基于LC谐振单元的多回路开关电容型均衡电路

传统的串并联开关电容型均衡电路在工作过程中会产生影响电路可靠性的冲击电流,为了改善该问题对电路性能的影响,同时提升电路的均衡速度,提出一种基于LC谐振单元的多回路开关电容型均衡电路。电路的LC谐振单元由均衡电容串联电感元件组成,所有开关器件均工作在零电流开关模式下,这将有效降低开关损耗,并有效抑制电路中的冲击电流,从而延长开关器件的使用寿命,提高电路的可靠性。所提出的均衡电路采用两个LC谐振单元作为储能元件组的组间均衡支路,可以同时实现储能元件单体与单体之间以及储能元件组与组之间的均衡,在保证均衡精度的同时,有效地提升电路均衡的速度。详细地分析了电路的特点与工作原理,通过搭建仿真平台,将所提出电路与现有的同类型均衡电路对比,验证了所提出均衡电路对均衡速度的提升作用。搭建了五个串联超级电容的实验平台,实验结果表明,所提出的电路可以提升55.85%的均衡速度,并且对冲击电流有显著的抑制作用。

基于直流源充磁的改进选相合闸策略

电力变压器合闸时可能产生的励磁涌流会严重影响电力系统的稳定运行,现有合闸策略下选相合闸的实现受限于控制精度和剩磁测定方法。依据变压器合闸角改变时的励磁电流变化规律,存在一剩磁范围,使变压器在较大的合闸角范围合闸而不出现励磁涌流,利用直流充磁电路配合改进后的控制策略能够使变压器剩磁处于该范围。利用Pscad中的J-A磁滞模型仿真得出剩磁处于额定剩磁的0.7到0.8时,有最大的合闸角范围,利用直流充磁电路充磁0.021 s到0.022 s可以使变压器剩磁处于上述范围。结果表明该方法能够调整变压器铁心剩磁到指定范围,充磁电路无需依据实际调整控制参数,较大范围的合闸角降低了选相合闸的控制精度并且能够有效抑制励磁涌流。

励磁涌流抑制器在海上石油平台的应用

励磁涌流影响着海上石油平台电力系统的安全稳定运行。由于其引发的保护误动作、开关跳闸、电网冲击等,一直是电气人员很关注的问题。本文分析了励磁涌流产生的原因,在给变压器施压时通过控制磁路不饱和来抑制励磁涌流。采取的抑制策略是控制开关分合闸时刻在施加电压的同一初相位,保证合闸形成的偏磁抵消分闸后存在剩磁。

Effect of Switching Devices on Power Quality and Transient Voltage Suppression Using Capacitor Bank Model

The main purpose of the electrical power system is to transport and distribute energy generated by the central power plants in a safe and reliable manner to the customer premises. Most of the electrical equipment is exposed within the open which suggests they can be vulnerable to lightning strikes, road dwindling, windstorms, and a few engineering activities with the potential of causing different degrees of damage to the electrical equipment. One of the ways to guard the equipment is to deploy switching devices. However, the operations of most of these switching devices produce oscillatory transient in the electrical transmission and distribution systems which result in voltage, current, and frequency fluctuations in the load. This paper investigates the effect of switching devices on power quality and proposes a positive sequence voltage power transient suppression technique that can spontaneously improve the distorted voltage at the instant of capacitor switching using the capacitor line model as a case study. MATLAB/Simulink software was utilized for the analysis on an electrical network model with bus voltages of 69 kV/12.47 kV and 480 V. The results showed that, during switching operations, the positive sequence voltage power detector block produces ripple-free accurate results.

一起励磁涌流闭锁导致的配电自动化开关异常动作案例分析

立足于当前云南电网配电自动化实用化背景,结合系统内一起配电自动化开关异常动作案例,针对配电自动化开关励磁涌流闭锁功能错误触发开展分析并给出优化建议。首先,介绍了线路参数及保护配置情况,奠定后续分析基础。之后,基于SOE信息复现开关动作过程,明确开关异常动作情况。最后,结合故障录波信息阐述配电自动化开关异动原因,并给出优化建议。

基于模块化多电平矩阵变换器的低频输电系统柔性启停策略

基于模块化多电平矩阵变换器(M3C)的低频输电系统(LFTS)因其无需建设海上换流站,在中远海上风电送出方案中具有巨大的应用潜力,但目前尚未有文献对LFTS的启停控制深入研究。为了实现低频线路开关在无电压及无电流状态下分合控制的目的,采用了一种柔性启停策略,包括一种无同期的启动策略和一种无电压电流分开关的停运策略。以双端LFTS为分析对象,通过对M3C的灵活控制和启停逻辑的合理设计,无需新增控制装置及检同期的控制策略,可解决LFTS启停时易出现的过压及过流问题。仿真实验结果和结论表明了所提控制策略的正确性,各换流站之间实现完全柔性启停,具有良好的LFTS工程应用前景。

一种基于IGCT的地面自动过分相方案及其电压切换控制策略研究

针对传统基于晶闸管的地面自动过分相系统中电力机车仍存在毫秒级的失电时间且可能面临励磁涌流的问题,提出一种基于集成门极换流晶闸管(integrated gate-commutated thyristor,IGCT)的地面自动过分相方案,采用IGCT取代晶闸管阀组进行中性区电压切换,实现开关开通和关断时间的完全可控。进一步基于磁链分析,以中性区电压切换后电力机车主变压器不产生磁偏为控制目标提出不同供电臂相位差情况下基于IGCT的地面自动过分相方案的电压切换控制策略,并搭接仿真模型对其工作效果进行验证。仿真结果表明,所提方案可以将列车的失电时间进一步缩短至几百微秒且有效避免电力机车主变压器的励磁涌流,减小电分相对列车运行的影响。

双半桥子模块MMC的降频降复杂度运行策略

为了改善模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)中电容电压均衡难度大和换流站运行损耗高的问题,本文针对双半桥子模块(double half bridge submodule,D-HBSM)设计了一种降频降复杂度运行策略。首先介绍了D-HBSM的串联、并联、旁路工作模式,根据桥臂输出电平数目推导了处于三种工作模式的子模块数。接着,基于子模块轮换思想,分别设计了适用于高压与中低压直流系统的D-HBSM工作模式确定方法。此外,对比了不同电压等级直流系统中D-HBSM与HBSM的运行损耗,体现了D-HBSM的降频效果。最后,基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明,所提降频降复杂度运行策略的能够有效改善换流器运行特性。与传统HBSM相比,在相同的电容电压一致性的前提下,D-HBSM的子模块电容利用率提高至70%,高压直流系统中开关频率降低50%,计算负担减小75%。

基于相控开关技术的空载变压器励磁涌流抑制研究

断路器在随机关合空载变压器时会产生幅值、频率很高的励磁涌流,这种操作暂态可能导致微机继保装置误动作,降低用户电能质量和系统可靠性。根据空载变压器涌流产生的机理,采用选相关合技术消除变压器励磁涌流,研究了铁心剩磁和最佳关合相位关系;分析了断路器截流和暂态恢复电压对铁心剩磁影响,并给出了剩磁测量方法。在空载变压器选相关合原理基础上,采用ATP-EMTP软件建立空载变压器关合模型,对暂态过程进行了仿真。仿真结果表明,选相关合技术能有效消除空载变压器合闸时产生的励磁涌流,为空载变压器选相关合提供了理论基础。

相控真空断路器投切空载变压器的应用研究

关合空载变压器所产生的励磁涌流容易引起继保装置误动、绕组机械应力增大及电能质量降低等。采用选相合闸技术在铁心中的预感应磁通与剩磁相等时刻投入变压器,可以有效地削弱励磁涌流。该文分析了变压器空载投切的暂态过程及限制励磁涌流的策略,仿真分析及相关试验结果表明选相控制的永磁机构真空断路器很适于选相分合闸的实现。

单相变压器空载合闸励磁涌流暂态特性建模与实验

变压器在空载合闸时,由于铁芯饱和导致在变压器的一次绕组内会产生很大的励磁涌流。励磁涌流一方面会引起变压器差动保护装置的误动作;另一方面励磁涌流会导致绕组之间产生机械力作用而损伤绕组。通过分析单相变压器空载合闸的数学模型得出了励磁涌流及其间断角的计算公式。采用分流器和数字示波器对不同容量的单相变压器进行测量后得到了与理论分析一致的涌流波形。理论和实验结果表明励磁涌流是含有高次谐波的单侧衰减尖顶波。在相同条件下,合闸角越小、铁芯剩磁越大、饱和磁通越小,都会导致产生更大的励磁涌流幅值。

一种启动冲击电流抑制电路

针对采用Boost电路的前端交直流变换器中存在的启动冲击电流问题,提出一种三级启动冲击抑制电路。所提电路不但能够抑制启动瞬间出现的一次冲击电流,还能够抑制由于Boost电路开始工作而产生的二次冲击电流。详细分析了冲击电流产生的原因,提出一种新型的启动冲击抑制电路,经仿真验证,所提电路能够可靠抑制冲击电流,证明了所提电路的可行性。将电路被应用于1 000 W两级式金卤灯电子镇流器中,实验测试结果表明:所提电路可有效的抑制冲击电流,其中一次冲击电流接近于零,二次冲击电流可控制在10 A以内。

基于选相合闸技术的变压器励磁涌流的仿真分析

变压器空载合闸过程中产生的励磁涌流,易使变压器继电保护误动作,也会对变压器设备和电网产生不利影响。相对于多种外部措施限制涌流的方法,选相合闸技术可以更有效地削减励磁涌流。笔者从变压器空载合闸的暂态过程着手,针对励磁涌流进行了理论计算分析和仿真分析,通过分析验证了相关方法减小和抑制励磁涌流的效果和存在的局限性,结果表明变压器选相合闸的方法能够最有效消除励磁涌流,从而减小对系统的冲击;同时针对同步开关技术的误差时间进行了分析仿真,结果表明合闸的时间误差需要控制在0.5 ms以内。

两种削弱励磁涌流的方法

合空载电力变压器时会产生数值相当大的励磁涌流 ,易造成变压器差动保护装置的误动作。针对这一问题 ,介绍了两种削弱励磁涌流的方法 :控制三相合闸时间或在变压器低压侧加装电容器。理论分析和实践均证明这两种方法是行之有效的 。

变压器励磁涌流负序二次谐波特征及机理

空载合闸产生的励磁涌流是导致变压器差动保护不正确动作的主要因素,同时也会造成电网中谐波、电压暂降等电能质量问题。交直流混联电网中,换流器的谐波耦合特性使得交流电网中的谐波会引起直流保护的误动作,导致直流闭锁,威胁电网安全运行。文中基于变压器铁芯近似磁化特性曲线,推导了励磁涌流及其中二次谐波分量的解析表达式,分析了合闸参数对负序二次谐波分量的影响,指出由于断路器开断引起的三相平衡性剩磁不会造成励磁涌流中二次谐波以负序为主的现象,只有三相非平衡性剩磁才可能引起励磁涌流中的二次谐波呈现明显的负序特征。PSCAD仿真验证了分析及结论的正确性,为解决工程实际问题提供了理论依据。

几种削减变压器励磁涌流的方法

变压器在空载合闸时将产生很大的励磁涌流,这种励磁涌流对变压器的稳定运行极为不利。为削减这种励磁涌流,提出了3种方法:控制三相开关合闸的时间法,内插电阻法和改变变压器绕组的分布法。理论分析和实验表明,这3种方法各有其优缺点,都能有效地削减励磁涌流,前两种方法的可行性更好。

开关型消弧激发PT过流的试验与仿真研究

随着开关型消弧装置在10 kV配网的推广使用,传统配置下PT(电压互感器)在该装置消弧过程中的过流现象时有发生。为了研究PT过流机理及抑制措施,笔者首先从原理上阐述了开关型消弧中人为单相接地消失过程激发铁磁谐振、低频振荡的机理;其次搭建了10 kV中性点不接地试验平台,在不同的系统电容电流下对4类典型PT进行了单相接地与消失的试验;最后将试验结果与传统仿真结果比较,提出了一种考虑深度饱和下铁心励磁特性情况的计算思路。研究结果表明:即使远离Peterson谐振区域,开关型消弧仍会激发分频谐振或低频振荡,产生的半波脉冲电流幅值很高,容易导致PT熔断器熔断;采用励磁特性好的PT或4PT能有效抑制谐振;最后文中采用的考虑深度饱和下铁心励磁特性的仿真结果较传统仿真有更高的准确度,与实际测量数据相吻合。

新型高压动态无功补偿装置的研究

为解决当前高压无功补偿领域采用常规机械开关投切电容器组开关合闸时触点弹跳产生过电压,分闸时易重燃及不可频繁操作,而采用串联固态电子开关需要相应的动、静态均压及同步触发电路导致系统结构复杂且成本较高的问题,提出一种基于新型高压投切开关的高压动态无功补偿装置。该装置采用降压变压器、交流接触器、低压可控硅构成新型高压投切开关,利用变压器短时过载与空载运行来投切电容器组完成无功补偿。理论推导及仿真试验均表明该装置具有响应时间快、投入无涌流、无关断过电压、价格适中的优点,证明该装置特别适用于中等容量的高压无功补偿系统。

基于相控技术的单相干式变压器励磁涌流试验研究

以单相干式变压器为模型,结合相控制开关,对不同相位角合闸进行了励磁涌流试验研究,分析比较了不同状况下的剩磁数据,并介绍了合闸相位角和剩磁对励磁电流的影响。

变压器有载合闸的非线性数学模型及仿真

已提出的变压器有载合闸模型,都是将时变的励磁电感进行线性化或分段线性化处理,这种处理方式不能光滑地反映铁芯的非线性特征,造成仿真误差。建立了一个比较合理且精确的变压器有载合闸的非线性数学模型,铁芯的励磁特性采用了多值磁滞特性。根据该模型建立各支路电流的状态方程,并通过数字实时仿真证明了目前各种采用涌流特征进行闭锁的变压器差动保护经历带负载合闸时,尤其是在外部故障切除后电压恢复过程中受超饱和现象的影响,存在误动的可能性,指出应规定不推荐进行变压器有载合闸。进一步验证了变压器差动保护原理的局限性。