GIS中隔离开关电弧模型对快速暂态过电压的影响

在快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage,VFTO)的仿真计算中,对隔离开关高频电弧的准确建模,是影响VFTO计算精度的关键因素。在分段电弧模型基础上,提出一种动态电弧模型。该模型在预击穿阶段考虑击穿延时对VFTO的影响,采用双曲线形式时变电阻;在熄弧阶段建立完整Mayr-Schwarz模型描述电弧的动态物理过程。并结合某1100kV GIS电站,详细计算动态电弧模型下的VFTO特性。结果表明,该模型对提高VFTO仿真计算结果准确性有着重要意义。     

动态电弧模型下特快速瞬态过电压特性的计算与分析

在特快速瞬态过电压(very fast transient over-voltage,VFTO)的仿真计算过程中,建立准确的隔离开关高频电弧模型是提高VFTO计算准确度的关键。在分段电弧模型的基础上,提出一种动态电弧模型。在预击穿阶段,该模型考虑击穿延时对VFTO的影响,采用双曲线形式的时变电阻;在熄弧阶段建立完整的麦也尔(Mayr-Schwarz)模型描述电弧的动态物理过程。结合某1100kV气体绝缘变电站(gas insulated substation,GIS)的实际电路,详细计算2种电弧模型下GIS内部的VFTO幅值、频率和陡度,同时讨论了击穿延时对VFTO波形的影响。计算结果表明:动态电弧模型下VFTO具有幅值较高、频率较高、上升陡度较大的特点;击穿延时对VFTO的初始上升时间和幅值有影响。通过VFTO仿真与实测数据相比较可知,动态电弧模型是分段电弧模型的进一步完善,对于提高VFTO仿真计算的精度有重要意义。     

特高压气体绝缘开关设备接地系统环流计算与分析

特高压系统电压等级高、容量大,壳体环流和地网环流相对很大,在稳态运行下产生相当大的环流损耗.结合我国某特高压开关站,根据电磁互感器的基本原理,提出了气体绝缘装置(gas insulated switchgear,GIS)/混合气体绝缘装置(hybrid gas insulated switchgear,HGIS)外壳仿真计算等效电路模型.采用Π型等效电路表示接地体单元,运用数值计算方法对接地系统的电气参数进行优化计算.分析表明,采用双层水平地网可以将主地网环流控制在20 A 以内、次地网环流控制在700 A 以内,但相应的短接线电流较大.分析了壳体参数对壳体环流的影响,得出了深垂直接地极和短接线降低地网环流的效果,并提出了最佳的设计方案.最后给出了特高压接地系统各部分的环流值及相应的温升数据     

特高压GIS隔离开关操作时其壳体电压暂态特性仿真分析

特高压(UHV)系统电压等级高、容量大,电磁暂态问题相当严重。为研究特高压气体绝缘变电站(GIS)在隔离开关操作时壳体电压的暂态特性,从而对今后特高压变电站的建设及绝缘配合问题提供参考建议,结合我国某1 100kV特高压气体绝缘变电站的具体情况,分析了特高压下GIS暂态壳体电压(TEV)的计算原理,利用多导体传输线模型计算了壳体各处的TEV,并对其进行了频谱处理。最后,分析了隔离开关的操作方式、操作相别、接地方式等对暂态壳体电压的影响。仿真结果表明:隔离开关操作方式不同时,暂态壳体电压最大值出现的位置不同;在GIS出线段,由于布置的对称性使得暂态壳体电压幅值也具有对称性。     

特高压半封闭气体绝缘组合电器的暂态电压仿真分析

特高压系统的电压等级高、容量大,暂态电压现象严重。为了提高特高压系统暂态电压计算的准确率,结合我国某特高压开关站建立半封闭气体绝缘组合电器(HGIS)系统整体模型。根据多导体传输线理论和相模变换方法,建立了HGIS外壳传输特性模型。除此之外,采用π型等效电路表示接地体单元,并结合HGIS内部暂态模型,详细计算了隔离开关操作时产生的特快速瞬态过电压(VFTO)和暂态壳体电压(TEV),分析了HGIS内部关键设备处VFTO和相应壳体上TEV的最大值和频谱特性,进一步分析了不同壳体接地方式和接地网对VFTO和TEV的影响。研究结果表明:在考虑接地网的情况下,VFTO的最大值为1 296kV,TEV的最大值为83kV,都要比不考虑接地网时的最大值小,且良好的接地方式是降低特高压HGIS系统暂态电压的有效方法。研究结果可供HGIS设计和相关电气设备绝缘结构设计参考。     

能谱熵向量法及粒子群优化的RBF神经网络在高压断路器机械故障诊断中的应用

高压真空断路器是电力系统开关设备中极其重要的一种高压电器,而高压断路器故障中80%是由于机械特性不良造成,为此通过小波包变换对高压断路器机械振动信号进行了分析,以信号的能谱熵作为特征输入向量,建立了粒子群优化(PSO)径向基函数(RBF)神经网络的高压断路器故障识别系统模型,最后对实际高压断路器振动信号进行获取分析并得到结果。实验结果表明,高压断路器正常信号能谱熵向量各元素分布比较均匀;而故障信号所得能谱熵向量各元素变化较大且有一定变化规律;粒子群优化后的RBF网络模型在正确率、精度等方面高于传统神经网络模型。实验结果表明该方法用于高压断路器的故障诊断是可行的,并且可以为断路器的故障诊断提供更好的理论依据。     

电流脉冲计数型分段器控制器的研制

采用HC单片机作为10 kV电流脉冲计数型分段器的控制核心元件,开发了一种新型的户外真空分段器控制器,并介绍了控制器软硬件的总体设计。     

单神经元PID控制器在高压断路器运动控制技术中的应用

高压断路器直线伺服电动机操动机构采用直线电动机驱动断路器操作杆,带动机构运动,实现分合闸操作,具有良好的快速响应能力及控制性能。本文建立了直线伺服电动机操动机构控制系统仿真模型,详细分析了单神经元PID控制算法以及数学模型,并建立了以输出误差二次方为性能指标的单神经元自适应PID控制器模型。分别用传统PID控制与单神经元PID控制,对高压断路器触头运动特性控制过程进行了仿真。结果表明,单神经元PID控制器能够较好地实现触头速度的跟踪控制,使其按给定运动特性曲线运动,实现运动特性控制。证明了在配有直线伺服电动机操动机构的高压断路器触头运动控制系统中,单神经元PID控制是一种较理想、有效的控制方法。     

快速暂态过电压对断路器中并联电容的影响

某550kVGIS中由于隔离开关操作故障,引起了断路器并联电容器爆炸。为找出该事故的原因,利用Fortran语言和MATLAB软件详细计算该电站GIS内部的快速暂态过电压(VFTO),分析了VFTO对断路器中并联电容的危害,并讨论了断路器中合闸电阻对VFTO的影响。结果表明,VFTO在双断口断路器的两个并联电容上的幅值有差异,并且在隔离开关操作过程中,并联电容上受到了热击穿的威胁,这也是造成此次事故的主要原因。同时研究结果还表明断路器中的合闸电阻可以抑制VFTO的幅值,缩小VFTO的频率范围。     

特高压GIS中隔离开关的电场及参数计算

为获得1100kV气体绝缘变电站(GIS)中隔离开关的电场分布规律及相关参数,利用有限元软件对其气室进行了三维电场分析计算,得到了其内部电场强度分布和不同电极表面电场强度分布曲线。分析电场强度结果得出了隔离开关气室内电场强度较大的位置及电场强度值;分析接地开关静触头直径与边倒角尺寸对触头表面附近的电场分布影响从而降低了触头表面场强以提高耐压能力。利用参数化设计语言(APDL)和电场能量法计算电容参数得出的气室内不同位置电容与测试结果比较,两者相对误差<4%,证明利用电场能量法可以获得较为准确的分布电容值,进而为特高压GIS中快速暂态过电压(VFTO)的计算提供了比较准确的分布电容参数。