基于光伏充电的低压混合式断路器设计及仿真

直流断路器是实现直流系统电流故障清除和隔离的关键设备。基于人工过零点的直流断路器熄弧时刻具有不确定性,且换流电容需要更换辅助电源,降低断路器可靠性,增加维护成本。为此,在传统直流断路器基础上,提出了一种基于光伏充电的混合式直流断路器拓扑结构设计方案。该方案在断路器过零点未熄弧时闭锁IGBT开关,加速电弧熄灭,并设计光伏储能供电系统为换流电容预充电能,以保障断路器持续运行。同时对所提断路器的拓扑结构、开断时序、拓扑参数进行了设计,基于MATLAB/Simulink实验平台建立了150 V混合式直流断路器模型,讨论IGBT开关器件闭锁时刻及电阻电容二极管(resistance-capacitance diode,RCD)缓冲电路对断路器开断的影响。在此基础上,通过仿真实验分析了正常和短路工况下断路器开断过程,验证了所提方案的可行性。

低压直流断路器拓扑参数对燃弧时长影响研究

基于LC振荡换流的机械式直流断路器能够抑制开断电弧,可靠切除故障线路,保障系统安全运行。为分析机械式直流断路器拓扑参数对其开断的影响,基于人工过零点抑弧原理,在MATLAB/Simulink中搭建直流断路器仿真模型,分析不同模型下电弧抑制效果。在此基础上,针对断路器不同换流方式下的拓扑参数进行电弧抑制仿真,讨论可控参数与不可控参数对燃弧时长的影响。仿真结果表明,在强制振荡与自激振荡换流方式下可控参数对燃弧时长的影响不同,电弧时间常数、电弧散热功率等不可控参数对燃弧时长影响相同。该研究成果可为直流断路器抑弧拓扑设计提供有效参考。

分闸电阻对单相重合闸瞬态恢复电压影响研究

单相重合闸动作于永久性故障时,瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)的峰值远超国标值。文中以超高压示范工程线路为背景,利用ATP-EMTP模拟重合闸失败导致断路器二次开断的情况,分析重合闸最危险投切时间范围,结合短路电流分析断路器开断过程的3个阶段对TRV特性的影响,并针对加装方式、投切时间、阻值等不同因素分析分闸电阻对TRV的抑制效果。仿真结果表明:重合闸动作时间影响TRV峰值,动作于永久性故障时最严重工况的TRV高达1 153.1、1 699.4 kV;分闸电阻加快TRV振荡衰减速度,断路器首次开断故障时加装600Ω分闸电阻后TRV峰值分别降为751.3、930.8 k V,研究结果对超高压输电线路的工程设计具有参考价值。

光伏直流串联电弧故障区域识别

光伏直流系统中串联电弧无法被保护装置检测并切断,电弧将持续燃烧并产生高温,对光伏系统安全运行造成极大危害。针对此研究Cassie电弧模型,将电极间距变量引入该模型,分析电极间距与电弧稳定燃烧关系。搭建光伏串联电弧仿真模型,采集稳定燃烧时不同位置下的电流数据,通过分析电弧故障特性,确定电弧故障特征向量,搭建概率神经网络故障识别模型,引入BP神经网络作为对照,将串联电弧类别与区域对应,实现串联电弧故障区域识别。结果表明:改进型Cassie电弧模型能够表征不同电极间距下的动态过程与稳定燃烧状态;在相同数据下,概率神经网络模型识别率高于BP神经网络,能够准确定位串联电弧故障区域。

智能双电源切换装置结构原理及在EPS中的应用

介绍智能双电源切换装置内部结构、功能原理及其在EPS中的应用。

分裂导线表面电场对换流站操作过电压影响研究

直流导线表面电场影响换流站操作故障后的电压稳定性,威胁电网安全运行,研究导线表面场强与换流站操作过电压的关系意义重大。采用ANSYS Maxwell搭建特高压直流导线模型,模拟导线表面电场分布,分析分裂间距对表面场强的影响。基于PSCAD建立±800 kV换流站仿真模型,模拟3种典型换流站故障,研究不同分裂间距下表面场强对故障电压暂态特性的影响。结果表明,分裂间距为0.35~0.45 m时,导线表面场强小,导线间电磁感应弱,换流站故障后电压的可控性高,可有效降低系统过电压危害。研究结果可为实际工程建设中优化换流站直流输电线路的结构性能、提高输电电压稳定性提供参考。

双电源互相智能切换装置的工作原理

介绍双电源互相智能切换装置的组成、分类、操作规范及工作原理。

基于有限元迭代计算的盆式绝缘子电场综合优化

盆式绝缘子是高压气体绝缘设备重要的绝缘部件,其性能优劣直接影响高压设备的稳定运行。针对盆式绝缘子,以提升整体电场分布均匀性为优化目标,基于有限元迭代计算的方法,提出盆式绝缘子电场综合优化方案,通过优化算法改变盆体结构和梯度材料介电常数,得到绝缘子最优电场分布。仿真结果表明,对比匀质盆式绝缘子,在满足机械性能情况下,综合优化后体/表层梯度盆式绝缘子凹凸面最大场强降幅分别为35.79%、30.59%和29.28%、29.51%,优化效果显著。