高电压等级真空断路器研究现状及展望

针对绿色电网发展需求,总结对比了现阶段SF6完全替代技术和部分替代技术路线的特点及相关技术,指出真空开断技术是电网绿色低碳发展的有效手段。对比分析现阶段多断口真空断路器的技术特点及研究现状,认为单断口真空断路器在结构及可靠性方面具有显著优势。目前商业化单断口真空灭弧室已经发展到145 kV/40 kA,综述了高电压大电流单断口真空灭弧室内外绝缘技术、电弧形态演变规律及分合闸控制、温升特性和真空灭弧室焊接质量稳定性的研究现状及未来发展趋势。结果表明:真空灭弧室内部真空间隙的均压设计及长真空间隙绝缘“饱和”问题是制约灭弧室电压等提升的关键因素;耐烧蚀触头材料的制备及磁场设计对触头表面阳极斑点的形成过程和真空断路器分合闸速度匹配至关重要;选取低回路电阻的触头结构、优化真空断路器散热结构能够有效提升真空灭弧室额定通流能力;此外,总结了真空灭弧室焊接质量和稳定性的影响因素,指出陶瓷金属化并选取合适的钎焊温度和焊料能够显著提升焊接强度;最后指出真空断路器趋向于大容量、小型化、智能化、低过电压、免维护、专用化和多功能化发展。

总额控制下DRG支付对神经外科医疗服务能力影响的阶段性评价

目的 探讨总额控制下疾病诊断相关分组(DRG)支付改革对神经外科医疗服务能力的影响。方法 通过采集DRG试点城市四川省攀枝花市某三级甲等医院神经外科2018—2020年DRG数据,从能力、效率、费用等维度分析改革影响。同时,利用中断时间序列分析(interrupted time series analysis,ITSA)法,将该院出台的绩效考核方案对神经外科进行干预的效果进行比较研究。结果 神经外科在DRG支付下医疗服务能力缓慢下降:病例组合指数(CMI)呈缓慢下降趋势(斜率为-0.022 0);医疗服务效率缓慢下降:时间消耗指数呈上升趋势(斜率为0.013 5);医疗费用消耗缓慢上升:费用消耗指数呈上升趋势(斜率为0.011 3)。从ITSA结果来看,CMI在干预后明显上升,费用消耗指数在干预后明显上升。结论 神经外科在总额控制下的DRG支付改革中,医疗服务能力和效率都有所下降,医疗费用消耗有所增加。但该院出台的绩效考核方案对神经外科在评价指标上的干预有效,表明将绩效考核与DRG支付方式改革结合能取得较好的效果。

电力市场环境下最优备用容量的确定

传统确定备用容量的方法已经不适用于电力市场环境。文中提出一种确定最优备用容量的算法,根据经济学中的效用(文中指电网安全效用)无差异理论,引入可中断负荷替代一部分备用容量,利用存储理论概念建立确定最优备用容量的数学模型,结合历史数据资料中备用容量利用的概率,运用决策论的算法求解最优备用容量。结合四川电网备用辅助服务的研究结果表明,在电网安全性不变的前提下,最优备用容量经济性明显优于用传统方法确定的备用容量。该算法符合市场规律,简单、实用。

考虑用户参与下电网公司购买备用的优化模型

随着用户和发电公司同时参与备用市场的方式日趋成熟,电网公司如何调用备用容量才能使自身利益最大化成为研究的新热点问题。先利用会计成本法对发电机组的备用报价进行分析,并构建发电侧备用容量的优化模型;同时,根据用户上报的可中断负荷和可中断电价进行排序,构建以用户可中断负荷为备用容量的离散优化模型;在此基础上,建立双侧开放的备用市场联合优化模型,利用最速下降的启发式算法得出电网公司需调用的最优备用容量。算例表明,在保持相同电网可靠性的情况下,联合优化模型购买备用的费用少于其它两种购买方式。

系统备用容量优化问题综述

从应对系统可能出现的多种容量事故角度,发电侧备用容量(reserve capacity of generation side,RCGS)与需求侧可中断负荷(interruptible load,IL)容量都可作为系统备用容量。为有效提高备用容量配置和稳定控制的经济性,以及抑制RCGS在备用容量市场上的市场力,应充分利用各类备用手段的经济互补性,从风险管理的角度对其加以协调。文中在建立市场环境下系统备用容量体系的基础上,基于风险管理与协调优化的观点,对目前系统备用容量优化方面的问题进行了综述。

发电容量充裕性的混合优化

在发电容量充裕性的研究中,需求侧管理及需求侧备用市场通常是与发电侧备用市场孤立的。为改进发电容量充裕性控制,在低电价可中断负荷和高赔偿可中断负荷协调控制的基础上,将实施分时电价作为预防控制,将调用发电侧备用容量、中断需求侧低电价与高赔偿可中断负荷容量作为事故后控制。基于其不同的技术特性和经济特性,提出协调模型和优化算法,定量研究预防、事故后控制及其协调控制的效果。仿真验证了风险协调对备用服务的显著改善。

大容量爆炸活塞式高速开断器分析与优化设计

基于爆炸式高速开断器和灭弧熔断器的故障限流装置是目前应用最广泛的大容量短路保护设备。为得到爆炸式高速开断器的设计依据和优化原则,通过建立高速开断器的热电耦合模型和非线性动力学模型,分析了结构尺寸对其温升和分断特性的影响,得出了关键参数的优化选取原则。通过仿真得出了装药量的合适选取范围。为验证研究结论,设计了额定10kV/2000A的装置样机并进行了温升与分断试验。样机额定通流下的端子温升仅为37K,功耗72.4W;分断时间160μs,分断速度达到了69.7m/s。试验结果与仿真一致,相关研究结论可用于更大容量高速开断器的设计。

基于机会约束规划的微网运行备用优化配置

为保证微网孤岛运行的可靠性与经济性,配置合理的运行备用容量具有重要意义。考虑到微网内波动功率主要由可再生分布式电源出力的不可控性、机组的故障停运及负荷预测的不准确性引起的,分析了风机出力、光伏出力和负荷短期预测误差的概率统计规律,提出了基于峰谷分时电价(time-of-use price,TOU)的微网发电侧备用与需求侧备用相协调的运行备用优化新策略。以最小化微网运行备用总购买成本为目标、以一定置信水平满足微网要求为机会约束的条件下,确立了最优运行备用容量的数学模型,并利用基于蒙特卡洛(Monte-Carlo)随机模拟的递阶遗传算法(hierarchical genetic algorithm,HGA)对模型求解。最后以微网实例的仿真结果说明了所建模型的有效性。

252kV自能SF6断路器开断能力的研究和提高

提高电力系统元件的可靠性是提高电力系统可靠性的重要措施。笔者主要从优化断口间的绝缘结构、改善介质状况和增强热膨胀效应方面来提高断路器的开断能力。所研究的252 kV断路器总体设计方案采用双室+双动的自能式灭弧室结构和触头运动方式,并结合定型产品的设计经验进行了关键结构参数的设计优化:确定热膨胀室和压气室的容积及其配合问题,保证了大电流开断的可行性;利用电场分析软件,对断路器的关键部位的电场强度进行了计算、分析和优化;为了抑制由电弧引起的气体密度的下降,加强热气体的排放效率,进行了导气流通道的改进,改善了介质状况。所研制的断路器通过全部型式试验,并已投入生产,同时为后续产品的研发提供了技术平台。

需求侧两种可中断负荷与发电侧备用容量的协调

在系统备用容量优化的研究中,需求侧低电价与高赔偿两种可中断负荷通常是与发电侧备用容量孤立的.为提高备用容量配置和系统稳定控制的经济性,以及抑制备用容量市场上的市场力,应对各类备用加以协调.为此,基于各类备用的经济互补特性,从风险管理角度提出协调模型和优化算法,对发电侧备用容量的配置进行了风险决策,定量评估了单一备用市场及其组合运营的效果.仿真分析验证了该模型的合理性和算法的有效性.

计及风险因素的事故备用容量购买决策模型研究

针对电力系统中事故发生概率不同,通过购买需求侧低电价和高赔偿事故备用容量,并与发电侧备用容量优化组合,在取得经济性的同时,也带来了一定的风险性。基于经济学中的效用和风险理论,同时考虑备用容量和电量价格波动以及事故发生带给供电公司的风险性,建立了考虑经济性和风险性的最优事故备用容量购买模型。并利用蒙特卡洛方法对一个研究时段内的最优备用容量分配进行了仿真求解。结果表明,所建模型能为电力公司购买事故备用容量提供一定的风险决策依据。

基于光控真空断路器模块串联的126kV三断口真空断路器设计与试验

为将真空断路器应用于更高电压等级,多断口真空断路器的研究成为行业内的热点问题。在分析总结此前研究成果的基础上,设计了一种由3个光控真空断路器模块(FCVIM)串联组成的126 k V真空断路器。断路器按照U形方式串联光控真空断路器模块,光控真空断路器模块主要由外绝缘部件、真空灭弧室、均压电容、永磁操动机构及其控制器和操动电源等部分组成,在低电位通过光纤控制技术对工作于高电位的永磁操动机构进行控制。对三断口真空断路器和单断口真空断路器模块分别施加雷电冲击电压,结果显示三断口真空断路器相对单断口真空断路器的击穿电压增益倍数为1.59;在并联不同均压电容和人为制造三断口不同步分断情况下研究三断口真空断路器暂态电压分布特性,发现低分散性操动机构和均压电容的应用可以有效提高其开断能力。三断口真空断路器在额定电压下成功开断40 k A短路电流,在不同试验方式下完成重合闸操作,并已顺利通过挂网试运行。

市场环境下分时电价对系统最优负荷备用容量的影响

电力市场采用分时电价后,每个时段的负荷量将发生变化,同时会对负荷缺电成本以及可中断负荷赔偿费用产生影响,进而影响系统可靠性以及备用购买情况。针对分时电价对负荷缺电成本以及可中断负荷赔偿费用的影响,以每个时段的购买备用容量社会成本最小为目标,采用概率方法建立了计及分时电价影响的系统动态负荷备用购买模型,并通过算例对不同时段的最优负荷备用购买情况进行了研究。结果表明,社会成本在低谷时段较分时电价实施前有所增加,而高峰时段则有所减少。同时可中断负荷受分时电价影响,其购买量在低谷时段降为最低,高峰时段则为最多,所建模型可以较好地反映分时电价对负荷备用容量购买情况的影响。

一种H桥型高压直流断路器的拓扑结构和故障隔离策略研究

为降低混合式高压直流断路器的昂贵造价,提出了一种H桥型高压直流断路器,并对其联接于直流正负极时不同的故障隔离控制策略分别进行了研究。H桥型高压直流断路器沿用了混合式高压直流断路器的关键部件和断流理念,利用H桥结构特有的电流流向特性,对混合式直流断路器内的关键部件进行了整合,通过重新布局使得直流断路器内的IGBT个数大幅减少。在保证同等直流故障处理能力的前提下,相比于混合式高压直流断路器,H桥型高压直流断路器的投资成本大幅降低。为验证H桥型高压直流断路器及其故障隔离策略的有效性,在PSCAD/EMTDC内建立了一个三端单极直流网络模型。仿真结果验证了H桥型高压直流断路器在隔离直流线路故障方面的可行性和有效性。

高分断能力真空灭弧室的研制

研究了一种新型高分断能力的真空灭弧室，其间隙纵向磁场较强且具有良好的分布特性。试验表明，该真空灭弧室具有较强的分断能力，并有利于真空灭弧室的小型化。

计及可中断负荷的旋转备用容量机会约束规划模型

针对电力系统备用容量的获取如何兼顾系统运行的可靠性和经济性的问题,将可中断负荷作为一种备用资源参与发电侧备用市场竞争,引入机会约束规划方法确定系统所需的备用容量。在计及发电机组强迫停运和负荷预测误差等不确定性因素的影响下,以最小化旋转备用容量的购买成本为目标,构造了可中断负荷参与旋转备用容量优化的数学模型,并采用基于蒙特卡罗随机模拟的遗传算法求解模型。对所提出的模型进行仿真,验证了利用该模型的有效性。

基于停电损失费用的变电站经济容量研究

考虑供电可靠性并将其转化为停电损失费用来进行经济分析是城市电网规划的必然趋势。在综合考虑电网的建设投资、运行费用的基础上,将停电损失费用有机地结合到电网规划的优化目标中,以单位供电面积的年费用最少为原则,提出了确定变电站经济容量的计算方法,并给出了相应的计算流程。以佛山电网为计算实例,说明确定变电站经济容量时考虑停电损失费用的必要性,验证了该方法的合理性和有效性。

节能减排背景下可中断负荷参与系统备用的优化模型

在节能减排的背景下,论述了可中断负荷与实际发电机组在能耗和污染物排放方面的区别。引入污染物排放价格系数,以备用总成本和污染物排放成本最小为目标函数,建立了可中断负荷参与的系统备用节能减排调度模型。采用递阶编码遗传算法求解,并通过算例验证了模型和算法的有效性,说明了可中断负荷参与备用调度在节能减排方面的贡献。

真空间隙与CO_2气体间隙串联开断大电流机理仿真研究

为提升采用CO2气体作为灭弧介质的高压断路器大电流开断能力,对真空间隙与CO2气体间隙串联开断过程进行研究。通过建立12 k V真空间隙与72.5 k V CO2气体间隙组成的串联间隙电弧黑盒模型,分析两间隙承担暂态恢复电压起始时刻不同时两间隙协同作用关系;研究两间隙并联分压电容对间隙间电压分布特性的影响;对比串联间隙与单一气体间隙开断性能的差异。仿真结果表明：真空间隙先承担恢复电压有利于CO2气体间隙介质强度快速恢复,真空间隙提前15～30μs承担恢复电压时串联间隙表现出较好的协同开断效果;两间隙在不同时刻承担恢复电压时设置合适的分压电容可优化间隙间的恢复电压分布特性。CO2气体间隙串联真空间隙后可提升其大电流开断能力,为环保型高压断路器设计提供可借鉴方法。

不同电极激光触发真空开关高频开断能力研究

为研制综合性能更优的脉冲功率闭合开关,满足脉冲功率系统对开关重频工作能力的需求,基于可拆卸真空腔体搭建试验电路,考察电极间距、电流频率及极性配置方式对不同电极激光触发真空开关(lasertriggered vacuum switch,LTVS)高频开断能力的影响。试验结果表明,横磁电极LTVS的高频开断能力明显优于纵磁电极;开关的开断能力随着电极间距的增大逐渐降低,采用横磁电极开关的开断能力受电极间距影响更明显;受触发材料影响,靶材为KCl+Ti混合材料且开关为正极性时,电流频率增加会显著降低LTVS的高频开断能力,而负极性时,频率变化对开断能力并无明显影响;不同极性配置下,电流过零时较为活跃的触发材料释放的带电微粒会在不同程度上影响LTVS的高频开断能力。该研究结果可为后续进一步优化LTVS的综合性能提供参考和建议。