具备自适应重合闸能力的多端口混合式直流断路器

为解决柔性直流电网中混合式直流断路器成本高以及盲目重合闸的问题,提出了一种具备自适应重合闸能力的多端口混合式直流断路器。所提断路器能够在能量耗散期间旁路故障线路中的限流电抗器,配合电容充电回路的导通,将本应经避雷器耗散的限流电抗器能量转移到电容中,从而有效减少了故障隔离时间与避雷器能量耗散压力,并为故障性质的判别提供了能量支持。同时,该断路器通过共享主断路器的方式实现故障隔离,结合避雷器泄能需求的下降,大大降低了断路器的制造成本,在经济性方面优势明显。此外,该断路器利用故障识别电流与电容电压在永久性故障与瞬时性故障下的幅值差异来识别故障性质,实现了自适应重合闸,操作简单且易于控制。最后,利用PSCAD/EMTDC在三端MMC柔性直流系统环境下对所提方案的有效性进行了仿真验证,并通过与其他方案的对比分析,证明了所提方案的优越性。

一种具有重合闸功能的限流式直流断路器

为提高柔性直流输电系统发生短路故障后高压直流断路器的故障隔离、限流及重合闸恢复能力,在现有直流断路器结构基础上提出一种具有重合闸功能的限流式直流断路器(RCL-HDCB)。RCL-HDCB方案改进了断路器的限流支路,使其能够快速重合闸,依据动作过程及原理进行了参数设计,在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的双端直流输电系统,对RCLHDCB的运行状态进行仿真验证,结果表明该设备在发生短路故障后能够快速有效开断,故障电流也得到了较好的抑制,同时重合闸运行稳定,因此该RCL-HDCB方案对柔直输电系统具有一定的指导意义。

变电站高压断路器合闸控制回路的改进

我公司变电站微机化保护改造后,由于6 kV设备微机化保护模块与原控制回路配件参数不匹配,造成部分高压断路器微机后台操作拒合,其他高压断路器经常发生合闸熔断器、合闸线圈烧毁的现象,严重影响设备正常操作与运行。1 存在的问题变电站微机化改造,只是对二次保护回路进行了更新换代,而一次设备及合闸回路元件如断路器、合闸接触器等,仍采用原来的旧设备。

配合防孤岛保护的配电网时限自适应重合闸方法

有源配电网重合闸之前分布式能源必须脱网,但实际中很多变电站内未安装线路侧电压互感器,导致检无压重合闸方案无法实施。文中提出一种与分布式电源防孤岛保护相配合的时限自适应重合闸方法,通过保护跳闸前的系统侧母线电压来推断线路接入的分布式电源防孤岛保护动作时间,自动调整配电线路重合闸的动作时间,实现重合闸与防孤岛保护的时序配合。所提方法不需要安装线路侧电压互感器,不依赖于通信网络,考虑分布式电源低电压穿越要求的同时实现配电线路的快速重合闸,为电力系统运行的稳定性与供电可靠性提供支撑。仿真及实验结果均验证了该方法的有效性。

断路器碳陶瓷合闸电阻能量耐受及失效特性

合闸电阻在大能量注入下的热电耐受及性能稳定是超/特高压交流系统断路器安全稳定运行的关键因素。为此通过开展合闸电阻模拟能量注入实验,并建立碳陶瓷复合材料微观结构热电耦合仿真模型,研究碳陶瓷电阻在不同强度能量注入下的材料温升、动态导电、性能劣化及结构破坏行为,分析碳陶瓷合闸电阻的能量耐受及失效机理。研究发现,碳陶瓷电阻具有随温度变化的动态导电特性,导通电阻及恢复电阻随能量注入强度的增加而减小;在大能量注入下,碳陶瓷电阻劣化及损伤模式包含恢复电阻下降、侧面绝缘击穿及电阻体碎裂。根据大能量注入下电阻内部多物理场分布仿真结果,结合碳陶瓷复合材料微观结构观察及电接触导电机制分析,揭示来源于碳陶瓷电阻内部电流密度、温度及热应力不均匀分布的性能劣化及结构破坏电热正反馈物理机制。

并联双线圈式直流接触器电磁机构合闸动作特性

直流接触器是新能源系统以及电动汽车中配置最为广泛的开关电器之一。而直流接触器的动态特性是衡量直流接触器性能的重要指标之一。文中以并联双线圈式直流接触器为研究对象,建立了直流接触器电磁机构的动力学模型,利用基于Adams与Maxwell软件的联合仿真研究方法对直流接触器的电磁机构进行合闸过程的仿真分析,研究结果表明,机构合闸动作的仿真合闸时间与试验合闸时间相吻合,验证了该仿真方法的正确性。同时研究了弹簧参数和线圈参数等因素对机构合闸运动特性的影响,发现在一定范围内弹簧预压力变化对合闸时间影响不大,线圈安匝数增大会导致合闸时间变小,线圈内阻增大会导致合闸时间变大且动触头弹跳更剧烈。文中的仿真方法与结果能为直流接触器电磁机构的改进设计与优化提供一定参考。

SF_(6)断路器触头劣化过程合闸预击穿特性研究

电容器组投切断路器触头烧蚀劣化后会改变合闸预击穿时间,这不仅会影响选相合闸效果,同时也说明预击穿电弧持续时间可作为衡量触头烧蚀状态的指标之一。建立了126 kV SF_(6)断路器灭弧室内合闸预击穿过程电—流体耦合仿真模型,研究了触头劣化过程中合闸预击穿特性,并提出了预击穿时间带电检测方法。结果表明:合闸过程中场强最大点总是出现在静弧触头表面;灭弧室内SF_(6)气体密度几乎保持不变;110 kV电压等级相电压下,触头预击穿电弧持续时间随烧蚀程度变化的试验值与仿真值吻合良好。从电场畸变角度解释了随着触头的表面烧蚀劣化程度增大对应预击穿时间的变化规律,结果可为断路器选相合闸策略和触头状态评估提供理论指导。

关于取消新疆电网750 kV断路器合闸电阻可行性的仿真研究

目前,超、特高压输电线路常用合闸电阻吸收能量,并将其作为限制合闸过电压的主要手段,但是带有合闸电阻的断路器不仅造价昂贵,而且还存在运行可靠性差、故障率高等缺点,如果能利用低残压、保护性能优异的金属氧化物避雷器替代合闸电阻来限制操作过电压,不仅可以降低成本,还能简化断路器操纵机构以提高电力系统运行的可靠性。文中以新疆电网最长距离的750 kV线路为研究对象,通过沿线安装多组避雷器的方式,将沿线最大2%合闸过电压限制到规程规定的1.8 p.u.以内,为新疆电网所有750 kV长距离线路取消断路器合闸电阻的可行性提供了理论依据。

基于邻域保持嵌入⁃主成分分析的配电变压器合闸涌流波形特征检测

为有效检测配电变压器合闸涌流的波形特征,区分合闸时励磁涌流和故障电流,本文提出了一种基于邻域保持嵌入(NPE)和主成分分析(PCA)的变压器合闸涌流检测方法。该方法可对数据全局和局部特征信息进行检测及处理,首先利用NPE-PCA算法将电流数据降到二维空间,然后通过对二维空间数据拟合得到拟合误差σ,通过比较拟合误差σ与给定阈值的关系来识别合闸时励磁涌流。最后在ATP/EMTP平台搭建模型对所提出的合闸涌流波形特征检测方法进行测试,仿真结果表明本文所提NPE-PCA涌流波形检测算法能有效识别变压器合闸涌流波形特征,与二次谐波算法对比分析表明本文算法性能更优。

适用于带并抗的同杆双回线接地故障分相自适应重合闸策略

同杆双回线发生接地故障采用传统跳闸策略时可能会产生负序分量,传统自动重合闸方案在合闸前不判定故障性质,重合失败时将影响系统稳定性。针对该问题,提出了一种适用于带并抗的同杆双回线接地故障改进跳闸与分相自适应重合闸策略。首先,通过建立带并抗的同杆双回线各相之间的耦合模型并对其进行分析,提出了一种能够避免负序分量注入系统的改进跳闸策略。其次,分别对瞬时性故障和永久性故障情况下的故障相并联电抗器电流特征分析,提出了基于故障相并联电抗器微分栅电流的故障性质判据。最后,结合改进跳闸策略和故障性质判据,形成了适用于带并抗的同杆双回线接地故障分相自适应重合闸策略。PSCAD/EMTDC仿真验证了所提改进跳闸与分相自适应重合闸策略能够避免负序分量注入系统,以及在不同接地故障类型、故障位置和过渡电阻情况下都能保证输电线路重合成功率。

适用于同杆双回线路接地故障改进跳闸与分相自适应重合闸策略

同杆双回线路发生接地故障时采用传统跳闸策略可能会产生负序分量,传统自动重合闸方案在合闸前不判定故障性质,重合失败时将影响系统稳定性。针对该问题,提出一种适用于同杆双回线路接地故障改进跳闸与分相自适应重合闸策略。首先,建立同杆双回输电线路各相之间的耦合模型并对其进行分析,提出一种能够避免负序分量注入系统的改进跳闸策略;其次,分别对瞬时性故障情况下和永久性故障情况下电容耦合电压特性进行分析,提出基于故障相电容耦合电压的故障性质判据;最后,结合改进跳闸策略和合闸策略,形成了适用于同杆双回输电线路接地故障分相自适应重合闸策略。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提分相自适应重合闸策略能够避免负序分量注入系统,以及在不同接地故障类型、故障位置和过渡电阻情况下都能保证输电线路的重合成功率。

重合闸工况下变压器绕组轴向动稳定性仿真研究

当重合闸重合于永久性故障时,会给变压器带来二次冲击,增加变压器损坏的可能性。对此,首先建立了三绕组变压器“高-中-低”运行方式下的漏磁场计算模型;之后建立了绕组线圈轴向振动的非线性模型,并提出线饼及垫块上所受轴向压力的动态计算方法;最后利用所建立模型对一台110 kV变压器在重合闸工况下的轴向强度进行评估。结果表明,重合于最劣工况时,变压器漏磁场增加,振动更为剧烈,作用于线圈及垫块上的力更大,变压器出现轴向不稳定的可能性增大。研究结果可为变压器重合闸工况校核提供依据。

以太网通信下的永磁真空断路器合闸自动控制

在对永磁真空断路器合闸远程控制时,都是以传感网络完成控制信号的传输,但是传感网络易受外界干扰,存在分合闸延迟时间较长、合闸误差率较高的问题。为此,深入研究基于以太网通信的远程控制技术,研究永磁真空断路器合闸自动远程控制方法。首先构建永磁真空断路器合闸控制主体电路简化结构,其中包含断路器本体、驱动电路和传感器;然后通过以太网通信技术,滤波处理后传输断路器状态信息数据;最后使用选相分闸控制,从而限制延时,实现精准控制。实验证明,所提出的控制方法下永磁真空断路器分合闸时间明显缩短,分闸时间在11 ms以内、合闸时间在18 ms以内且合闸误差率降低在0.3%以下,优于传统的传感网络方法。

发电机出口刀闸合闸不到位原因分析及处理办法

以一起发电机出口刀闸合闸不到位为例,通过分析现象,从机械方面和电气回路方面入手,逐步排查可能导致故障的原因,逐一验证,最终通过试验找出故障原因为刀闸控制箱内限位接点动作连片有轻微变形所致。解决的临时措施为使用工具将合闸限位接点动作连片向上方弯曲倾斜一定角度,经反复试验可行;彻底解决方法为大修时更换限位接点动作连片和固定连片的弹簧。

合闸过程监测下的10kV断路器机械故障声纹识别技术

本研究旨在利用声纹识别技术来识别合闸过程中10kV断路器的机械故障声音,为电力系统的维护和故障处理提供有效的手段。通过数据采集与预处理、声纹识别实验设置和性能评估指标的确定,设计了一种适用于该场景的声纹识别模型,并进行了性能评估和结果分析,以供参考。

断路器选相合闸技术应用综述与展望

目前,选相合闸技术在无功补偿电容器组、特高压线路、滤波器场等场景应用广泛。本文综述了国内外断路器选相合闸技术的研究现状,介绍了断路器选相合闸技术的应用,深入归纳了介质强度下降率(rate of decrease of dielectric strength, RDDS)、温度、间歇时间等各种因素对断路器选相合闸精度的影响,总结了断路器选相合闸的关键技术和问题,分析了断路器合闸动作时间分散性的产生原因,对断路器选相合闸技术的研究提出一些建议。

1100 kV GIS断路器合闸电阻故障检测及分析

断路器的合闸电阻能够有效抑制合闸涌流以及操作过电压,对电网的稳定运行起着重要作用,合闸电阻一旦出现故障,无法正确投入或退出,将会造成巨大的设备和安全事故。由于1100 k V GIS断路器为多断口结构,断口间的配合时序偏差以及各触头弹跳因素的干扰,经常导致合闸电阻特性无法测量,或者测试结果误差较大。针对一起1100 kV GIS断路器合闸电阻预投入时间及阻值无法检测事件展开研究,分析其结构与测试原理,通过提高测试频率获取完整测试波形,推断得出合闸电阻的预投入时间及其阻值无法检测的原因是其中一侧的合闸电阻断口失效。解体检查,发现该断路器其中一侧合闸电阻动触头因固定螺栓断裂而导致该侧动触头脱落,验证了电阻断口失效导致动作特性无法检测的推断。最后从制作工艺、试验项目、试验仪器、检测手段等方面提出相应的建议及改进措施,为同类型设备的工艺管控和故障诊断提供参考。

快速真空开关合闸触头弹跳暂态过程研究

以电磁斥力驱动器作为操动机构的快速真空开关具有分闸速度快,分合闸时间短和分合闸时间分散性小的优势,目前已广泛应用于多种电力设备中。目前对于快速真空开关的分闸过程已有众多研究,但合闸过程的相关问题尚属空白。文中研究了快速真空开关合闸过程中触头弹跳问题。建立了多物理场耦合仿真模型,完整描述了快速真空开关的合闸过程。得到了快速真空开关的v1与Dmax的关系,其中v1为合闸过程中动静触头首次接触的瞬时速度,Dmax为动触头的最大弹跳距离。根据这一关系式,确定了合闸过程中无触头弹跳情况下的临界瞬时合闸速度vcri。根据vcri限制,设计了一种新型的油阻尼器来调节快速真空开关的合闸行程曲线,实现无触头弹跳合闸。研制了装备新型油缓冲器的快速真空开关,搭建了机械特性测试平台,对其合闸特性进行了测试。测试结果表明:测量结果与仿真结果之间的误差不超过10%,且实现了无触头弹跳合闸。

基于角点定位的高压断路器分合闸线圈电流特征提取及状态判别

分合闸线圈的电流特性提取是高压断路器状态监测的重要手段。从高压断路器分合闸线圈电流的波形形态出发,研究了基于CCS(曲率尺度空间)局部阈值的电流波形角点提取方法,进而根据真实角点处的电流特征曲线实现了高压断路器机械状态的精准监测。对某变电站高压断路器实测分合闸线圈电流的计算结果表明,所提CCS局部阈值方法能够精确识别分合闸线圈电流的波形特征。基于分合闸线圈电流特征曲线的高压断路器机械状态监测效果良好,研究结果可为高压断路器的机械状态监测提供重要参考。

线路保护闭锁重合闸回路探讨

按照常规变电站和智能变电站的要求,对“九统一”规范后双重化配置的线路保护之间的闭重回路进行说明。针对双套保护单套重合闸的重合闸把手,介绍几个主流保护厂家对“四统一”线路保护闭重的要求,并举例说明在不同方式下,重合闸把手和压板如何投退。针对弹簧储能的SF_(6)断路器机构,SF_(6)闭锁信号、SF_(6)告警信号和弹簧未储能信号均未接入线路保护的压力低闭锁重合闸开入,则线路重合闸充电时间尽可能的短,对提高供电可靠性是有利的。