Analysis on the fault characteristics of three-phase short-circuit for half-wavelength AC transmission lines

Half-wavelength AC transmission(HWACT) is an ultra-long distance AC transmission technology, whose electrical distance is close to half-wavelength at the system power frequency. It is very important for the construction and operation of HWACT to analyze its fault features and corresponding protection technology. In this paper, the steady-state voltage and current characteristics of the bus bar and fault point and the steady-state overvoltage distribution along the line will be analyzed when a three-phase symmetrical short-circuit fault occurs on an HWACT line. On this basis, the threephase fault characteristics for longer transmission lines are also studied.

基于MATLAB_App Designer电力电子虚拟仿真实验系统设计

根据MATLAB_App Designer提供的界面布局功能,运用MATLAB_Simulink搭建电力电子仿真模型,设计了一套人机交互式电力电子技术仿真实验系统。该系统包含典型的电力电子仿真模型和实例,可以帮助学生和工程技术人员学习电力电子电路的工作原理,分析和研究参数设置对电路电压、电流等波形的影响,有利于提高学习者对电力电子技术的研究和设计能力。

面向残差评价的中点钳位型逆变器开路故障诊断方法

在基于解析模型的故障诊断系统中,为了显化残差信号所包含故障信息的能力,提出一种面向残差评价的中点钳位型三电平三相逆变器快速开路故障诊断方法。首先,构建诊断观测器获取三相电流观测值并通过观测矩阵计算电流残差;其次,通过引入基于范数的标准评价函数,计算残差性能指标与阈值,将残差转换为可用的特征信号并与阈值相比较实现高效实时的故障检测;再次,推导不同功率开关器件开路故障状态下的电流残差特性,并依据此特性实现精准的故障隔离;最后,在仿真平台及半实物实验平台上验证了该文所提算法的有效性与可行性。仿真与实验平台结果表明,相较于传统基于信号与知识的诊断方法,残差性能评价的引入使得诊断速度提高80%以上。针对NPC型三电平三相逆变器常见的四种开路故障情况,均可实现快速且精准的故障检测及定位。

无刷励磁机旋转整流器二极管开路故障的轴电压特征研究

内转子式三相无刷励磁机旋转整流器二极管单管开路故障发生频率较高且不易直接监测,可能诱发多个二极管故障的连锁效应,严重影响发电机组的安全可靠运行,根据故障在轴电压中形成的特征谐波进行在线监测是一种新型检测方法。首先分析了旋转整流器二极管单管开路故障时励磁机电枢磁动势特征,利用气隙磁导法得到交链电枢转轴交变磁通表达式,进而预测二极管开路故障后,励磁机轴电压中将出现Pωr/2π整数倍频率的谐波。最后以一台5.8 MW的三相无刷励磁机为例进行有限元仿真,结果与理论预期相符,证明了轴电压信号可用于内转子式无刷励磁机的旋转整流桥二极管开路故障在线监测。

三相异步电机匝间短路故障的诊断方法

三相异步电机是各类电机中应用量最大的一种,匝间短路故障为三相异步电机发生概率较大的一类故障。如果能实时监测电机运行状况,对运行进行健康安全评估,将能及时止损,减少损失。提出了基于扩展Clarke变换和故障特征因子Q的匝间故障诊断方法,分析了电机匝间故障的Clarke矢量的特点,对电机匝间故障的Clarke矢量取模,得到三相电流中对称分量的直流分量和2倍于基频的交流分量,以该分量的幅值与直流分量的比值作为故障特征因子Q进行匝间故障诊断。通过特征因子Q研究Clarke矢量频谱,从而判断电机故障,并且进行了理论仿真以及样机测试。

基于输出电压轨迹的三相逆变器开关管开路故障诊断

开关管开路故障会让功率变换器的输出电压与电流产生严重畸变,因而降低了变换器输出的电能质量。开路故障出现后其余功率开关器件的损耗可能增加,所以容易在电路中引发二次故障。文中提出一种针对三相逆变器开关管开路故障的故障诊断方法。故障类型与故障器件的辨识通过分析三相逆变器在αβ平面上的输出电压轨迹实现,仅需要测量滤波后的输出线电压。所提出的方法易于实现,可以诊断三相逆变器的所有开关管开路故障情况。最后,通过仿真和实验验证所提出方法的可行性和准确性。

大容量发电机断路器TRV开断特性及抑制措施研究

发电机断路器(GCB)位于发电机组和升压变压器之间,针对负荷电流高达50 kA、故障电流高达200 kA以上的大容量机组,GCB传导和开断电流远高于线路断路器,在开断过程中,GCB两端会产生非常严重的瞬态恢复过电压,威胁GCB的可靠性。文中基于某大型核电站的实际接线,单机容量为1 722.2 MVA,利用EMTP-RV仿真计算研究了GCB在各种故障下开断时的TRV的电磁暂态特性,分析配置不同容量电容器对TRV幅值和陡度的影响效果。提出了采用辅助断口装设非线性阻尼电阻抑制TRV的方法,并给出了非线性阻尼电阻参数选取原则,并通过仿真验证了其可行性,针对失步故障非线性阻尼电阻可使TRV幅值降低29.2%,具有更高的灵活性与经济性。

地磁感应电流作用下三相五柱变压器无功功率定量分析

无功功率作为电力系统运行重要指标,其波动影响电力设备的安全稳定运行以及整个系统的电压稳定。为分析三相五柱变压器在地磁感应电流作用下的无功功率分布,根据变压器的实际参数,通过串联电阻及电压补偿的办法,建立三相五柱变压器磁场-电路耦合有限元计算模型,对不同大小地磁感应电流下的变压器无功功率进行定量分析。通过计算三相五柱空载及额定负载下无功功率的分布以及单相自耦变压器无功功率,发现随着地磁感应电流的增大,三相五柱空载及负载无功功率特性曲线均大体呈线性增加,且单相自耦变压器相较于三相五柱变压器无功曲线对于地磁感应电流更为敏感。并结合不同芯柱结构变压器的磁路特点,分析了无功差异变化的原因。研究结果可为地磁感应电流作用下三相五柱变压器稳定运行提供参考依据。

分频输电系统同步发电机端口三相短路引起的振荡转矩分析

为了研究分频输电系统频率降低对水轮发电机机端三相短路时所产生的振荡转矩初始幅值的影响,建立了同步发电机的5阶数学模型,推导了5阶模型下同步发电机带负载机端突然三相短路时,振荡转矩初始幅值的解析表达式;比较了工/分频水轮发电机在额定工作状态下经同一短线路向系统送出有功和无功时,机端电压与功角的大小关系;在水轮同步发电机的实际工程应用标准参数与电气参数限定范围内,研究了振荡转矩初始幅值关于机端电压与功角的单调性,比较了相同工况下工/分频系统振荡转矩初始幅值的大小,并量化分析比较了包括频率在内的多种因素对振荡转矩初始幅值的影响程度。研究结果表明:在水轮同步发电机参数、工况相同,仅考虑频率降低的情况下,经短线路向系统送出功率,分频输电系统振荡转矩的初始幅值小于工频系统;在各影响因素中,直轴次暂态电抗对振荡转矩初始幅值影响最大,交轴同步电抗影响最小。

考虑锁相暂态响应的光伏发电系统三相短路电流计算方法

光伏发电系统具有不同于同步机的故障响应特性,给电力系统故障保护与控制带来严峻挑战。锁相环的输出直接影响光伏发电系统的故障响应特性,特别是在电网故障后电压相位跳变使得锁相环输出呈现非周期性的暂态响应偏差,对光伏输出短路电流产生较大影响。现有研究忽略锁相暂态过程,可能造成光伏及其并网系统短路电流的分析计算出现较大误差。为此,本文推导了光伏锁相环输出相位与并网点电压相位间偏差的解析表达式,分析了锁相偏差的时域变化特性及其影响因素和锁相偏差对光伏发电系统三相短路电流的影响,从而提出了考虑锁相暂态响应的光伏发电系统三相短路电流解析计算方法,并分析了短路电流的特征,最后搭建光伏并网系统仿真模型,验证了理论分析的正确性。

适用于有源区域电磁波时程精细积分仿真的大时间步长矩阵数值积分方法

时程精细积分(PITD)法是一种全波电磁数值方法,具有相当宽松的数值稳定性条件,且数值色散误差几乎不受时间步长的影响,因而近年来在电磁学领域中受到广泛关注。在有源区域的电磁数值模拟中,PITD法需要计算激励源添加引入的非齐次项所产生的矩阵积分,其计算或存在矩阵求逆运算,易不稳定,或难以在大时间步长下保证计算结果的精度,这使得PITD法的推广应用受到一定限制。该文将响应矩阵法引入有源区域的电磁波PITD仿真中,不仅避免了矩阵的求逆运算,并且能够在保证计算结果精度的条件下,增大时间步长的选择范围,提高算法的计算效率。最后,进行了实例计算,并与直接近似积分方法和数值积分方法的结果进行了对比,验证了该文所提方法的实用性和有效性。

基于扰动补偿线性自抗扰的直流微电网接口变换器寻优控制

针对直流微电网接口处三相六路变换器在负载突变以及系统功率下降等多种扰动下引起的接口处电压振荡问题,提出一种以扰动补偿线性自抗扰和模糊控制优化算法相结合的模糊扰动补偿线性自抗扰控制策略。根据接口变换器的电路拓扑建立数学模型,并设计线性自抗扰控制对其进行控制;在观测器数学模型中引入扰动补偿环节,用于抵消扰动输入为斜坡函数时的扰动误差,提高观测器的扰动观测能力和观测精度;引入模糊控制优化算法对控制器参数进行优化调节,使控制器具备参数自主优化能力;搭建数字仿真模型进行实验验证,并与PI、LADRC相对比。实验结果显示:所提控制策略既具备了优异的接口处电压振荡抑制能力,又使系统获得了优异的鲁棒性。

基于三相4PT接线方式的PT短路故障特征量分析

针对基于三相4PT(Potential transformer,PT)接线方式的PT短路故障特征量进行分析,并得出变化规律。首先,对4PT接线方式下,二次三相电压、零序电压值进行理论分析;其次,根据PT的设计参数,建立有限元模型,仿真计算绕组相关的电容、电感、电阻等参数,并根据参数构建精细化等值电路模型;再次,基于三相4PT接线方式下,对PT短路故障现象及发生短路故障后各PT电气特征量变化进行详细分析;最后,结合精细化电路模型,通过Matlab建模仿真对PT短路故障后电气特征量变化规律进行验证,证实电气特征量变化规律的正确性。研究结果为PT短路故障在线监测方法提供重要依据,有利于在不退出操作或拆卸的情况下实时准确地监测PT的健康状况。

电工电子技术在纳米发电机中的应用探讨

电工电子技术在纳米发电领域具有重要优势,探讨电工电子技术在纳米发电领域的应用,可以促进理论知识与技术创新融合,推动电气工程的发展.依托电工电子技术相关知识分析新型复合纳米发电机,探索三相全波整流稳压电路.该复合纳米发电装置由摩擦发电和压电发电两模块串联而成,输出开路电压为690 V,短路电流为390μA,经三相全波整流稳压电路后最终实现5 V直流电压输出,从而可以给恒定功率设备供电.该设计解决了当前电子产品所面临的能量需求问题,为新能源的利用和开发提供重要参考.

双三相永磁同步电动机驱动器全开路故障模式的诊断方法

准确地对驱动器开路故障进行识别与诊断能够有效防止故障进一步恶化所引起的严重事故,也是实施恰当容错控制策略的先决条件。驱动器的开路故障类型包含单个功率开关管故障、多个功率开关管故障以及功率开关管和相的混合故障,提出能够识别上述所有类型全开路故障模式的诊断方法。首先,为了便于模拟多类型的故障场景并提高理论模型的计算精度,构建能够计及诸多非理想因素和电机与驱动器之间相互影响关系的直接耦合分析模型,并通过实验验证了该模型的准确性和有效性。其次,通过矢量空间解耦中的子平面电流和绕组相电流分别提取故障因子和辅助故障因子,提出基于2种故障因子的诊断方法,并明晰2种故障因子的阈值范围和使用方法。最后,依托验证后的直接耦合分析模型,对6种不同类别的开路故障进行识别和诊断,证明所提方法的有效性。

永磁辅助磁阻发电机建压过程及短路故障运行

为解决传统永磁发电机短路故障时灭磁困难和开关磁阻类发电机电压波形差的难题,提出一种永磁辅助同步磁阻发电系统(PMSynRG)。建立该电机的数学模型,阐述其发电运行机理,并推导出带载时的稳态电压方程和三相短路时绕组交直轴短路动态电流方程。针对发电机带载时的自激建压过程进行数值仿真计算,得出自激建压曲线,验证发电机系统的建压能力。此外,针对三相短路故障进行数值仿真计算,验证了故障时三相电流小于额定电流的结论,同时还验证了三相短路时动态电流方程的正确性,证明了发电机系统具有较强的自我保护能力。最后,制作样机并完成了带载建压实验,实验结果与数值分析结果吻合度较高。

三相交流电路的实验优化与仿真设计

阐述电力电网供电配置中的三相交流电供电特点,探讨在原有的三相电路实验中增加仿真软件中的示波器检测教学,观测三相电路电压、电流波形、相位差和三相电路有功功率的内容,帮助学生更加直观地理解三相电路特性。

WSPJ三相平衡节电器在公共建筑的节电应用

WSPJ三相平衡节电器利用电磁平衡、电磁感应等原理,可以提高线路电能质量,降低损耗。在公共建筑领域,它可优化用电环境,促进三相平衡,提高功率因数,稳定三相电压,滤除谐波,保护建筑内机电设备安全运行。本文以WSPJ在某一五星级酒店的应用为例,在保证酒店生产运营和人员舒适度的前提下讨论如何利用三相平衡节电器实现节能降耗。本文按照WSPJ产品概述、节能原理、解决方案、改造效果四个部分详细阐述。

消除断路器本体三相不一致保护误动的回路设计研究

断路器三相不一致保护包括微机断路器非全相保护和断路器本体三相不一致保护,断路器本体三相不一致保护能够弥补微机断路器三相不一致保护的电流判据逻辑不满足的三相不一致故障的缺点。本体三相不一致保护由启动元件、时间元件、出口元件组成,由于元件故障或误碰使回路接通,导致断路器误动作。通过分析工程常用的本体三相不一致回路,提出可有效避免元件故障或误碰使回路接通,导致断路器误动作的回路设计方案。新建或改建项目可直接延用此回路设计方案,对已投产断路器可参照此方案进行回路优化,可提高断路器本体三相不一致保护的可靠性。

500 kV断路器本体三相不一致防误动回路优化与运用

镇雄公司在用西开生产的LW13A-550/Y型500 kV分相操作断路器本体三相不一致保护回路存在多方面的安全隐患。断路器处于合闸状态,当三相不一致跳闸出口继电器故障或因人为误碰、误动将会使断路器误跳闸。介绍了在原有回路的基础上以精简的优化方式高效地解决了上述存在的问题,有效防止运行中的断路器误跳闸,进一步提高涉网设备安全性、稳定性、可靠性。