用EMTP/ATP研究高压限流熔断器暂态过程

为正确模拟高压限流熔断器的熔断过程及熔断过程中产生的电压、电流对短路试验系统的影响,以电磁暂态分析程序EMTP/ATP为平台,以高压限流熔断器短路试验系统为研究主体,建立了含有熔断器和氧化锌避雷器的非线性电路仿真模型并对高压限流熔断器暂态过程进行了仿真分析。仿真电路中为了更加准确地模拟出熔断器电阻的复杂变化过程,采用了多个时变非线性电阻串联的方法来等效熔断器电阻。与传统的用单个时变非线性电阻等效的方法相比,该方法使熔断器暂态过程的模拟更加精确。仿真算得的熔断器暂态过程主要参数与实际试验结果比较一致,充分说明了该种方法对于模拟高压限流熔断器暂态过程的正确性。

基于人工智能的故障限流器EMTP建模

电网规模日趋扩大,电网短路水平不断攀升,安装限流器是一种经济可行的限流措施。文中基于大数据手段与行业通用的EMTP电磁暂态仿真方法,提出一种符合实际情况的快速开关型故障限流器电磁暂态仿真建模方法。给定时间步长,对快速开关式故障限流器内部元件的电磁暂态过程进行时域差分离散化,形成适用于EMTP电磁暂态仿真的伴随电路的形式。通过对大量的限流器的试验数据以及电力系统各种限流场景下的运行数据进行大数据特征分析,结合快速开关型故障限流器固有参数与结构特征,形成描述限流器电磁暂态过程的相关特征序列,并利用BP神经网络算法对伴随电路诺顿等值参数的构造函数进行了训练,得到了适用于EMTP电磁暂态仿真方法求解的限流器模型。最后,对典型的快速开关型故障限流器实验数据进行了神经网络训练与算例仿真,结果显示该方法可以很好地模拟快速开关型故障限流器动作过程中的电磁特性。

新型故障限流器的仿真与现场实验

有效限制短路电流对于保证电力系统安全稳定运行和减小短路对电气设备损害具有重要意义。为此,提出了一种新型故障限流器拓扑,其中快速开关用于快速分断,触发真空开关用于控制预先充电的脉冲电容器放电,以促使快速开关电弧迅速熄灭,实现短路电流的主动转移,电阻被用作限流元件。设计制作了10kV电压等级限流器样机。基于限流器参数和实验现场参数,用ATP软件建立了限流器在实际线路中的仿真模型。短路限流过程的仿真计算结果表明,该限流器在所设条件下可将短路电流限制到无限流时的60%。在变电站实际线路中对限流器样机进行了现场实验,实验结果与仿真结果基本一致。

谐振型限流器最优投切策略研究

大负荷中心短路电流超标严重影响电网的安全稳定。谐振型限流器具有高可靠性等优点,适用于超高压电网。由于自身的结构特点,限流器的投切过程比串补复杂得多。文章分析了谐振型限流器主电路的工作特点,建立了限流器主电路的数学模型。在主电路拓扑结构的基础上设计了多种投切策略,并建立了投切策略模型,分析了其对电网的影响。在对各种模式评估的基础上得出了优化的投切策略,仿真实验验证了优化策略的合理性。

永磁饱和型故障限流器的高压大容量化分析

为提高永磁体的偏置能力以利永磁饱和型故障限流器朝高压大容量发展,从温度和外磁场两方面分析了钕铁硼永磁体的稳定性问题,论证了其应用到该限流器的可行性;提出"饱和深度比"的定义,指出改善永磁体的偏置能力与提高铁心的饱和深度比等价;基于一种结构参数可调的永磁饱和型故障限流器拓扑,分析了限流器结构参数与铁心饱和深度比的数量关系,并通过有限元法仿真以及实验加以验证;最后给出了10kV等级永磁饱和型故障限流器的一个设计实例。仿真与实验结果均表明,增加永磁体的厚度与截面积可获得较优的偏置能力,实现永磁饱和型故障限流器的高压大容量化在技术上是可行的。

磁阻反应式有限转角电机特性分析

介绍了磁阻反应式有限转角电机的主要结构及工作原理。由于其独特的不对称结构,必须进行三维电磁场仿真分析。通过仿真,分别得到磁链、电感、转矩与电流和转子位置角的三维曲面图,建立相关数据库,并分析了电机的静态特性。根据非线性磁参数法,建立了电机的数学模型。将电机的磁化曲线数据ψ(i,θ)转变为i(θ,ψ)的形式,代入数学模型中。再采用四阶Runge-Kutta法和有限元法求解电压平衡方程和机械运动方程,得到线圈电流、转矩、转子位置角等参数的动态特性曲线。并进行了静态转矩和动态特性实验。将实验结果与仿真结果进行比较,结果证明了求解方法的正确性。

一种改进的新型桥式固态限流器的研究

随着电网容量的不断扩大,短路电流限制技术已成为故障保护的一个研究热点。提出的新型桥式电路是在原有桥式拓扑结构上进行了改进,并提出了新的控制策略。详细介绍了新型桥式限流器的基本工作原理及特点,给出了基于Matlab/Simulink软件的仿真分析和基于天津大学动模实验室的实验结果。仿真与实验结果证明了所提出新型拓扑与控制策略的正确性。

新型强迫换流型真空直流限流断路器研究

研究了基于强迫换流原理的真空直流限流断路器,利用与真空灭弧室反并二极管的续流作用使真空灭弧室电流过零后得到零电压介质恢复时间。真空灭弧室由高速电磁斥力机构驱动,反向强迫关断电流由预充电的LC回路产生,采用氧化锌压敏电阻限制关断过程出现的过电压。建了断路器的EMTP仿真模型,对短路和额定关断过程进行仿真分析,比较了仿真与试验结果的电流、电压波形,两者具有很高的一致性。