基于双向电磁斥力机构的高压快速开关缓冲特性研究

高压直流断路器对机械开关提出了进一步向快速性和高电压方向发展的需求,而缓冲问题是研制高压快速开关的瓶颈问题之一。该文针对基于双向电磁斥力机构的高压快速开关缓冲特性展开研究。首先,通过实验获得了无缓冲、聚氨酯缓冲、液压缓冲和电磁缓冲四种实验条件下快速开关的行程特性,证明了电磁缓冲是最适于快速开关的缓冲方式。然后,通过改进等效电路法,对采用电磁驱动和电磁缓冲技术的快速开关建立了综合仿真模型,通过对40.5kV快速真空开关样机进行实验,验证了仿真模型的有效性。最后,基于仿真模型,从理论上揭示了缓冲电流方向和缓冲施加时刻对电磁缓冲效果的影响规律,并给出了其设计原则。该文的研究成果解决了快速开关中的缓冲难题,为研制高压快速开关奠定了基础。

高压快速转换开关的研制

对高压快速转换开关进行了研究,并开发出一台单相试品。该开关由6 kV/400 A真空接触器灭弧室、双向电磁推力操动机构和双稳碟簧机构组成。试验表明,该快速开关的分闸时间为0.8 ms,合闸时间为2.3 ms。

混合型限流器高压转换开关电动斥力简化计算

混合型限流器的关键部件电动斥力机构目前主要采用有限元软件仿真分析,为了能使用简单可行的解析手段分析电动斥力机构,提出了按其能量平衡方程推导出的斥力表达式,即斥力等于驱动电流的平方与等值电感对动盘位移微分的乘积,且后者在动盘运动初瞬为常数。利用加速度传感器间接测量电动斥力,结果表明等值电感与动盘位移间有线性关系。实测加速度滞后驱动电流约100μs,原因是斥力从动盘传至加速度传感器过程的机械传输时间。试验结果与理论分析一致,证明电动斥力在动盘运动初瞬全部用于产生加速度,而后随动盘速度和位移增大加速度逐渐减小。

高压输电线路短路故障早期检测研究

为提高电力系统供电可靠性和电能质量,高压快速转换开关应运而生,而现有故障检测技术大多需要数个毫秒的时间,对高压快速转换开关而言略为缓慢。提出将小波变换应用于高压输电线路短路故障早期检测上,采用小波变换第四尺度细节分量作为故障特征量。基于Matlab/Simulink仿真平台,通过设置合理的短路判断阈值,可将短路故障与空载合闸、功率补偿及负荷投切等系统操作引起的过电压和涌流区分开来,验证了此方法的可行性。仿真结果表明,小波变换方法最短可在0.2 ms时间内辨识出短路故障。小波变换短路故障早期检测技术与高压快速转换开关的有机结合将为电力系统可靠稳定运行提供有利的保障。

基于多层控制的微电网运行模式无缝切换策略

以浙江省温州市鹿西岛并网型微电网工程为实例,首先介绍了基于IEC 61850标准的微电网三层控制体系。然后,重点分析了并网高压快速开关及储能变流器的运行控制特性,并对储能变流器由功率控制转换到电压幅值—频率控制时的控制逻辑进行了改进,使其更适应系统运行模式切换的要求。通过微电网中央控制器和模式控制器的配合,尽量减小模式切换过程中由于功率不匹配带来的暂态冲击,成功实现了运行模式的无缝切换。最后,通过实际工程的现场测试,确定了策略中涉及的关键时间定值,最终实现了系统运行模式的无缝切换。

延时可控高压脉冲发生器的设计

将数字延时及高压脉冲形成电路结合在一起构成高精度的高压脉冲发生器，用于触发Marx发生器及高压脉中触发装置，也适用于高压雷管起爆装置。以CPU 8031为控制核心，采用VE4137A型高电压，大电流，低抖动，快速氢闸流管构成高压脉冲形成级，MOSFET作为驱坳级。延时可控，延时范围为10ns-599μs，连续可调，数显，高压脉冲幅度为5－30kV，前沿小于16ns，脉宽大于300ns，抖动小于10ns。