设备层,满足系统可靠性、可维护性等指标;单元控制系统由可编程逻辑控制器(PLC)、内置网络端口等组成,实现高速实时控制和数据处理机制管理。应用实施后,流水线检测能力提升至35万只/年,误检率低至0.5%,为广东电网推广更精准的远程费用采集和监控提供了技术保障。