基于自学习的LSTM网络短路电流零点预测方法

短路故障在首个大半波内快速选相开断对提升电力系统稳定性具有重要意义。为此,本文研究并提出了一种基于自学习的长短期记忆(LSTM)网络短路电流零点预测方法。构建了基于自学习优化训练的LSTM短路电流预测模型,并采用循环迭代法对短路电流波形及过零点进行预测;搭建了RTDS试验平台,验证了自学习LSTM网络对零点预测的准确性、快速性以及稳定性;讨论了不同短路故障电流的起始相角、谐波含量、信噪比、衰减直流分量时间常数等因素对自学习LSTM预测精度的影响;仿真与试验结果表明自学习LSTM网络对短路电流零点具有较好的预测能力,当采样时间为3 ms时,自学习LSTM首零点预测精度已与RLS算法采样时间5 ms时预测精度相当,为在首个大半波内实现相控开断提供了依据。

开关关合速度和短路关合能力计算分析

短路关合能力是开关的一项重要性能指标。分析影响开关短路关合能力的主要因素,采用有限元仿真和计算公式相结合的方法,对开关的关合速度和关合能力进行理论计算分析。最后,通过DC 70 kA短路关合能力试验,验证了开关设计及其关合能力计算分析的可行性,具有重要的工程意义。

一种具有容错功能的多桥臂开关功放电路

功率放大器是主动磁悬浮轴承系统中主要的执行元件,但由于开关管长期工作在高频状态下,易发生故障,因此十分有必要开展故障容错研究。首先,提出一种具有容错功能的多桥臂开关功放拓扑结构,能同时实现对五相六桥臂开关功放的开路和短路故障容错控制。其次,分析所提拓扑的工作原理,并提出以电流斜率变化作为故障判断条件的方法,采用相应的容错控制策略,实现冗余桥臂对故障桥臂的替换,以达到容错的目的。最后,通过仿真和实验验证了该拓扑在故障后经过容错能使负载电流恢复正常,证明了拓扑的合理性和可行性。

多通道电流信号深度特征融合的开关磁阻电机故障诊断研究

提出一种基于卷积神经网络(convolution neural networks,CNN)与Transformer结合的新型深度学习框架1D-Uniformer(one dimensional unified transformer),解决开关磁阻电机高阻接触故障和相间短路故障的分类识别问题。搭建开关磁阻电机故障诊断实验平台,在开关磁阻电机定子绕组上设置高阻接触故障和相间短路故障,并通过非侵入式方法采集电机的三相电流信号;引入动态位置嵌入、多头关系聚合器和前馈网络对传统CNN进行改进,得到1D-Uniformer以充分提取高阻接触故障和相间短路故障的特征。实验结果表明:该模型在高阻接触故障和相间短路故障诊断方面均具有很好的分类效果,在18种故障状态下识别精度能达到100%,在不同的噪声强度下仍然具有较高的鲁棒性。

750 kV母线短路电流研究及其抑制方法新探索

常规的750/330 kV短路电流控制措施包括热备用机组、热备用线路、电磁环网解环等,但是随着青海电网近年负荷及清洁能源的快速增长,电网结构连接日益紧密,现有750 kV母线开关遮断能力及常规抑制措施渐渐无法满足运行需求,开展抑制短路电流新技术的研究已迫在眉睫。研究750 kV母线短路电流理论计算方法,针对其分支短路电流提出适应实际运行的短路电流抑制方法和最大出线回数指导建议;提出基于快速开关的方法抑制短路电流,将短路电流贡献最大的分支线路边开关更换为快速开关,故障后20 ms内断开边开关以实现快速出串运行,可保证故障前全接线运行,无需牺牲系统可靠性来控制系统短路电流,为快速开关在750 kV电压等级电网的工程应用奠定基础。

基于DITC的开关磁阻电机功率变换器容错控制方法

针对开关磁阻电机(SRM)功率变换器中开路故障和短路故障导致的相电流和转矩异常情况,提出了一种容错控制方案。通过分析转速波动的机械运动方程,设计了基于参考转矩补偿的开路容错控制算法,以应对开路故障带来的相电流和转矩过大的问题。针对开关管短路故障,通过分析故障相关断区间内电流峰值和斜率变化特性,实现了对短路故障的及时诊断。一旦发现短路故障,将立即阻断故障相的励磁,并切换至开路故障模式,从而实现短路容错控制。两种故障容错方法均建立在直接瞬时转矩控制(DITC)的基础上。设计了转速分别为500 r/min和1000 r/min时开路、短路故障实验,仿真结果验证了该容错控制的正确性和有效性。

光伏升压箱变所用电开关选择

介绍了光伏升压箱变所用电典型设计方案及所用电开关选择原则,通过研究低压断路器技术参数,分析了断路器短路分断能力随工作电压升高而迅速下降的特点。使用电力分析计算软件ETAP计算短路电流,确定系统短路水平,提出所用电开关选型及参数确定解决方案。

基于钳位子模块的开关对复用型模块化多电平固态变压器

基于模块化多电平换流器的固态变压器(modular multi-level converter based solid-state transformer,MMC-SST)由于具备多电压等级、多电压形态的端口,在交直流混合配电网中得到广泛关注。双向有源全桥(dual active bridge,DAB)变换器型MMC-SST存在功率密度低、成本高等问题,且传统半桥结构的DAB型MMC-SST在中压直流(medium voltage direct current,MVDC)端口短路故障情况下无法清除故障电流,限制了其在配电网中的应用;传统全桥结构的DAB型MMC-SST虽具备故障阻断能力,但同时也增加了开关管数目。文中基于混频调制原理,对传统DAB型MMC-SST的拓扑进行改进,提出基于钳位子模块的开关对复用(clamped switch pair integrated submodule,CSPI)型MMC-SST拓扑,该拓扑与传统半桥、全桥结构的DAB型MMC-SST拓扑相比,不仅节约了开关器件,还使得SST具备MVDC短路故障清除能力,极大地提高了DAB型MMC-SST的功率密度和供电可靠性。通过理论分析与仿真模拟,验证了所提CSPI型MMC-SST拓扑及频率解耦方法的可行性。

一种配电网环型供电模型及其合环运行方式的研究

随着中压配电网的建设发展,合理的配电网规划对于提高配电网的供电可靠性和供电质量具有重要作用。以此为目的,从提高配电网运行方式灵活性和负荷转供能力及配电网建设可扩展性等角度出发,提出基于开闭所"手拉手"联络的中压配电网环型供电模型。以此模型为基础,从降低合环运行短路电流角度出发,基于短路转移阻抗分析,提出基于变压器低压侧安装短路电流限制器,变电站低压母线分列和开闭所母线分段的合环运行方式。最后,利用所提出的环型供电模型进行了贵州凯里2015年城区环型配电网的设计和合环运行可行性论证。研究结果不仅验证了所提出环型供电模型和合环运行方式的有效性,而且说明其对于配电网的建设规划具有良好的应用价值。

对1000kV电网操作过电压及相位控制高压断路器的讨论

根据500kV及750kV电网操作过电压的数据以及1000kV电网应有的过电压水平,指出了对于1000kV电网断路器关合开断可能引起的多种操作过电压(如开断并联电抗器及开断中小短路电流的的重燃过电压等)必须给予重视。近年来国外用以抑制操作过电压的装置除并联电阻的高压断路器及氧化锌避雷器以外,相位控制高压断路器日益得以广泛应用。文章介绍了国外相控高压断路器的应用情况,总结了相控高压断路器的关键技术,并对将其应用于我国1000kV电网提出了几点建议。

开关变换器的本质安全特性分析与设计

通过分析开关变换器的最危险故障状态,得出了判断其内部本质安全的等效电感电路。根据开关变换器的最大输出短路释放能量,得出了变换器的输出短路等效电容。以电容、电感电路的点燃曲线作为依据,得出了开关变换器内部和输出本质安全的判断方法。以变换器同时满足本质安全和期望的输出电压纹波要求作为限制条件,得出了电感、电容的设计范围。以Buck变换器为例进行了分析和试验,结果验证了所提方法的可行性和理论分析的正确性。

3/2接线变电站拉停断路器短路电流限制措施分析

拉停中间断路器短路电流限制措施2010年被运用到华中电网某500kV变电站,效果显著。为了推广运用,文中通过分析总结拉停断路器限制短路电流原理及选取原则,归纳出一套该措施快速抉择方法。该方法结合了短路电流限制效果和系统安全稳定适应性,明确了拉停中间断路器短路电流限制措施运用条件的苛刻性和拉停边断路器短路电流限制措施运用数量上的局限性。简单、高效的抉择方法被运用到华中电网2013年短路电流抑制和运行方式安排工作中,得到了实践验证。

气体绝缘金属封闭开关设备接地开关短路事故分析

以一起气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulator switchgear,GIS)接地开关短路事故为例,分析事故发生的原因是隔离开关气室内金属异物在电场力和机械振动的作用下,引起盆式绝缘子沿面放电,导致绝缘破坏;在重合闸过程中,盆式绝缘子再次发生放电,电弧在气流的作用下,引起隔离开关静触头屏蔽罩与筒壁发生短路,强大的电流导致屏蔽罩烧熔。由此判断厂内装配环境控制不严格以及金属异物等杂质严重威胁着GIS的安全。提出相关建议,即加强对GIS生产过程的控制,保证GIS内部清洁;同时,要加强对运行中的GIS的局部放电检测,对存在局放信号的GIS设备及时进行检查,以确保电网安全稳定运行。

电力系统短路实验控制系统的设计

介绍了一种适用于电力系统短路实验的实时数据采集和控制的系统。首先介绍了电力系统模型、控制系统的功能和整体设计,然后具体阐述了如何实现合闸角的准确控制以及如何实现定时输出。

万能式断路器短路试验选相合闸分析

短路短延时、短路瞬时保护特性试验是万能式断路器综合性能测试的主要项目之一,测试要求试验电流中不含有非周期直流分量。本文通过对自耦调压器、变压器等值模型的分析,对含有自耦调压器、变压器元件的万能式断路器短路试验电路中非周期直流分量与合闸相角的关系进行了研究,并提出了一种万能式断路器短路保护特性试验方法。仿真结果验证了该方法的可行性与正确性。

两次电流转移型短路电流限制器的研究

研究了基于两次电流转移的短路电流限制方案,它由快速开关、门极关断晶闸管(GTO)和限流电阻并联组成。限流过程包括两次电流转移:快速开关至门极关断晶闸管,再至限流电阻。采用快速开关可显著减少限流器的运行损耗,采用GTO可降低电流转移的难度。研究表明,在电弧电流向GTO转移的过程中,电弧电压和转移回路电感对电流转移时间有重要影响,提高电弧电压是实现快速转移的关键。

中性点直接接地系统的相控重合闸研究

重合闸是区分永久故障和瞬时故障的有效方法,但重合于永久故障又会对电力系统造成很大的冲击。为减小重合电流的峰值和持续时间,针对中性点直接接地系统的特点,分析了重合闸时电流的特点,提出了一种相控重合闸策略,即在特定的电压相位先依次进行单相重合,利用电流参数快速辨识算法计算出重合电流的周期分量幅值,并与整定值进行比较以判断是否存在接地故障,然后再依次进行两相同步重合,判断是否存在相间短路故障;并提出利用真空触发开关实现相控重合闸的快速重合器方案。仿真结果表明,提出的重合闸策略能明显降低重合电流峰值和持续时间,判断出故障性质。

并网运行的异步发电机设计中几个问题的探讨

本文讨论了并网运行异步发电机设计时,技术指标的选择原则。并从理论上分析了突然三相机端短路和并网时引起的冲击电流,提出了短路及并网冲击电流的计算公式。某些理论分析的结果得到了实验的证明。

计及短路电流约束的机组组合问题

针对近年来电力系统短路电流普遍超标的问题,提出计及短路电流约束的机组组合和支路投切(unit commitment and transmission switching,UC-TS)联合优化模型及其求解策略。由于同时利用机组组合和支路投切两种手段来实现对短路电流的控制。模型不但能够提供最优发电计划,还能提供满足短路电流约束的网络最优运行方式。由于模型的复杂度相对于未考虑短路电流约束的UC模型而言要大的多,对于规模较大的系统,直接求解难度较大,由此,提出模型化简及分解求解策略。最后通过算例证明了模型及求解方法的有效性。

基于限流级差配合的城市配电网高选择性继电保护方案

为了解决供电半径短的城市配电网继电保护配合困难问题,提出了一种基于限流级差配合高选择性继电保护方案。在变电站出线断路器和联络开关配置限流保护装置,发生相间短路故障时,出线断路器限流保护装置迅速限流并与配置于馈线分段开关的保护装置实现多级级差继电保护配合;若为永久性故障,联络开关配置限流保护装置可以在限流条件下实现故障区域的隔离和健全区域恢复供电。结合实例详细论述了限流保护装置的组成和工作原理,着重论述了参数整定方法。分析结果表明:所建议的方法能够有效降低故障处理期间的短路电流水平和对设备的损害,不仅适用于架空配电网,而且也适用于电缆配电网。