基于改进极模变换的柔性直流输电系统断线故障分析与辨识

断线故障的故障特性分析是制定断线保护方案的基础。首先,文中以金属回线双极直流系统为对象,根据直流系统中模块化多电平换流器(MMC)在故障前后的状态变化,基于叠加定理得出MMC在直流系统发生故障时的等效电路模型,构建直流系统断线故障下的等效电路。然后,通过改进极模变换矩阵推导其在不同故障类型下的复合模量等值网络,分析不同断线故障的模量特征;在此基础上,利用2模和0模电流的变化量构建断线故障类型识别的相平面,实现断线故障的分类;同时,提出基于1模电流变化量的区内外断线故障辨识流程。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了仿真模型,验证了所提保护方法的快速性和可靠性。

带电作业用多功能短杆套装工具设计与应用

目前国内绝缘杆工具相对笨拙,操作不灵活,未实现成套化应用,绝缘杆作业法在复杂线路和恶劣地形条件下适应性不足。在分析绝缘杆应用前景和应用弊端的基础上,从绝缘杆工具的操作结构、绝缘结构和握持结构三部分进行优化设计,针对主要工序设计操作杆头,考虑人机工程学需要,通过模块化更换组合的方式,形成了一套简单、普适的带电作业用多功能短杆套装工具,简化了人员操作手法,优化了相应的作业流程。试验与应用效果表明:该工具扩展了带电作业场景,能增加配电带电作业次数,操作轻便灵巧,降低了劳动强度,提高了带电作业安全与效率。

14极12槽定子模块化永磁电机的性能分析

永磁电机的定子模块化结构有利于大型电机的制造、运输、组装和维护,对于可模块化且极数多于槽数的电机,定子模块化结构还能提高电机的部分性能。利用有限元软件分析了定子模块化结构对14极12槽永磁电机性能的影响,结果表明,模块化结构对定子磁密、转矩和损耗等参数有影响,可利用合适的模块间隙宽度来提高电机负载转矩并降低转矩脉动。

输电线路杆塔接地电阻测量装置设计

输电线路杆塔接地电阻测量对于电力运维人员是一项繁重的工作。为了实现在不解开接地引下线情况下即可测量杆塔的接地电阻,文章设计了一种新型输电线路杆塔接地电阻测量装置,该装置采用双钳法对接地电阻进行测量。首先,分析了新型输电线路接地电阻测量装置的原理;其次,采用模块化设计思路对接地电阻测量装置进行硬件设计;接着,对接地电阻测量装置进行软件设计,给出系统工作流程;最后,对所开发测量装置进行测试,所开发测量装置的测量值与精密电阻实际值误差在3%以内。

A General Theta Function Identity and Modular Equations

In this paper, we establish a general theta function identity. It is a common origin of many theta function identities. From which many classical and new modular equations are derived. All the proofs are elementary.

集中供电系统在智慧多功能杆设计中的应用

在智慧交通工程建设中,智慧多功能杆挂载设备较多,需要敷设多根管道为其供电,导致原本就紧张的地下管线空间更加拥挤,对工程设计及实施造成了诸多困难。提出一种智慧多功能杆的模块化集中供电系统,通过整流电路和调压电路将市政箱变引入220V交流电源转化为多种不同数值电压,并由不同模块引出,为智慧多功能杆挂载的各种设备供电。本系统不仅简化了智慧多功能杆的供电模式,而且减少了管道敷设,在节约工程成本的同时避免了对地下管线空间的过度占用,对智慧多功能杆工程建设都具有重要意义。

对多功能智慧灯杆模块化与标准化的相关探讨

多功能智慧灯杆是城市照明系统的重要组成部分,也是未来一段时间的发展趋势。从多功能智慧灯杆的发展现状入手,分别介绍了智慧灯杆的模块化设计和标准化设计,最后结合项目实例进行分析。

组合磁极削弱永磁同步电动机转矩脉动方法研究

针对永磁同步电动机的转矩脉动削弱问题,研究了组合永磁磁极的转矩脉动削弱方法。组合磁极由两种性能不同的永磁材料组成,通过合理选择永磁材料与极弧宽度组合,可削弱气隙磁密和反电动势谐波,进而削弱转矩脉动。采用解析法计算组合磁极产生的气隙磁密和反电动势,研究组合磁极的极弧宽度变化对反电动势的谐波的影响,以总谐波失真最小为标准,得到极弧宽度组合。有限元计算结果表明,采用极弧宽度组合时,反电动势谐波和永磁电机的转矩脉动都得到了很好地削弱。

组合磁极无槽PMLSM正弦磁场分析

针对传统永磁直线同步电机(PMLSM)齿槽效应及单一磁极产生的非正弦气隙磁场引起电机推力波动,使电机性能变差问题,提出一种组合磁极无槽PMLSM,以提高电机气隙磁场正弦度。建立了组合磁极结构模型,采用分层模型法将气隙磁场叠加,研究消除前三次低频次谐波磁场时,其正弦气隙磁场与电机结构参数及材料特性之间的解析关系式。对比分析了组合磁极和磁极未分段时的气隙磁密、空载反电势及其谐波磁场。研究结果表明当组合磁极中各段磁极长度、剩磁比例系数满足确定约束关系时,气隙磁场中三次、五次、七次谐波均为零,能使气隙磁密和空载反电势趋于标准正弦形,有效消除谐波影响,提高电机性能。解析法和有限元法结果一致证明了理论分析的正确性。

基于Halbach阵列与组合型磁极相结合的表贴式永磁电机优化设计

为了减小表贴式永磁电机气隙磁场中谐波含量过高所带来的电机性能下降的影响,提出了Halbach磁体阵列与组合型磁极相结合的转子结构。基于时步有限元计算软件,利用田口法正交试验,以谐波畸变率THD和气隙磁密基波幅值大小为评价标准,优化设计了4极永磁电机的转子结构参数。优化参数包括:磁钢厚度、组合磁极的磁极配比、Halbach充磁夹角、较小磁能积的永磁材料的矫顽力大小。通过对比优化前后气隙磁通密度谐波含量,验证了该优化方法的有效性。

基于组合磁极的无轴承永磁同步电机转子优化设计

无轴承永磁同步电机是一种正弦波驱动的电机,气隙磁场的正弦性影响着电机的性能,为了获得较小的转矩脉动和悬浮力脉动,提出了永磁体采用组合磁极的特殊结构。首先阐述了该结构对改善气隙磁场正弦性的作用,推导出了新的数学模型。其次,基于有限元分析,利用田口法正交试验,以电机的电磁转矩脉动与转矩平均值的比值和悬浮力脉动与悬浮力平均值作为评价标准,优化设计了磁极参数。最后将优化后的组合磁极式BPMSM与传统的单一磁极的BPMSM对比分析,结果显示,优化后的电机空载气隙磁密波形得到了明显改善,在保证转矩和悬浮力大小的基础上,转矩脉动和悬浮力脉动显著减小。

基于模块化多电平的柔性直流系统故障稳态特性分析

直流故障稳态特性对直流电网设计、保护配置以及一次设备选型等具有重要意义。针对模块化多电平的柔性直流系统,考虑了桥臂电抗对两极短路故障不控整流稳态运行期间换相重叠的影响,分析了可能出现的换相重叠角范围及各自对应的故障场景。针对不同的换相重叠角范围,分析了相应的桥臂导通工作情况,并据此推导出直流故障后稳态阶段直流电流、电压、桥臂电流、交流电流的精确计算公式。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了基于模块化多电平的柔性直流输电系统模型,通过不同故障距离的仿真算例验证不同换相重叠角范围下理论计算的准确性。

模块化多电平换流器HVDC直流双极短路子模块过电流分析

模块化多电平换流器直流输电(modular multilevel converter HVDC,MMC-HVDC)系统直流双极短路故障时的子模块过电流应力是研究子模块电气特性的重要内容之一。按照换流器闭锁前和闭锁后2个阶段分析直流双极短路的故障机制,建立2个阶段中子模块过电流分析的电路模型,推导出过电流应力的解析方程,并对子模块过电流应力作较为全面深入的分析,得到各电路参数变化时过电流应力的变化情况,总结其中的关键因素,为子模块元件电气设计提供依据。研究表明:闭锁前子模块的电流是交流系统馈入的三相短路电流与子模块电容器放电电流的叠加;闭锁后子模块的电流是短路电流与阀电抗器续流电流的叠加。计算和仿真结果表明,分析方法是可行的,并且具有较高的精确度。

采用桥臂电抗器耦合的MMC直流侧故障过电流抑制新方法

针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)直流侧发生短路故障时换流站闭锁前桥臂过电流的抑制问题,提出了一种采用桥臂电抗器耦合的过电流抑制新方法。该方法不仅有效抑制故障电流,还能够改善系统的稳态运行。首先建立了采用桥臂电抗器耦合的MMC拓扑,阐明桥臂电抗器耦合原理。然后对该系统直流侧故障过电流进行分析,继而选取最佳的耦合系数。最后在Matlab中搭建了双端31电平系统仿真模型,分别在正常运行和故障两个阶段,将采用普通电抗器与采用耦合电抗器的系统各参数进行对比。仿真结果验证了所提方法的有效性。

一种适用于交流线路改造成直流的扩展式双极直流输电结构

为提升现有交流输电线路的输送能力,提出了一种将交流线路改造成直流的拓扑结构,即扩展式双极直流输电结构。详细介绍了扩展式双极直流的运行原理以及相关辅助设备在过渡阶段的动作时序。同时,对电流调节控制器的运行范围进行了研究,并指出由全桥子模块级联构成的全桥模块化多电平换流器能够用作电流调节控制器。为使得系统能够稳定运行,给出了12脉动晶闸管换流器和全桥模块化多电平换流器的控制策略,尤其对直流电流调节和电容电压平衡控制进行了分析和设计。通过PSCAD/EMTDC时域仿真,验证了所提出的扩展式双极直流输电系统及其控制策略的可行性和有效性,表明了系统能够在过渡阶段跟随指令变化,同时还具有较好的暂态响应能力。

基于相移SPWM技术的电流源有源滤波器的研究

由相移 SPWM组合变流器构造了电流源型有源滤波器 ,分析了其交流侧和直流侧数学模型。为了提高系统的动态性能 ,抑制暂态振荡 ,对于交流侧提出了基于极点配置的控制方法 ;为了补偿系统损耗在直流侧采用 PI调节器。通过实验证明 ,这种有源滤波器在较低的器件开关频率下稳定性好、动态响应快 。

模块化多电平换流器型高压直流变压器的直流故障特性研究

下一代高压直流电网技术成为未来电网发展的重要方向,高压直流变压器是实现不同电压等级的直流电网线路之间互联的关键设备,也是制约直流电网推广的技术瓶颈之一。然而有关模块化多电平换流器型高压直流变压器(modular multilevel converter based HVDC transformer,M-HVDCT)拓扑的故障响应特性和故障穿越能力的研究尚未见诸报道。在搭建PSCAD/EMTDC仿真模型的基础上,首先分析了M-HVDCT的直流侧线路双极短路、单极接地短路故障机理,分析了系统的故障输出特性。结果表明,双极短路时的子模块电容放电是造成瞬态电流冲击的主因,而变压器耦合的阀侧馈能则是稳态故障电流的原因;M-HVDCT对双极短路故障具有故障隔离能力,而单极接地短路故障则会因为变压器的耦合作用而传到非故障侧,从而给系统带来负面影响。仿真实验结果验证了理论分析的正确性,研究结果将为直流电网技术的工程化研究提供重要的理论和工程应用基础。

一种新型直流故障限流器拓扑

基于模块化多电平换流器的高压直流输电技术迅速发展,直流侧短路故障电流的限制与开断困难等问题已然成为研究热点。故障限流技术能够快速的限制短路电流的峰值与上升率,为直流断路器的快速隔离提供有利条件。该文提出一种新型直流故障限流拓扑,通过在故障过程中降低等效电感、快速投入吸能电阻以及配合直流断路器,来降低短路电流的峰值、抑制电流的上升率和降低直流断路器中避雷器吸收能量,最终实现直流侧短路故障电流的快速清除。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证该拓扑的有效性,仿真实验结果表明,所提新型直流限流器能够降低直流故障电流峰值(降幅达57.4%)、电流上升率(抑制率达50.3%)以及直流断路器中避雷器吸收能量。

MMC-HVDC物理模拟系统的控制器架构设计

相比传统直流输电,模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电的一次系统与二次系统都更为复杂,并且控制系统的特性一定程度上决定了MMC-HVDC系统的性能。为研究物理控制器的设计方法,文中首先设计了MMC-HVDC物理模拟系统的主系统结构与电气参数,然后重点研究了分层的MMC-HVDC控制系统架构,运行人员控制系统(上位机)、极控制和保护系统、阀基控制器、子模块控制保护单元等由高到低构成了完备的控制体系,确立了各控制层之间的通信方式与内容,开发调试了控制系统程序。最后,进行了MMC-HVDC物理模拟系统的系统实验。实验表明控制系统可以有效地实现物理模拟系统的启停、子模块电容电压平衡、基本的故障保护以及直流电压与功率的控制。

基于“即插即用”的配电自动化设备一、二次安装模式研究

配电自动化建设是国家电网公司"十三五"规划的一大方向,配电自动化建设的推广,可提升配电网监控的可靠性。在分析传统柱上自动化设备安装方法的基础上,提出了基于工厂化调试的柱上自动化设备一、二次安装新模式,对一、二次设备安装方法进行了模块化设计,使安装流程向工厂化、专业化、简洁化方向发展,为配电自动化的高效建设提供了新的思路。