Fragility of disconnect switch subjected to random earthquake ground motions

A fragility calculation scheme is estabtished in this paper for porcelain-type equipments subjected to random earthquake ground motions. All steps of the method are illustrated by the seismic damage analysis of GW4-110 disconnect switch. The model of the equipment is built applying the finite element method with flexible joints, and the seismic response of the equipment is analyzed using elastic time history method. On the base, according to the strength damage index and Monte-Carlo Method, the seismic damage ratios are counted and the seismic fragility curves are presented. Then the seismic damage of GW4-110 disconnect switch can be predicted.

基于模糊PID的球形两栖机器人的设计及控制

为了解决移动机器人对工作环境要求严格的问题,设计了一种适用于多变、狭窄环境的轻小型球形陆空两栖机器人,具有地面滚动和空中飞行两种运动模式,可以自主完成运动模式的切换。首先,设计了机器人的结构,包括滚动部分、飞行部分和模式切换部分。基于拉格朗日方法,建立了不同运动模式下的动力学模型,建立了基于欧拉方程的运动学模型。最后,根据机器人的运动模型,设计了飞行模式和地面滚动模式下的姿态控制器,并对控制器进行了仿真对比实验。在实机上进行了测试,实验结果表明,该机器人能够实现自主模式切换,在不同运动模式下运动稳定、姿态可控,在纯地面模式下具有一定的越障能力。在结构、控制方法及控制策略切换方法上对陆空两栖可变形机器人具有一定借鉴作用。

智能化生产线在隔离接地开关制造场景中的应用

【目的】在高压开关生产过程中,物流转运和装配工艺比较传统,导致工作效率低,且产品质量也不稳定,迫切需要找到解决该问题的技术方案。【方法】以隔离接地开关为研究对象,根据其结构特点和生产需求来优化生产布局,运用连续流的理念设计出包含智能化物料配送和智能化装配在内的智能化生产线。【结果】智能化生产设备的应用和生产节拍的优化缩短了等待时间,提高了生产效率,并降低了工人的劳动强度。【结论】本研究的研究结果为电力行业探索出一条数字化、智能化装配技术路线。

基于中性点对地电压高频开关振荡的变频电机绕组内部绝缘在线监测

绝缘状态在线监测是提高变频电机可靠性的有效手段。在高速PWM开关暂态激励下,电机绕组漏感与内部分布电容发生谐振会产生几十至几百k Hz的电压振荡,威胁绕组内部绝缘安全可靠运行。该文利用逆变器自激高频开关振荡在线监测绕组内部绝缘状态。为避免开关振荡多模态混叠并提高状态监测灵敏度,提出一种基于中性点对地电压高频开关振荡的绝缘在线监测方法。首先,分析变频电机共模电压激励特性;然后,研究中性点对地电压高频开关振荡的形成机理与特性,从理论上推导出振荡频率与绕组内部绝缘电容状态之间的关系。设计绕组内部绝缘在线监测方案,包括开关振荡频率提取以及内部绝缘状态评估等。最后,通过热疲劳与老化模拟等实验对该方法的可行性与有效性进行验证。结果表明,该方法能有效监测变频电机内部绕组绝缘状态的微弱变化,具有信噪比高、工况鲁棒等优点。

环网柜接地开关防误操作装置的研究

针对目前配网电气操作易出现的环网柜误操作的问题,研制一种环网柜接地开关防误操作装置,其具备“五防”逻辑判断,辅助配网开关防止误操作。该装置加入智能锁具优化传统配网锁具管理,并且在人工操作前对操作环境进行研判从而提升防误操作水平。通过现场实验表明,使用该装置防误操作准确性为99.86%,能够降低误操作风险概率,保证配电网安全可靠运行。

一种500 kV接地开关传动机构缺陷改进措施

阿海珐SPOL-T-2T 2SPOL-T-2T-3T 500 KV、SPVLT 500 KV型隔离开关,其地刀STB底座使用伞形齿轮作为垂直连杆与水平连杆之间的传动连接。在使用的过程中存在早期断齿、卡涩、变形的情况,导致地刀不能进行正常分合闸操作,更换新齿轮后仍出现相同问题。本文通过对接地开关齿轮传动机构的受力情况进行计算,结合实例,分析其损坏的原因,提出用拐臂传动结构替代齿轮传动结构,通过计算其力学性能,讲解其传动特性证明连杆结构能替代原来的结构并且能有效降低故障率。

调控磁场解决接地开关动稳定的方法

动稳定是中压开关设备必须具备的基本功能,动稳定测试过程中,如果动静触指之间的摩擦力及操作机构的合闸保持力无法将动静触指可靠地保持在接地合闸位置,动触指就会被短路电流产生的电动力斥开而发生熔焊甚至燃弧。借助于有限元分析,研究了动稳定的发生机理,解析带电导体受电动力作用的根本原因,提出一种新的解决接地开关动稳定的方法,用开口导磁环调控动触指的磁场分布,以达到降低动触指受到的电动力的目的。

超高压电网500kV线路接地刀闸防误闭锁原理及典型问题分析

接地刀闸防误闭锁回路是否正确对电网倒闸操作安全性至关重要,围绕超高压电网变电站中500 kV线路接地刀闸防误闭锁问题,研究不同情况下的线路接地刀闸逻辑闭锁与电气闭锁原理,并针对变电站安全生产中出现的线路接地刀闸防误闭锁问题,提出将电压互感器二次空开辅助接点串入闭锁回路、升级测控装置等措施,提升线路接地刀闸防误闭锁功能的可靠性。

基于递归径向基神经网络滑模的多功能柔性多状态开关控制方法

近年来,新能源和电动汽车的渗透比例逐渐增高,给配电网的潮流优化和电能质量治理带来严峻挑战。针对分布式电源的随机性和间歇性问题,设计一种基于递归径向基神经网络(RRBFNN)滑模的多功能柔性多状态开关(FMS)控制方法,在实现功率交互和多端单相接地故障柔性消弧的同时,增强FMS的抗扰能力。首先考虑扰动的影响,设计一种改进RRBFNN滑模控制方法,以克服传统滑模控制固有的抖振现象和对系统精确数学模型的依赖,并减小并网暂态冲击;柔性消弧控制采用微积分型滑模面,理论推导出0轴电压控制律,提高故障电流抑制率;进一步通过李雅普诺夫定理证明所设计方法的稳定性和收敛性。最后,在Matlab/Simulink中搭建三端口FMS及其控制系统的仿真模型,通过对比仿真验证了所提策略的可行性和有效性。

主变低压侧区内单相接地保护分析及引起负荷损失的思考

110 kV主变10 kV低压侧母线桥发生一起区内单相接地,仅有接地变保护动作跳闸变低开关且闭锁备自投,造成负荷损失。母线桥接地故障一直持续至运行人员手动切除主变高压侧断路器,故障存在扩大的隐患。文章对故障期间主变差动、主变高低后备保护、接地变和备自投动作行为进行分析,确认相关保护动作行为的正确性。为避免主变区内故障引起负荷损失,提出备自投采用变低自产零序电流反闭锁的判据优化方案。为及时切除故障避免故障扩大,提出备自投跳闸变低联跳变高的动作优化,对提高电源可靠性和设备安全性具有积极参考意义。

实时三维探地雷达关键技术的设计与实现

为了提高市政道路检测水平,快速有效地解决市政道路塌陷灾害预警、市政管网分布查找等问题,设计研发了一款实时三维探地雷达。实时三维探地雷达基于FPGA&DSP架构,完成了多通道高速采集系统多个关键技术的设计与实现,丰富了道路检测领域的探测技术和方法。实时三维探地雷达天线采用五发六收模式的水平极化方式,实现了十通道雷达数据高速采集,通道间通过高速开关实现切换,所有通道以交互内插方式进行工作;雷达最大可支持扩展到32通道工作,用开关切换天线阵列,满足60 km/h(2cm道间隔)以上的探测速度。通过对空洞实验场和金属板实验场的实验数据进行对比,验证了最佳的天线极化方式设计,最终确定了天线的最优方案。实测结果表明,相比于通用的LTD-2600型雷达,实时三维探地雷达具有更高速的采集速度以及良好幅度与相位性能,有利于改进道路灾害的检测技术,具有较大的市场需求。

气体间隙开关喷射等离子体触发性能劣化及剩余触发寿命预测研究

喷射等离子体诱导型气体间隙开关用于电力系统过电压防护具有明显优势,但高注入触发能量下多次放电累积效应引起的触发失效问题严重,极限可触发次数具有不确定性,亟须开展触发寿命与触发有效参数的关联规律以及剩余触发寿命预测研究。为此该文搭建了气体间隙开关触发寿命研究平台。结果表明,低容值触发电路可迅速建立触发放电主通道,电弧电流可达3.7kA;高容值触发电路提高了用于解离产气材料而形成喷射等离子体的能量,显著提升了触发腔等离子体喷射触发能力。触发回路电容C_(1)距C_(2)放电时延Δt_(0)、击穿时延Δt_(1)、触通时延Δt_(2)可分别用于表征触发一级腔、二级腔、气体开关导通性能的劣化程度,其变化过程可用于表征气体开关触发失效的阈值范围。以等离子体喷射高度作为预测因子,建立了气体开关剩余触发寿命预测模型ARIMA(1,1,2),预测值与试验结果基本吻合,剩余触发寿命预测误差在10%以内。研究结果可为气体间隙开关实现稳定触通及触发寿命预测提供理论参考和工程应用指导。

Analysis on the Irregular and Asymmetrical Power/Ground Structure by PEEC Modeling

In order to provide some reference for the design of the power/ground system, a complicated power/ground system in time and frequency domains was analyzed, which is based on PEEC (Partial Element Equivalent Circuit). According to the actual requirements, characteristics of some common power/ground structures in time and frequency domains, such as SSN (Simultaneous Switching Noise), are obtained for the future research. The results show the first resonance point is changed with the structure of the power/ground networks.

国内外电压互感器二次回路接地方式比较分析

介绍了国内外常规变电站电压互感器二次回路接地方式的差异.对于国内工程,比较强调设备可靠性,电压互感器的中性线不允许接有可能断开的开关或熔断器,有电气联系的电压互感器的二次回路只能在相关保护室一点接地;对于国外工程,更关心抗干扰,要求在开关场就地端子箱处接地.通过比较分析两种电压互感器二次回路接地方式,说明了中性线是否参与电压切换/并列操作的优缺点.提出了在进行国外工程设计时,电压互感器二次回路接地改进方案,使之满足相关国外标准的要求.

低压配电网剩余电流分析等值电路与计算方法

现有低压配电网剩余电流分析等值电路与计算方法未考虑TN-C、TN-C-S系统,难以满足区分接地故障和负荷投切等需求。为此,提出一种适用于多种接地型式低压配电网的建模计算方法。针对不同接地型式的回路方程,提出一种4阶相模变换矩阵,得到独立的1模、2模和存在耦合的0模、N线模,将0模与N线模的互阻抗进行调整和转移,得到剩余电流模网络;根据接地故障和负荷投切的边界条件,建立了剩余电流分析等值电路,并推导出电气量的计算公式。仿真及试验结果表明,所提方法适用性强、计算精度高,为研究接地故障保护技术提供了理论分析基础。

三/五电平双模式软开关共地型非隔离并网逆变器

非隔离光伏并网逆变系统中,光伏板与地间寄生电容所产生漏电流问题严重威胁系统安全。该文提出一种新共地型逆变电路,电网中性点直接连接至直流母线负极,可将寄生电容电压钳位至0,以完全消除漏电流。输出五电平电压可减小滤波器体积及并网电流谐波,且有2倍输出电压增益。与现有共地型五电平逆变电路相比,中间储能电容均工作在开关频率,可很大程度减小电容容值。另外,部分开关管利用死区时间,无需额外增加谐振元件即可实现软开关。此外,该逆变电路还具有向电网传输无功功率的能力。文中首先根据该逆变电路工作原理设计工作模式,列出主要器件参数设计参考,最后搭建1kW实验样机验证上述电路性能。

SF_(6)/N_(2)混合气体替代纯SF_(6)气体的145kV三工位隔离接地开关研究

SF_(6)气体是一种极严重的温室气体,在电力设备中被大量使用,如何有效减少SF6气体的使用成为当前的研究热点。本文以SF_(6)/N_(2)混合气体作为研究对象,采用现有145kV三工位隔离接地开关进行SF_(6)气体替代研究。经过试验验证表明,若开关设备的隔板、壳体满足压力要求,使用SF_(6)/N_(2)混合气体能够替代纯SF_(6)气体,可以满足应用要求。

基于开关电容的双接地五电平光伏逆变器

为同时满足光伏并网系统中逆变器升压和消除漏电流的要求,提出一种基于开关电容的双接地五电平光伏逆变器。所提逆变器拓扑具有自主升压、器件数量少、电容电压自动平衡和可扩展等优点。此外,双接地结构彻底消除了共模电压引起的漏电流,进而降低了电路的电磁干扰和功率损耗,并提高了系统的安全性。针对所提逆变器拓扑,采用一种包含移相载波的混合调制策略,解决了开关电容长时间连续放电的问题,从而减小电容电压纹波,提高输出SPWM电压波形质量。此外,通过与其他五电平逆变拓扑的比较,表明所提逆变器在结构、升压能力和减小电容电压纹波方面的优势。最后,通过实验验证所提逆变器拓扑的可行性及混合调制策略的有效性,结果表明所提逆变器具有较好的静态、动态特性和较高的转换效率。

C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体绝缘环网柜的接地开关关合性能模拟试验

采用C_(4)F_(7)N混合气体替代SF_(6)是提升环网柜环境友好性的重要途径。为保证供电可靠性,本文针对C_(4)F_(7)N混合气体绝缘环网柜开展接地开关关合试验,优化设备性能,支撑工程应用。首先测量了不同体积占比的C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体和SF_(6)下接地开关合闸时间及速度,发现与空气下一致,表明接地开关机械特性稳定且与气体无关。然后研究了不同气体介质下接地开关预击穿特性,分析了电压和气体类型对预击穿时间的影响,结果表明随着电压增大预击穿时间增加,C_(4)F_(7)N体积占比提高预击穿时间减小。进一步利用搭建的环网柜接地关合试验回路开展了关合性能模拟试验,发现提高C_(4)F_(7)N体积占比有助于减小燃弧电荷转移量,降低触头烧蚀程度,结合混合气体液化温度和经济性指标。