直流偏磁下磁控电抗器铁芯矢量电磁振动特性

在交直流共同激励的工作方式下,磁控电抗器(magnetically controlled reactor,MCR)受直流偏磁的影响,其电磁特性及振动特性会发生极大的变化。为了精确模拟材料在直流偏磁下的磁化及振动特性,首先基于电工钢片的矢量磁致伸缩逆模型和磁特性测量曲线,采用速度可控粒子群优化(velocity-controlled particle swarm optimization,VCPSO)算法提取并优化模型参数,对磁控电抗器铁芯电工钢片的磁滞和磁致伸缩特性进行分析,并对比实验和仿真曲线,验证磁化特性仿真的准确性;其次,结合矢量磁致伸缩逆模型与MCR有限元模型,模拟MCR铁芯在不同直流偏磁下的矢量电磁振动特性,并分析MCR铁芯位移波形的谐波分量。最后,搭建MCR振动测试系统,验证模型仿真的准确性。研究结果可为磁控电抗器铁芯振动的相关研究提供参考。

磁控型可控并联电抗器控制绕组过电压保护研究

磁控型可控并联电抗器是一种新型的动态无功补偿设备,因其无功容量连续可调且控制方式简单可靠,在高压交流输电领域的应用发展迅速,已经在国内外220kV、400kV、500kV和750kV多个电压等级的交流电网上取得了工程应用。本文作者对其典型结构和工作原理进行分析,对其电磁暂态建模,重点针对其控制绕组故障过电压及其产生的危害进行了研究并开展了仿真测试;提出了控制绕组第一级旁通对过电压保护回路和第二级氧化锌压敏电阻过电压保护回路设计方案,并通过仿真试验进行了验证。试验结果表明,本文作者提出的过电压保护方法能够有效保护磁控型可控并联电抗器控制绕组侧励磁设备的运行安全。

铁路磁控电抗器总烃严重超标的处理措施

铁路牵引供电馈线中并联磁控电抗器的作用是提高电力系统功率因数,改善电压水平,避免利率罚款,尤其是地方铁路,因其运量较少,接触网利用率低,产生的无功功率更多,磁控电满负荷超负荷运行时间长,相应故障率也就高。针对一起磁控电抗器轻瓦斯多次报警、全烃超标严重的设备故障,提出了具体的原因分析报告,并通过现场吊芯查验了所提原因分析报告的正确性,后期稳定运行也证明了故障彻底被解决,为铁路供电系统中并列电抗器故障处理及系统稳定运行提供了科学、合理的解决思路。

浅谈MCR型磁控电抗器的控制方式

分析了几种磁控电抗器的控制方式,介绍了其中两种控制方式的控制原理、控制特点及响应速度。研究了提高响应速度的原理及方法。提出高压自励磁加低压外励磁混合触发方式对提高响应速度的作用,并使用计算机仿真软件进行验证。高压自励磁加低压外励磁混合触发方式可使MCR型磁控电抗器的响应时间减少至30 ms,可基本解决MCR型磁控电抗器响应时间长的问题。

超高压磁控式并联电抗器仿真建模方法

从系统角度分析了可控电抗器在超高压和特高压电网中的多种作用和应用前景;结合江陵换流站500kV磁控式并联电抗器示范工程,分析了其磁路结构和工作原理,通过理论推导得出了磁控式可控电抗器的数学模型;在此基础上,提出了复杂磁路建模新方法——磁路分解法,并建立了磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)仿真模型。文章给出了10kVMCSR原理样机的试验结果,并与软件仿真结果进行对比分析,验证了仿真模型的正确性。文中提出的磁路分解仿真建模法具有原理清晰、建模简便、模型精确、工程适用的特点,适用于电力系统电磁暂态计算,为超/特高压MCSR的分析提供了必要的仿真手段。

超高压磁控式并联电抗器稳态特性

介绍了500kV磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)的结构特点;阐述了MCSR的工作机理和稳态特性,并进行了试验验证。理论与试验表明,MCSR具有分段的伏安特性:在一定励磁条件下且电压较低时,MCSR电压、电流呈线性关系,随着电压的升高,电抗器电流增加的速度趋缓,MCSR进入恒流区;MCSR网侧绕组内几乎不含3k次谐波电流成分,各容量下各次谐波电流有效值不大于额定基波电流的3%;MCSR基波容量随着直流励磁电流的增加而单调增加,呈现略带饱和的线性关系,具有优越的控制特性。MCSR具有容量大范围连续可调、谐波含量小、稳态控制特性好的性能特点,可有效协调超高压、特高压电网限制过电压与无功补偿之间的矛盾,有着广阔的应用前景。

基于磁控电抗器的动态无功补偿装置

基于磁控电抗器(MCR)中自励磁式MCR励磁稳定性不高,铁心的直流励磁电流在电网电压波动时易受影响的弊端,提出了一种外励磁式MCR,对其工作原理和结构进行了介绍。外励磁式MCR装置包括MCR本体和励磁控制系统;设计了以单片机为主控芯片的动态无功补偿装置,该装置由外励磁式MCR装置、固定电容器(FC)滤波器和无功补偿控制单元3部分组成。其无功补偿控制单元可分为信号取样、信号处理、信号输出、显示等模块,对控制单元的软件流程作了介绍。通过试验电路对装置的补偿效果进行了验证,结果表明该装置能够根据系统无功功率的情况进行补偿,功率因数能始终保持在0.95以上。

双级饱和磁控电抗器谐波抑制优化技术

双级饱和磁控电抗器(TSMCR)的工作铁心中含有2个长度和截面积都不相等的铁心柱,合理设计各铁心柱的长度和截面积,可有效减小TSMCR在动态调节过程输出谐波电流的大小。通过对TSMCR结构特点的分析,引入了2个关键设计参数:2个铁心柱的截面积比和长度比,并利用这2个参数建立了TSMCR的一般化数学模型。在该数学模型的基础上,对不同设计参数下TSMCR输出谐波电流大小的变化趋势进行了分析。研究发现在不增加任何额外滤波装置的条件下,当2个铁心柱的截面积比为1.9且长度比为0.37时,TSMCR在整个工作过程中输出谐波电流的大小都不超过额定基波电流的3.61%。为了进一步验证以上理论分析的正确性,建立了TSMCR的仿真模型并详细阐述了TSMCR的仿真技术,另外还对TSMCR样机进行了测试,仿真、实验结果都和理论分析相符,验证了TSMCR数学模型的正确性和谐波抑制方法的有效性。

新型磁控电抗器快速响应技术

磁控电抗器(MCR)因调节灵活等优点在电力系统无功补偿及限制过电压等方面得到了广泛应用,但响应速度较慢限制了MCR的应用。为提高磁控电抗器的响应性能,分析了MCR的工作原理及响应机理,并设计了一种MCR快速响应结构,其利用IGBT电路控制直流励磁电流大小及方向,实现快速励磁与去磁。仿真和试验结果表明,该快速响应结构可使MCR的励磁和去磁时间限制在30 ms以内,有效地提升了MCR的响应性能。

快速响应磁控电抗器抑制特高压操作过电压研究

针对高电压等级电网的过电压限制与无功补偿存在矛盾的问题,提出了一种大容量并具有快速响应能力的磁控电抗器的设计方案。磁控电抗器的本体采用单相双绕组结构,保证了运行可靠性;接入电网的三相电抗器组的工作绕组以星形联结,中性点接小电抗,控制绕组为三角形联结以减小输出谐波;通过对低压控制回路直流电压的调节实现对电抗器输出容量的控制。提出2种励磁方式实现了磁控电抗器响应速度的大幅提高;也可采用控制绕组短接的方法实现电抗器容量的突增,以限制线路的操作过电压水平。应用一条1000 kV特高压线路模型,对采用常规并联高压电抗器和磁控高压电抗器时对三相对称合闸过电压的限制效果进行了计算分析,结果表明应用快速响应磁控电抗器可以对特高压线路操作过电压进行有效限制。

磁控式并联电抗器控制绕组匝间故障分析及保护方案

基于实际工程介绍了一种超高压磁控式并联电抗器的励磁系统构成,分析了控制绕组匝间短路的故障特征。结合MATLAB数字仿真和动模实验结果,提出了以过电压保护作为控制绕组匝间保护方案存在延时动作且可能拒动的潜在问题,分析其原因在于故障时直流母线极间电压中的故障特征只含有间断的电压尖峰而非连续的交流过电压,且在某些情况下完全不显示故障特征。建立了故障后励磁系统的电流分布模型,得出故障后直流母线极间电压中故障特征的出现依赖于总控制电流过零的结论。提出以总控制电流中的基波分量作为判据的控制绕组匝间保护新方案,该方案在小匝间故障时仍具有很高的灵敏度,结合仿真结果论证了新方案的有效性。

低谐波双级饱和磁控电抗器研究

为了降低单相磁控电抗器(MCR)产生的高次谐波,提出将磁控电抗器工作铁心设计为双级磁饱和结构,并建立了这种铁心结构的磁路数学模型,在分析单级磁控电抗器谐波分布特性的基础上,给出了双级磁饱和电抗器的谐波抵消原理。对所提出的双级饱和磁控电抗器进行了数值仿真和实验研究,结果表明,采用双级饱和铁心结构能将现有单级极限饱和结构的最大谐波含量由7%降低到2.8%。

提高他励式磁控电抗器响应速度的方法

他励式磁控电抗器(SMCR)的励磁及退磁的响应速度均较慢,极大地限制了其应用的范围。介绍了SMCR的结构及工作原理,并分析了影响其响应速度的原因。在此基础上,提出了能有效提高SMCR响应速度的绕组结构,该结构的工作绕组回路中不存在影响工作电流响应速度的直流环流,只要控制电流达到稳定状态,工作电流也进入相应的稳定状态。且在相同的交流工作电压下,改进的SMCR的输出电流与传统SMCR相同。实验验证结果验证了改进结构的合理性和有效性。

基于瞬时无功功率理论的磁控电抗器控制方法

传统的基于投切电容器组的无功补偿方法容易过补偿或欠补偿,且受投切次数的限制。提出了一种基于瞬时无功功率理论的磁控电抗器控制方法,用来解决传统无功补偿方法的不足。应用瞬时无功功率理论,通过坐标变换,实现了磁控电抗器无功电流的实时检测。在此基础上,研究了基于磁控电抗器的智能无功补偿装置的基本控制策略、系统不平衡时的控制策略以及磁控电抗器的快速响应方法。实验结果表明,该方法有效地实现了磁控电抗器的实时控制。

考虑漏磁效应的新型磁控可调电抗器的磁路建模和特性

为了扩大磁控可调电抗器(Saturable-Core Controllable Reactor,SCCR)的电抗调节范围并保持良好的线性控制特性,设计和研究一种基于磁放大原理的新型磁控可调电抗器结构,该电抗器铁心磁路中设置有气隙。论文分析了该可调电抗器的磁化机理和控制特性,利用三维有限元方法(FEM)计算了新型磁控可调电抗器的磁场分布,建立了考虑漏磁效应的磁控可调电抗器的等效磁路模型。研究结果表明,新型磁控可调电抗器的电抗控制特性线性调节范围宽,对直流偏磁电源容量要求小。通过将仿真计算与样机测试结果比较,验证了所建立等效磁路模型的正确性和有效性,对新型磁控可调电抗器的设计和应用具有参考价值。

磁控电抗器在右江500kV线路中的应用

我国超高压输电线路中普遍安装的固定高压并联电抗器显著地制约了传输功率,使线路电压过分降低。而磁控电抗器能平滑调节无功容量,抑制操作过电压和限制单相故障时引起的潜供电流。对磁控电抗器取代常规并联电抗器应用于三右—江陵500kV输电线路进行了研究,介绍了磁控电抗器的结构和基本工作原理,建立了磁控电抗器模型并在此基础上着重分析了磁控电抗器的特性。利用仿真验证了磁控电抗器应用于三右—江陵500kV线路抑制操作过电压和限制潜供电流的效果,以及磁控电抗器应用于超高压输电线路的可行性和有效性。

磁控电抗器在750kV系统中的应用

对磁控电抗器的原理、特性进行了分析,提出了超高压磁控电抗器的单元接线方式。 对西北750kV系统应用磁控电抗器的调压和操作过电压限制进行了数值分析和计算。

基于磁控电抗器的控制系统设计

为提高磁控电抗器(MCR)的快速性和准确性,设计了一种MCR快速响应电路,实现了MCR的快速励磁和快速去磁。在此基础上,利用数字信号处理器(DSP)芯片极强的运算能力和极高的稳定性,以及现场可编程门阵列(FPGA)芯片极强的控制性能,提出了一种以DSP和FPGA混合系统作为MCR控制系统的控制方案,该控制系统由信号取样、信号处理、信号输出、显示等模块组成。仿真和实验结果表明,该套系统可以对MCR进行准确可靠地控制,并使得MCR的励磁和去磁过程均在0.02 s以内完成,极大地提升了MCR的性能,拓展了MCR的应用范围。

新型三相磁控电抗器的研究

电力系统中的三相磁控电抗器都采用每个铁芯柱加磁阀的三相六柱式磁控电抗器,这种电抗器的铁芯柱磁阀加工过程复杂,并且运行中噪音较大,为了克服这种缺陷,提出了一种新型三相磁控电抗器.使用电磁场分析软件Ansoft对该新型磁控电抗器模型进行了仿真,得到了其工作状况的一些仿真数据和结果.仿真分析结果验证了通过调节晶闸管的触发角可以平滑地调节电抗器的电抗的特性,同时也对该三相磁控电抗器的电磁场分布情况进行了仿真分析.

基于Modbus RTU协议的磁控电抗器远程监控系统

近年来风电、光伏发电的发展及智能电网的提出,为磁控电抗器的发展带来了机遇。文中主要研究Modbus RTU协议在变电站综合自动化系统中的磁控电抗器(MCR)远程监控系统的有效实现。首先阐明Modbus RTU的技术要点,然后介绍控制系统的硬件构成,接着结合MCR的功能特点设计后台软件,最后根据试验结果验证监控系统的可靠性。试验结果表明,该控制系统安全、可靠、人性化、实时性好。