Vacuum Dielectric Recovery Characteristics of a Novel Current Limiting Circuit Breaker Base on Artificial Current Zero

为了保证新型强迫换流型真空直流限流断路器关断短路电流的可靠性，对该型断路器分断过程的真空介质恢复特性进行研究。设计了与断路器关断过程等效的介质恢复试验方案，通过等效试验结果和理论推演公式的拟合，得到了新型强迫换流型限流断路器真空灭弧室触头打开过程的动态介质强度恢复规律。研究结果表明：减小燃弧能量、提高触头运动速度可提高真空灭弧室介质的临界击穿电压；综合考虑燃弧时间与燃弧能量及触头开距的关系，随着燃弧时间的增加，真空灭弧室临界击穿电压先减小后增大。所得介质恢复规律可以作为新型断路器优化设计的参考依据。

高压SF_(6)断路器电流零区测量研究综述

电流零区测量对标定评价断路器开断性能、改进断路器结构设计至关重要,设计一套高精度、便携、可靠、安全的零区测量系统一直是行业的追求,国内外研究者在测量方法和测量装置研制方面做了很多创新性工作。从高压断路器灭弧原理出发,梳理提出了零区测量的难点和关键点,综述了国内外研究者提出的测量方案及效果。综合考虑多维度产业需求,研制了一套便携性和动态特性好的零区测量系统,并在实际断路器产品试验中进行了验证。结果表明:该系统抗干扰性和重复性好,能够满足产品研发需求。结合零区测量系统研究及使用经验,提出了零区测量系统的未来展望,为后续交直流开关的研发提供参考。

基于自学习的LSTM网络短路电流零点预测方法

短路故障在首个大半波内快速选相开断对提升电力系统稳定性具有重要意义。为此,本文研究并提出了一种基于自学习的长短期记忆(LSTM)网络短路电流零点预测方法。构建了基于自学习优化训练的LSTM短路电流预测模型,并采用循环迭代法对短路电流波形及过零点进行预测;搭建了RTDS试验平台,验证了自学习LSTM网络对零点预测的准确性、快速性以及稳定性;讨论了不同短路故障电流的起始相角、谐波含量、信噪比、衰减直流分量时间常数等因素对自学习LSTM预测精度的影响;仿真与试验结果表明自学习LSTM网络对短路电流零点具有较好的预测能力,当采样时间为3 ms时,自学习LSTM首零点预测精度已与RLS算法采样时间5 ms时预测精度相当,为在首个大半波内实现相控开断提供了依据。

一种非隔离型软开关高增益准Z源DC-DC变换器

文中提出一种非隔离型软开关高增益准Z源DC-DC变换器。变换器具有输入电流连续、输入与输出供地、高电压增益以及开关器件应力小等优点。同时,变换器中所有开关管都工作在零电压开关(zero voltage switching,ZVS)条件下,所有二极管都工作在零电压零电流开关(zero-voltage zero-current switching,ZVZCS)条件下,可以减小开关管的开关损耗以及二极管的反向恢复损耗。通过引入三耦合绕组提高变换器电压增益,同时,有源钳位电路的加入减小了开关管两端的电压尖峰。较小感值的耦合电感相应的铜损小、体积小,进而提高了变换器的效率和功率密度。深入分析变换器的工作模态,推导变换器的电压增益以及元器件的电压、电流应力,进行稳态分析和参数设计。最后,搭建一台100 kHz、200 W、38~380 V的实验样机,变换器在额定功率的效率为96.13%,实验结果与理论分析相吻合,证明所提变换器的可行性。

整流电路对谐波及零序电流的影响研究

谐波电流是影响配电系统安全运行的主要因素之一。然而整流电路是主要的谐波源,不同的整流结构产生的谐波电流在大小和次数上均不相同,另外由于整流电路的电流具有脉动的特点,在三相四线系统中容易产生较大的零序电流。文章就三相四线系统针对三路单相整流电路、两路整流电路、单路整流电路及三相全桥整流电路进行仿真研究,结果表明三路单相整流电路在产生谐波电流的同时,还产生很大的零序电流;而三相全桥整流电路仅产生谐波电流,并不会产生零序电流。并于实际配电系统进行测试,实际测试结果与仿真结果一致。

特高压电网短路电流过零点偏移自动检测方法

特高压电网中的电流变化迅速且复杂,要求监测方法能够实时且高精度地捕捉电流波形,尤其是在过零点附近的微小变化。为此,提出特高压电网短路电流过零点偏移自动检测方法。由于电流短路故障下,该位置的电压会突然降至零,因此通过计算故障点的电压变化值,可判定出短路电流故障发生时段。采用负指数曲线拟合方式构建过零点偏移概率模型,结合神经元计算方法,实现短路电流过零点偏移的自动检测。试验结果表明,所提研究方法能够精准获取特高压电网短路故障下的电流波形,且短路电流过零点偏移的检测更具有实时性。

单开关谐振脉冲电源的过电压抑制

单开关谐振电路只需使用一个开关即可产生高压脉冲,然而当开关在谐振电流为正关断时会产生关断过电压,使开关损坏。为解决该问题,可在开关两端并联RCD(Resistance-Capacitance-Diode)吸收电路或在变压器原边并联R-D(Resistance-Diode)续流支路。但在高压脉冲条件下,这两种过电压抑制电路在不同负载下的带载特性以及效果优劣不明确。文中对比分析了两种电路的过电压抑制机理、参数选择依据、过电压抑制效果和元器件功耗。结果表明,含R-D支路的电源开关过电压与漏感电流和支路电阻R成正比,若R较大,其过电压系数大于含RCD吸收电路的电源。若R较小,元器件功率损耗较大。在高压脉冲电源中,RCD吸收电路的电容不需要在开关导通时将电放完。由于漏感限制,谐振脉冲电路在短路时电流不会过大而烧毁开关。同时,在驱动容性介质阻挡放电时电流能够自动反向,可实现零电流关断。

基于GaN的恒流型无线电能传输电路设计

为提升无线电能传输(WPT)系统的效率,利用氮化镓(GaN)器件比传统硅(Si)器件开关损耗低的优势,提出了基于GaN器件的LCL-LCC型感应耦合式电能传输(ICPT)系统与负载无关的恒流输出电路设计方法。首先对LCL-LCC补偿电路建立互感模型,推导出系统零相位角(ZPA)运行和与负载无关的恒流输出条件,提出了优化初级补偿电感的参数配置方法及设计流程。通过微调副边补偿电容值,逆变桥能实现零电压开关(ZVS)。最后,搭建实验平台验证理论电路设计的可行性。实验结果表明,对于不同负载,基于GaN器件的系统效率明显高于Si器件。

短路电流预测方法综述

随着用电负荷与新型电力系统容量的不断增大,短路保护如何与之适配的技术难题日渐突出。系统发生短路故障时,可对短路电流发展进行预测,并根据该规律制定最佳保护与控制方案,力求安全前提下,使得短路造成的停电范围、设施损害最小。因此,短路电流预测方法被广泛研究。首先对短路电流进行了数学分析,得出其主要特征与影响因素;其次,以不同短路电流预测应用场景为分类依据,将国内外主要相关贡献归纳为节点预测、零点预测和峰值预测共三种研究类型,并总结了各类型预测方法的优缺点;最后,对短路电流预测方法进一步的研究方向和趋势进行了展望。

某光伏电站35 kV同塔四回送出线路零序电流过大原因分析及改善措施

广西某光伏电站采用35 kV同塔四回架空线路送出,电站扩容并网后,多次发生零序过流跳闸事故,严重影响电站电能送出。笔者采用理论分析和数值仿真相结合的方法,分析零序过流跳闸的原因,并提出相序优化布置方案,采用数值仿真工具验证所提方案的有效性;分析同塔四回线路在n-1故障状态下存在的问题,提出避开零序过流保护误动的建议。结果表明:跳闸故障是由于同塔四回线路相序布置不当引起的;优化方案的实施可有效解决送出线路中零序过流问题,现场测量结果与仿真计算结果基本一致,验证所提优化方案的正确性和有效性。研究成果可为同塔多回线路零序过流问题的分析和处理提供借鉴。

串联电抗器对电力系统短路电流特性影响的研究

合理配置串联电抗器可有效抑制系统短路电流,但同时也会对短路电流特性产生一定影响。结合电网接线和运行状态,研究了串抗配置对电力系统短路电流周期分量、直流分量、冲击电流以及短路电流零偏的影响,分析评估了串抗后断路器的开断及关合能力校核标准。研究结果表明:串抗值越大,短路电流越小,且其对串抗的灵敏度也越小。当母联串抗增大到一定值时,将可能产生零偏现象。安装串抗抑制短路电流时,建议考虑短路电流中直流分量的影响,采用短路全电流有效值作为校核对断路器开断能力的指标。

一种适于快速高压直流断路器的过零振荡电路

为满足高电压等级直流断路器可靠地快速开断故障电流的要求,提出了一种基于多级串联间隙和电容分压自取电的预充电型直流断路器过零振荡电路。描述了带分压网络的多级串联间隙的工作原理,仿真分析了触发频率、横向均压电阻和纵向分压电容对多级串联间隙分压特性的影响,并对多级串联间隙在导通动作过程进行了实验验证。分析了基于电容分压自取电的触发装置原理以及参数配置要求。对此种断路器的短路故障电流开断过程进行了仿真分析,并建立电流模拟开断实验系统进行了振荡回路验证研究。仿真与初步的实验结果表明,该过零振荡电路可在主断口支路快速产生有效的反向振荡电流波形,实现故障电流的开断。

基于零序电流突变量的配电线路带电回路识别

配电线路带电回路识别过程中,未对线路异常情况进行检查,导致识别效果存在误差,对此,研究基于零序电流突变量的配电线路带电回路识别。首先,分析配电网的等效电路结构,计算零序电流的数值和分布情况。然后,通过零序电流突变量计算,检测三相电流是否平衡,识别存在电流异常的线路和节点。最后,采用深度优先遍历算法进行带电回路的识别,并结合粒子群优化算法提升识别效率。实验结果表明:采用所提方法后,配电线路带电回路识别精度均高于90%;配电线路带电回路识别时间始终低于15s,说明所提方法能够更准确地识别出带电回路,提高计算效率。

特高压交流输电系统短路电流零点漂移影响因素分析及防治措施

在特高压输电系统中,当线路发生故障时,断路器动作会产生较高的瞬态过电压,其中直流分量部分可能会使故障电流出现零点漂移现象,使断路器灭弧室内燃弧时间延长,影响断路器的开断能力。为此,首先结合特高压示范工程,对影响零点漂移的因素进行了理论分析,并根据浙江北—上海西特高压输电线路,考虑断路器断开时的电弧模型,利用ATP/EMTP进行了仿真计算,得出:影响特高压零点漂移的因素有故障发生时刻、故障点的接地电阻大小、故障点的位置,以及负载电流的大小,其中负载电流的变化可能会引起长达2个周波以上较严重的零点漂移。最后总结出断路器串联50Ω的合闸电阻可有效减小短路电流首次过零时间。

直流断路器技术发展综述

柔性直流输电和多端直流电网对能够快速开断大电流、可靠性和经济性好的高压直流断路器有日益迫切的需求。综述了直流断路器的拓扑形式,分析了机械、全固态及混合式等直流开断方式的特点及适用场合,指出混合式强制换流方案、机械式预充电人工过零方案更易满足高压大容量直流系统的高速开断要求。提出混合式直流断路器的研制重点在于提高机械开关的操动速度,减少元件数,提高可靠性与经济性;机械式直流断路器应重点关注详细拓扑、机械开关灭弧单元在人工零点下的极限开断能力、振荡回路参数优化和快速机构的研制。

直驱风电系统中并联逆变器的仿真建模与分析

直接驱动型风力发电系统需要全功率变流器,三相PWM变流器并联运行为首选方案。由于直接并联时产生的零序环流会造成环流损耗甚至功率器件损坏,所以必须加以抑制。为此,深入分析了PWM变流器直接并联时环流产生的机理及采用SVM算法进行调制时零矢量对于环流的影响,并在此基础上提出了基于变化零矢量的SVM环流控制方法;在Matlab/Simulink7.1中建立了3个逆变器模块直接并联的仿真模型并给出了各逆变器的控制框图,利用s函数完成了控制算法的实现。仿真表明:这种并联方案有利于模块化设计,所提的环流控制方法可行,各逆变器模块均流较好,且能够实现电网侧有功和无功功率的独立解耦控制。

容差网络可及点优化方法的研究

容差网络可及点的合理选择，是模拟电路故障诊断理论中一个急待研究的课题。它涉及到故障的可诊断性，易觉察性和故障可测度等诸方面问题。本文在文献[1,2]的基础上，应用区间分析法探讨容差网络可及点的优化选择。文中提出一系列优化选择可及点的方法和公式，它对工程实际网络的应用都具有一定指导意义。

基于强迫换流原理的新型真空直流限流断路器

提出了一种基于现有强迫换流型真空直流断路器的改进方案,并通过在高速真空开关两端并联反向续流二极管,使真空开关在电弧电流强迫过零后由于二极管的续流作用得到零电压介质强度恢复时间,提高了真空灭弧室电流过零后的介质强度恢复速度,使真空开关得以在小间隙下分断高上升率的短路电流,提高了传统真空直流断路器的限流、分断能力。设计了限流断路器样机,进行了短路分断试验。试验结果表明:所设计的限流断路器能将最大上升率为20A/μs的短路电流限流至10kA以下,限流分断时间小于1.1ms,满足了现代舰船极限短路故障的保护要求。

晶闸管交流调压器触发电路分析与设计

分析了晶闸管交流调压器在感性负载时仅采用电压过零触发方式的不足，提出一种电压过零触发与电流过零触发联锁触发晶闸管开关的方法，并在电流过零触发电路中采用一种新型的电流过零检测技术，提高了系统运行的可靠性。

基于Yn/Δ接线变压器零序纵差保护原理研究

变压器传统电流差动保护在反映接地故障及匝间故障时灵敏度存在着不足,由此提出了在变压器区内弱故障时仍能可靠动作的基于零序电流的纵差保护方案,不同于目前所说的零序电流差动只是针对变压器Y侧绕组应用,利用Y以及?侧绕组中的零序电流构成差动保护。按照典型的电流互感器配置方案,?侧绕组电流未知,采用零序等值电路计算?侧绕组中的零序环流,PSCAD仿真以及动模数据均验证了该方法的正确性。通过变压器各种故障情况下零序纵差保护和传统保护性能的比较表明:零序电流纵差保护在反映单相接地和小匝间短路时灵敏度更高,且受励磁涌流影响更小。