基于零序特征参量差异的谐振接地系统熄弧时刻判别方法

在谐振接地系统中,熄弧时刻的准确判别对于接地故障的选线、消弧效果评估以及熄弧后暂态信息提取和利用具有指导意义。该文针对谐振接地系统单相接地故障,分析了故障点工频电流熄弧前后的故障电气特征,并利用母线零序电压和消弧线圈电流,通过求取其信号的一阶导数及其平方信号的二阶导数,构造两种特征参量。研究发现该特征参量在熄弧前为常数,熄弧后发生明显变化,据此可形成相应的熄弧时刻判别的基本判据。考虑到系统实际运行中各种因素的影响,在此基础上形成熄弧时刻判别的附加判据,从而最终提出基于零序特征参量差异的谐振接地系统熄弧时刻判别方法。通过Mat Lab/Simulink仿真和现场实测,验证了该熄弧时刻判别方法的有效性和准确性。

基于3D视觉与深度学习的焊接钢管端部引熄弧板切割点空间定位方法

针对目前焊接钢管端部引熄弧板切割点空间定位精度低、速度慢和环境适应性差的问题,提出了一种基于3D视觉技术和深度学习的高效、高精度的切割点空间定位方法。首先,利用3D视觉技术获取钢管端部的点云数据,通过三维点云处理方法提取有效点云和过滤点云中的离群点,并采用二维图像处理方法将其投影为二维图像;然后通过深度学习中目标检测方法确定二维图像中钢管端部与引熄弧板连接边缘区域;最后计算分析钢管端部与引熄弧板在二维图像中的交点信息并将交点信息映射至原始三维点云,完成钢管端部引熄弧板切割点的空间定位。实验测试了896个不同的钢管端部带有引、熄弧板点云数据(正样本)和104个不带有引熄弧板数据(负样本),统计测试结果:正样本管端和引熄弧板连接边缘定位准确率达到99.56%、误检率为0.15%,负样本检出率为0.29%。使用本文方法测试294次钢管端部引熄弧板切割点空间位置,统计测试结果与实际切割点位综合误差,结果均在±2 mm以内,钢管端部引熄弧板切割点空间定位平均耗时为5.8 s。测试结果表明,该方法可以有效解决上述问题。

基于精益生产船舶设计预留引熄弧区域技术创新

针对船舶建造中对接焊缝使用引熄弧板产生的安装繁琐、焊后变形、翻身时折断、损伤母材、制作工作量大等问题,从再利用的视角,利用钢材定制时留有的余量部分,在下料切割时将工件母材与引熄弧板一起切割出来,简称“引熄弧板与母材一体化”,从而将母材与引熄弧板这两者融合成一个整体,解决现场生产难题,提高了生产效率,保证了焊接质量,降低了综合成本。

油中熄弧有载开关配置气体报警的必要性

本文通过案例和试验说明油中熄弧有载开关配置气体报警能有效替代油路堵塞和漏油情况下的缺油报警、避免油流速动继电器误动、发现过渡回通流电气回路和切换异常产气和管路堵塞气体无法溢出等,有载开关配置气体报警是有益的且必要,统计近3年325台运行情况,检出率高达0.44次/百台·年,验证气体报警有效性,避免了简单缺陷发展为故障,并给出气体报警处置和再提升措施,杜绝了漏判导致远超设备价值的故障损失。

计及换相失败的输电线路单相接地故障熄弧时刻识别

针对含直流馈入交流输电线路单相跳闸后换流阀换相失败导致重合闸判据失效的问题,提出基于故障相时移电压能量比的熄弧时刻识别策略。首先,基于换流器开关函数理论,研究逆变侧换相失败时换流阀两侧电压电流相互作用关系。然后,对带并联电抗器交流故障相端电压特征进行分析,得到熄弧前后的电压幅值波动差异。最后,计算故障相电压能量分布,利用时移电压能量比确定单相接地故障二次电弧熄弧时刻。在PSCAD/EMTDC平台的仿真结果验证了所提识别策略的有效性。

基于熄弧倍增原理的配电网单相接地故障处理

为了提高配电网单相接地故障处理的性能,提出一种基于熄弧倍增原理的配电网单相接地故障处理方法,并研制出由控制器、智能消弧柜、中性点接地小电阻及其投切开关组成的单相接地故障综合治理装置。检测到配电网发生单相接地时,智能消弧柜的对应相首先快速合闸接地以转移故障点的电弧,经过适当延时后断开该开关,若电弧不再复燃则完成了瞬时性单相故障的快速处理,若电弧复燃则可判定为永久性单相接地故障,此时投入中性点接地小电阻,达到增大接地点上游零序电流以便于检测的目的,再配合配电自动化系统或零序电流继电保护进行永久性故障处理。采用10 k V真型试验配电网验证了所建议的方法和装置的可行性和有效性,并结合实例对其应用进行了详细说明。

定熄弧角控制器对直流输电系统的影响分析

为揭示直流输电系统分层控制中极控制层定熄弧角控制环节对系统运行特性的影响,分析了熄弧角指令值的变化对直流输电系统稳态运行工况、无功特性和换相失败的影响,并基于CIGRE直流输电标准测试系统,运用电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC对理论分析结果进行了仿真验证。结果表明,定熄弧角控制器能改善交直流输电系统运行的稳定性,维持系统无功平衡,保证逆变器关断裕度以阻止换相失败的发生。

变压器混合式有载分接开关熄弧方法的仿真及试验研究

变压器传统有载分接开关切换过程中的电弧会显著降低触头寿命和加速变压器油劣化。为了解决该问题,提出了一种新的混合式有载分接开关方法,并试制了实验室的模型样机。这种方法采用伸缩动触头保证切换时序,以机械组件的运动实现晶闸管模块的无源触发,以晶闸管辅助机械开关实现切换过程中的熄弧。搭建了熄弧电路的仿真模型进行仿真,并建立了标准的低压切换试验回路进行试验。仿真结果表明:晶闸管门极触发回路简单可靠,能有效抑制电弧电压的建立,从而消除电弧。试验结果表明:晶闸管在一个切换过程中会被触发4次,其中2次电流自然过零关断,2次被机械开关旁路后关断。仿真与试验结果相互验证,充分说明了提出的混合式有载分接开关无弧切换方法的可行性。

主动转移型熄弧装置长馈线重载应用问题分析

为分析明确主动转移型熄弧装置在长馈线重载运行时是否存在熄弧困难的问题,建立了单相接地故障时变电站内故障相接地后的等效电路,理论推导了流过故障点的电流表达式。基于ATP-EMTP,对变电站内故障相接地后流过实际接地点的电流进行了数字仿真,得出了流过实际接地点的电流与单相接地过渡电阻的关系。通过实际测量、国外实验结果和行业标准要求等途径得出了实际当中单相接地过渡电阻的范围。根据上述研究结果,搭建实验电路,在实际中可能遇到的最不利熄弧条件下,对主动转移型熄弧装置的熄弧性能进行了测试。实验结果表明:当单相接地故障点的电弧长度超过1.5 mm时主动转移型熄弧装置就能熄灭电弧。综合上述分析结果表明主动转移型熄弧装置在长馈线重负载的情况下不存在熄弧障碍。

10kV多断点灭弧防雷间隙熄弧特性研究及应用

为了研究10 kV电压等级多断点灭弧防雷间隙的熄弧特性,采用Fluent软件对高速气流耦合电弧过程进行了仿真分析。同时搭建了试验回路并进行了灭弧试验,通过高速摄像机观察了电弧熄灭过程,并且利用示波器采集了灭弧波形。仿真结果表明:电弧在高速气流作用下被分段,切断电弧能量补给通道,电弧温度急剧下降,最终电弧熄灭。试验结果表明:10 kV电压等级多断点灭弧间隙具有良好的熄弧特性,能在0.3 ms时间内熄灭工频电弧并且在后续时间内电弧未发生重燃。实际运行结果表明:多断点灭弧防雷间隙在实际安装运行中能有效降低雷击跳闸次数以及抑制工频电弧发展。仿真结果、试验结果及实际运行结果一致证明了多断点灭弧防雷间隙能够快速、有效地熄灭电弧,抑制工频电弧重燃。

配电网单相接地故障的柔性熄弧装置

现有柔性熄弧方法仅利用有源逆变器控制故障点电压为零,熄弧电源容量高达50 kVA,且体积较大。针对这一问题,在电压熄弧的基础上,提出了功率源转换与有源逆变器结合的柔性熄弧方法。在配电网发生单相接地故障时,通过功率源转换将中性点电压反相钳位到接近于故障相电源电压,偏差电压的幅值和相位通过有源逆变器进行精确补偿,使故障点电压远小于熄弧电压,实现快速熄弧。在利用Matlab/Simulink对传统消弧线圈的仿真基础上,仿真了仅投功率源转换、功率源转换结合有源逆变器的柔性熄弧方法在各工况下的运行特性。通过10 kV真型配网实验场,验证了该方法的有效性。结果表明该柔性熄弧装置可以有效降低故障点电压,实现快速熄弧,大大降低有源逆变器的容量。

直流接地极招弧角熄弧特性研究

从电弧的电位梯度及伏安特性方面总结了开放空间电弧的研究现状,综述了影响电弧特性的主要因素,简要叙述电弧伏安特性作为直流电弧熄弧判据的原理,分析比较了目前直流招弧角间隙熄弧能力工程设计的两种思路,并提出了不同思路所面临的和亟待解决的问题。

线路单相接地故障熄弧时刻捕捉算法

针对带并联电抗器的电力线路瞬时性单相接地故障,为确保自适应重合闸成功并最大限度缩短非全相运行时间,提出了一种基于单频信号全相位快速傅里叶变换(ap FFT)相位谱平坦特性的熄弧时刻捕捉算法。对故障相端电压信号进行全相位FFT计算,分析二次电弧熄弧前后故障相端电压信号的全相位FFT频谱特征,在二次电弧熄弧前,由于过渡电阻的高度非线性,故障相端电压中有剧烈变化的高频信号,其全相位FFT相位谱不具平坦性;二次电弧熄灭后,过渡电阻消失进入恢复电压阶段,高频信号平稳变化,其全相位FFT相位谱较平坦。通过分析高次谐波相位谱平坦特性的变化,可准确捕捉二次电弧熄弧时刻。ATP-EMTP仿真结果表明,该方法计算简单,受故障位置、过渡电阻、功角等因素影响小。实际故障录波数据的分析结果验证了所提方法的有效性。

预测型定熄弧角控制及其改进策略

定熄弧角控制作为逆变侧基本控制环节,在抵御换相失败方面起到了重要作用。针对现有预测型定熄弧角控制故障期间熄弧角计算误差较大的缺点,提出了一种改进的预测型定熄弧角控制方法。该方法不仅计及了换相期间直流电流的变化,同时考虑到换相电压的变化,利用滑动平均滤波器和二阶广义积分器分别对直流电流和换相电压进行处理,用于各换流阀触发角的求解,取其中最小触发角作为定熄弧角控制的输出。通过PSCAD/EMTDC仿真对不同强度交流系统下系统的换相失败免疫因子进行测试,证明了改进后的预测型定熄弧角控制能更好地抑制换相失败的发生。

弓网电弧起弧和熄弧距离及电弧烧蚀磨损的试验研究

利用自行研制的弓网电弧试验系统,研究弓网电弧起弧和熄弧距离。提出一种弓网电弧起弧和熄弧距离在线测量方法,通过试验研究电压、电流对弓网电弧起弧和熄弧距离的影响以及滑板电弧烧蚀磨耗的影响。试验结果显示,弓网离线起弧和熄弧距离随着电压的增大近似呈线性地增大;滑板电弧烧蚀磨损量随着电压和电流的增大而显著增大;电弧烧蚀磨损量与电弧能量密切相关,随着电弧能量增大,滑板磨损量也随之增大。

利用熄弧后暂态信息测量谐振接地系统的对地电容

系统对地电容的准确测量涉及消弧线圈容量配置、补偿度调整、故障点残流控制等一系列问题。该文利用谐振接地系统单相接地故障等效电路,分析了故障点熄弧后的电气特征,发现熄弧后暂态过程为消弧线圈电感与对地电容之间的欠阻尼串联谐振过程,可利用其谐振频率与衰减因子等参数计算系统失谐度,再根据补偿电感(含消弧线圈及接地变零序电感)可计算得到系统对地电容或电容电流。该方法的误差与谐振频率、衰减因子及补偿电感的误差有关,但主要取决于补偿电感误差。利用仿真和实际故障数据验证了该方法的有效性与准确度。作为被动测量方法,该方法不需要外加任何专用设备或调整现有设备运行状态,安全性高。

配电网快速故障点转移熄弧方法的有效性在线辨识研究

针对中性点不接地系统快速故障点转移熄弧方法在故障相母线接地期间无法判断原故障点故障状态的问题,分析了线路重载和轻载两种情况下站内可测电气量的特征差异。当线路重载时,若原故障点故障未消除,两同相接地点间的大地支路将对负荷电流产生分流,推导叠加负荷分量的母线接地点电流表达式。利用幅值和相位偏移度是否超过所设门槛值判断原故障点状态。当线路轻载时,若原故障点故障未消除,两同相接地点使中性点不接地系统零序通路改变。利用对称分量法分别计算一点接地和两点接地时的故障线路零序电流,利用零序电流偏移度判断原故障点状态。设计了故障相母线接地期间原故障点状态辨识及动作流程,并通过ATP仿真软件对提出的方法进行了仿真验证。

镁合金微弧氧化过程中熄弧方式对膜层性能的影响

在镁合金微弧氧化过程中存在一种气体持续燃烧,造成工件失效、报废的现象。为了解决这一问题进行了氧化过程中电弧控制的研究。自然熄弧和强制熄弧是电弧熄灭的两种方式,比较了两种电弧的现象,并讨论了两种熄弧状态下得到的微弧氧化陶瓷层的性能。结果表明:自然熄弧状态下得到的陶瓷膜粗糙,表面有孔洞,导致工件失效;强制熄弧状态得到的膜层表面光滑,陶瓷膜与基体结合紧密。

基于积分比分布的单相接地故障熄弧时刻识别策略

现有自适应重合闸在识别出瞬时性故障后普遍经过固有延时合闸,忽视了故障点电弧熄灭与否,为进一步提高重合闸的自适应能力,有必要对故障熄弧时刻进行识别。通过计算分析超高压线路接地点熄弧前后故障相端电压特性,对比发生瞬时性故障时故障相端电压绝对值函数在二次电弧阶段和恢复电压阶段的差异,发现二次电弧阶段绝对值函数的积分在相邻时间窗内大小始终不变,积分比约为1,而恢复电压阶段初期相邻时间窗内的积分存在显著差异,其积分比出现较为明显的突变。通过设定上下阈值,将故障相端电压绝对值函数积分比作为熄弧时刻识别判据,若积分比连续5次超过所设阈值,则判断故障熄弧。大量EMTP-ATP仿真表明,该判据能可靠识别熄弧时刻,且不受并联补偿度、故障位置以及过渡电阻影响,具有较强的自适应性。

逆变侧熄弧角GAMMA-KICK控制仿真计算

给出了在投切交流滤波器组或电容器组时,不同熄弧角变化量的Gamma kick控制下交流电压的变化情 况,计算表明采用Gamma kick控制可在一定程度上限制投切操作时电压的变化,防止换相失败的发生,同时保证 交流母线电压的质量。