发电机出口PT高压熔断器故障的电磁暂态建模与分析

发电机出口PT高压侧熔断器在非故障条件下频繁熔断,严重威胁发电厂的安全生产。在对PT高压熔断器解体分析和对运行情况统计分析后,呈现“慢熔”特征。文中按照现场实际参数搭建了计及电磁暂态变化过程的计算模型,对影响PT高压侧的暂态响应进行定量分析,分别讨论了倒送电、PT剩磁以及单相接地故障对PT高压熔断器的电磁暂态冲击效应,得出结论:合闸冲击、单相接地故障以及剩磁或多种暂态过程的叠加会给PT高压侧带来数倍于额定电流的电流冲击,电流冲击的长期累积效应对熔断器的疲劳特性造成影响从而推动熔体发生“慢熔”。分析结果与ATP-EMTP软件仿真结果一致。由此提出相应的技术整改措施,对厂(站)的安全生产起到积极促进作用,同时对进一步优化厂(站)的运行规范,对设备生产厂家的生产工艺和设备结构改进皆有借鉴价值。

基于ATP-EMTP的大型电力系统暂态稳定仿真

提出采用电磁暂态仿真软件EMTP的ATP版本作为大规模电力系统的暂态稳定仿真工具,用以解决机电暂态仿真程序所不能仿真的电力电子的快速暂态过程、非线性元件模型和系统不对称运行。通过对固定串补不同模型的分析,说明采用ATP-EMTP进行暂态稳定计算的必要性。通过对江苏苏北电网的ATP-EMTP和电力系统分析综合程序(PSASP)的潮流和暂态稳定的对比试验,验证了用ATP-EMTP进行大规模电力系统暂态稳定仿真的可行性。

EMTP在变压器励磁电流仿真计算中的应用

利用电磁暂态程序 ( EMTP)对变压器在稳态和暂态情况下的励磁电流进行了仿真计算与分析。结果表明 ,使用EMTP对变压器的励磁电流进行仿真 。

基于EMTP的OPGW短路电流计算

光纤架空复合地线(OPGW)中故障电流的计算是其设计选型中的一项重要工作,针对OPGW工程计算中常遇见的两个问题所带来的计算误差:忽略经变压器中性点通过变压器线圈流向导线的电流及忽略导线系统与地线系统的互阻抗,提出一种基于EMTP软件的电磁暂态计算方法。该方法可以有效地解决上述问题,准确度较高。

图形化电磁暂态仿真软件EMTP-RV及其应用

为在电力行业中推广基于Windows平台的新一代图形化电磁暂态仿真工具EMTP-RV(Restructured Version),以便能高效研究电力系统及装置的动态行为,详细说明了该软件包的3个组成部分:EMTP-RV核心计算引擎、EMTP Works图形化编辑界面和ScopeView可视化数据处理程序;描述了其主要元器件模型的基本功能;通过对1台35kV、100MVA静止无功补偿器(SVC)三相阀组动态开关过程的建模和仿真,演示了EMTP-RV的友好界面和强大功能。结果表明,EMTP-RV有效简化了电力系统中暂态过程的研究工作,为复杂电力系统的仿真提供了有力支持。

新型电力系统电磁暂态加速仿真技术

为解决新型电力系统电磁暂态仿真时由于系统拓扑结构复杂、电力电子开关器件较多以及仿真机单核计算能力不足导致的仿真效率低下、仿真难度大等问题,文中采用理想变压器模型分割算法将大规模新型电力系统模型分割成若干子系统,实现了大系统的解耦和降阶,有效减少了仿真时整个系统作为一个状态空间系统矩阵的运算量。为进一步减轻单个处理器的计算负担,利用CPU(Central Processing Unit)多核并行技术设计一款在裸机环境下高效并行运算的加速仿真平台UREP300。将分割后的模型载入UREP300进行加速仿真实验,同时与基于MATLAB/Simulink的原模型离线仿真进行对比。实验结果表明,融合理想变压器模型分割与多核并行运行的加速仿真技术能够在保障仿真精度的同时将仿真速度提升至原来的586倍,可显著提高仿真效率,适用于大规模新型电力系统的仿真工作。

使用EMTP计算建筑物金属框架上的暂态电流分布

提出了一种利用电磁暂态程序(EMTP)来计算雷击发生时建筑物内部金属框架上雷电电流分布的方法。该方法的有效性通过实验得到了验证。最后计算了一个尺寸为10 m×10 m×10 m的金属框架内部的雷电磁场分布。结果显示,该方法可用于优化建筑物内部灵敏电子设备的摆放位置,降低雷电电磁脉冲的危害。

基于ATP-EMTP的线路避雷器仿真研究

安装线路避雷器后,传统的各防雷性能参数计算方法失效,对线路防雷的分析产生极大的影响。利用电力系统电磁暂态仿真软件(ATP-EMTP)对安装线路避雷器后的耐雷水平和分流系数进行仿真计算,可有效提高对线路的安全保护,其计算便捷,结果准确。重点介绍了计算方法和计算过程。

电抗器类低电感负载雷电冲击耐压试验研究

为确保电抗器类低电感负载的雷电冲击耐压试验的有效进行,需要建立精确等值电路模型,从而产生标准的雷电冲击电压波形。分析了负载电感对雷电冲击的电压波形的影响。利用矢量匹配法结合小脑神经网络对电抗器等值电路参数进行了拟合预测,从而建立了考虑不同频段阻抗特性的电抗器模型。利用电磁瞬态计算程序(EMTP)仿真软件产生雷电冲击电压仿真波形,并讨论了仿真波形特征参数的有效性。传统的Marx冲击回路接入电抗器类低电感负载时会导致冲击电压波形波尾时间严重缩短。采用Glaninger冲击发生回路可以减轻受低电感负载影响的程度。利用矢量匹配法结合小脑模型连接控制器(CMAC)网络预测出电抗器电路参数值。由该值仿真得到的冲击阻抗特性曲线与实测曲线较为一致。仿真得到的冲击电压波形特征参数均符合标准规定要求。

EMTP高压接地故障电弧的建模与仿真

根据电弧电导系数微分方程及弧柱能量平衡理论推导电弧表达式,对传统电弧模型进行研究改进;基于电磁暂态软件(EMTP)中TACS模块的传递函数、积分模块,将一次与二次电弧进行组合建模,建立改进型故障电弧模型,该仿真模型能够反映断路器跳闸前及跳闸后的电弧动态特性;通过仿真分析,得出电弧动态参数中的电弧电流、恢复电压及电弧电导随时间的变化波形图。而后,将该故障动态电弧模型应用于我国晋-东南1 000kV特高压输电线路上,通过仿真分析对比,验证了该故障动态电弧模型的可行性。

真空断路器的EMTP-ATP电磁暂态仿真教学研究

基于EMTP-ATP(Electro Magnetic Transient Program-Alternative Transients Program)的真空断路器电磁暂态仿真设计是“复杂电气工程系统设计”教学中的重要内容,教学难点在于截流值、介质动态绝缘强度及高频熄弧能力的准确表征,由于该过程涉及电路原理、数理统计以及计算机编程等学科知识,其仿真建模十分抽象,学生理解较为困难。本文开展基于EMTP-ATP的真空断路器电磁暂态仿真,有助于学生更好地理解断路器分合闸的物理本质,使其更直观理解断路器重燃以及预击穿过程。

基于人工智能的故障限流器EMTP建模

电网规模日趋扩大,电网短路水平不断攀升,安装限流器是一种经济可行的限流措施。文中基于大数据手段与行业通用的EMTP电磁暂态仿真方法,提出一种符合实际情况的快速开关型故障限流器电磁暂态仿真建模方法。给定时间步长,对快速开关式故障限流器内部元件的电磁暂态过程进行时域差分离散化,形成适用于EMTP电磁暂态仿真的伴随电路的形式。通过对大量的限流器的试验数据以及电力系统各种限流场景下的运行数据进行大数据特征分析,结合快速开关型故障限流器固有参数与结构特征,形成描述限流器电磁暂态过程的相关特征序列,并利用BP神经网络算法对伴随电路诺顿等值参数的构造函数进行了训练,得到了适用于EMTP电磁暂态仿真方法求解的限流器模型。最后,对典型的快速开关型故障限流器实验数据进行了神经网络训练与算例仿真,结果显示该方法可以很好地模拟快速开关型故障限流器动作过程中的电磁特性。

基于EMTP的高压输电工程电磁暂态研究

重点关注了同塔双回架设线路的感应电压及感应电流问题,采用电磁暂态仿真程序ATP-EMTP,建立了某500kV电厂接入系统工程的系统元件模型,仿真计算了建成投产后电厂—城西站双回500 kV线路三相电压、电流的不平衡度以及线路感应电压、和感应电流的情况。根据仿真计算结果可知,在本工程推荐的线路相序及换位条件下,线路三相电压、电流的不平衡度均满足国标要求;线路侧接地刀闸感应电压在该研究结果的基础上提高5%,感应电流可参考本次研究结果。

1000kV GIS中燃弧电阻模型对快速瞬态过电压的影响

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中隔离开关因开断性能差在动作时会产生上升时间极短的快速瞬态过电压(VFTO),VFTO上升时间短、幅值高的特性会对电气设备绝缘造成严重危害。本文利用仿真研究定值燃弧电阻模型、指数燃弧电阻模型、双曲线燃弧电阻模型、Mayr燃弧电阻模型和重燃弧电阻模型,得到各燃弧模型下VFTO的幅值和频谱图,并分析各燃弧模型下VFTO波形的衰减、振荡与上升时间。通过对比各模型仿真结果得出,重燃弧电阻模型更符合实际电弧模型,利用该模型得到的VFTO幅值、振荡与上升时间能更好地描述其波形。

有载分接开关高效切换试验技术研究

切换试验是考核有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)长期运行可靠性的重要试验项目之一。为解决现有切换试验回路试验周期长、试验成本高等问题,该文开展OLTC高效切换试验技术研究。首先,提出一种满足多台OLTC切换的切换试验回路,分析回路参数对试验结果的影响;其次,基于ATP-EMTP进行不同OLTC数量和不同试验方案的仿真分析,提出高效切换试验的试验方案。最后,采用2台不同类型OLTC,按照“一前一后”切换的试验方案,对切换试验回路进行验证。结果表明,该试验回路在多台OLTC进行切换试验时也能满足试验条件,达到了OLTC高效切换试验的需求,可为OLTC高效切换试验提供有益参考。

彬长矿业口木线35 kV线路雷电过电压仿真分析

35 kV口木线是保障彬长矿区安全有序生产的重要供电线路,虽全线架设有避雷线,但由于地处山区,杆塔所处地势较高且线路绝缘水平较低,雷击事故频发。由于现有的防雷措施已不能满足需求,在ATP-EMTP中搭建35 kV口木线的仿真模型,计算该线路不同雷击情况下的雷电过电压;分析在线路易击杆塔装设线路避雷器对雷电过电压的抑制效果。结果表明,加装线路避雷器可以有效提高线路耐雷水平,减小线路及两端变压器的雷电过电压,计算结果为口木线防雷改造提供了依据。

广东500kV同塔四回线路相序排列的选择

文章对采用水平型杆塔、各回路导线呈垂直排列的500kV同塔四回线路参数的不平衡度进行了分析,比较了不同相序排列下的潜供电流和恢复电压、感应电压和感应电流。对于杆塔内侧的五邑—南沙和江门—顺德线路,采用相序3时的感应电压和感应电流仅为采用相序1时的50%左右,其潜供电流和恢复电压也有所降低;而对于杆塔外侧的台山—上稔和糯扎渡—顺德线路,采用相序3时的电磁耦合感应电压和感应电压也低于采用相序1时的情况,其静电耦合感应电压和感应电流、潜供电流和恢复电压则差别不大。为此,推荐广东500kV同塔四回线路采用相序3排列方式。

750kV同塔同窗同相序双回紧凑型线路的潜供电流和感应电压

使用电磁暂态程序(electromagnetic transient program,EMTP),建立了750 kV同塔同窗同相序双回紧凑型线路模型。研究了全线或部分采用同塔同窗双回紧凑型线路时的潜供电流和恢复电压、感应电压和感应电流问题。结果表明,从限制潜供电流和恢复电压、感应电压和感应电流考虑,若线路装设高抗,则不宜在全线采用同塔同窗同相序线路。对此,可以考虑在线路主体采用常规型线路、仅在线路走廊紧张的路段采用同塔同窗同相序布置线路的方案。若同塔同窗同相序线路较短,则潜供电流和感应电压可限制在合理的水平内。对于无须装设高抗的短线路,若能解决开断感应电流问题,也可以考虑在全线采用同塔同窗同相序线路。

分布参数输电线路的时变动态相量模型及其仿真

目前,随着大量的电力电子设备应用于电力系统,由这些设备而产生的更快的暂态现象已超出传统的基于“准稳态”假定的暂态稳定研究范围。所以,基于“准稳态”假定的暂态稳定研究已受到局限。时变动态相量突破了这种局限性,能够被用于分析那些更快的现象。该文把时变动态相量引入电力系统,对分布参数输电线路进行建模,以分析分布参数输电线路的电磁暂态过程,并对分布参数输电线路的模型进行了仿真。通过与EMTP的结果比较得出:作为一种介于电 磁 暂 态 模 型 和“准 稳 态”模 型 之 间 的 中间模型,时变动态相量模型能够定性地分析元件的电磁暂态过程,并能推广到一些既不能完全忽略电磁暂态过程,又不能完全用“准稳态”模型去分析的对象。

输电线路任意点故障的数字仿真

本文在贝瑞隆模型基础上提出了一种能计算长线路上任意点短路的仿真方法，这种方法可以在电磁暂态仿真计算中，在任意时刻进行交直流线路中任意点故障的仿真计算且不需增加过多的计算量，同时可对冲击电流、瞬态过电压及谐波进行分析。文中给出了谐波分析结果并得出了各次谐波幅值与短路点位置的函数曲线，由此可分析谐波与故障类型及故障点之间的关系，并找出系统中产生最大谐波的短路点位置及故障类型。