混合式有载分接开关研究

分析了各类型有载分接开关的原理及优缺点,提出了一种新型混合式有载分接开关解决方案,并用MATLAB/Simulink对切换过程进行仿真研究,验证了新型混合式有载分接开关的可行性。     

不同拓扑结构有载分接开关燃弧过程实验分析与研究

有载分接开关(OLTC)工作过程中产生的电弧会烧蚀机械触头,使变压器油劣化,降低了设备的寿命及性能。实现OLTC的无弧切换,成为该行业关注的问题。本文主要针对不同类型的切换开关产生的电弧波形进行了典型实验分析和研究,基于dSPACE半实物仿真系统为研究平台,以普通触头机械式、真空开关机械式和机电混合式3种切换开关为研究对象,设置若干典型工况,研究和对比了不同拓扑燃弧过程,分析了电弧的形成及其影响因素,定量计算了燃弧功率。实验结果表明,机电混合式OLTC,在切换过程中能够有效降低电弧能量,抑制电弧的产生,减小对设备的损害,优越于另外两种拓扑结构。本工作的开展为下一步设计OLTC无弧样机提供了思路。     

一种新型有载分接开关及其分析

当前的有载分接开关切换器中的2个开关借助过渡电阻,采用先合后开的次序完成不中断电流的切换过程,该方式有许多缺点。文中提出一种新型有载分接开关,可克服这些缺点。新型有载分接开关切换器中的2个开关借助过电压触发晶闸管电路,采用先开后合的次序完成不中断电流的切换过程。晶闸管电路采用高可靠性的小功率触点开关进行控制,保证新型有载分接开关有较高的可靠性。用MATLAB仿真软件中的Simulink工具箱构建新型有载分接开关仿真模型,对新型有载分接开关进行仿真。仿真结果表明:新型有载分接开关可行。     

高压直流换流变压器有载分接开关控制优化

换流变压器有载分接开关是高压直流输电系统实现电压、功率调节功能的重要设备。针对近年来换流变压器有载分接开关在档位调节过程中相继发生爆炸起火等严重故障,有必要研究避免有载分接开关不必要动作的措施,降低分接开关故障风险。梳理并分析了不同类型直流换流站的有载分接开关控制策略,揭示了部分在运换流站档位频繁调节的原因;在此基础上,从运行方式、控制参数及控制策略三方面开展研究,提出三类降低动作次数的措施,并基于实时数字仿真平台搭建仿真模型,对各类措施在降低有载分接开关动作次数方面的效果进行了仿真比较。最后,通过工程调试及运行情况进一步验证了这些措施的可行性,并对各类措施的优缺点及适用条件进行了讨论。     

不同机电混合式有载分接开关工作特性实验研究

为阐明机电混合式有载分接开关(EHOLTC)的工作特性,确定不同半导体器件切换过程的差异,针对不同半导体器件的EHOLTC工作特性进行了实验研究。选用晶闸管、金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为研究对象,利用级绕组取电方式作为控制电源,搭建了3种实验样机平台。结合实验数据,分别计算了各器件工作参数及功耗数据。实测数据表明,EHOLTC燃弧能量约为机械式OLTC燃弧能量的1‰,能够有效抑制燃弧,MOSFET单元转移电弧电流能力最强。功率器件损耗接近过渡电阻损耗的5%,以IGBT单元损耗最低。全控器件换流时间较短,因换流点相位存在不确定因素,有承受高压的风险,可考虑用于中性点调压。从经济和安全角度,半控件具有一定优势。     

变压器混合式有载分接开关熄弧方法的仿真及试验研究

变压器传统有载分接开关切换过程中的电弧会显著降低触头寿命和加速变压器油劣化。为了解决该问题,提出了一种新的混合式有载分接开关方法,并试制了实验室的模型样机。这种方法采用伸缩动触头保证切换时序,以机械组件的运动实现晶闸管模块的无源触发,以晶闸管辅助机械开关实现切换过程中的熄弧。搭建了熄弧电路的仿真模型进行仿真,并建立了标准的低压切换试验回路进行试验。仿真结果表明:晶闸管门极触发回路简单可靠,能有效抑制电弧电压的建立,从而消除电弧。试验结果表明:晶闸管在一个切换过程中会被触发4次,其中2次电流自然过零关断,2次被机械开关旁路后关断。仿真与试验结果相互验证,充分说明了提出的混合式有载分接开关无弧切换方法的可行性。     

机电混合式有载分接开关电弧电流转移过程

为阐明电弧电流转移的过程、机理和影响因素,确定不同半导体器件转移电弧电流的差异,针对机电混合式有载分接开关测试平台进行了试验研究。在理论分析影响电弧电流转移速率关键参数的基础上,分别建立了基于快速控制原型系统的无分流机制及有分流机制电路,获取了固定开断相位下电弧电流的转移参数。通过功率器件测试电路,得到晶闸管(silicon controlled rectifier,SCR)、金属氧化物半导体场效应管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)和绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的特性参数,确定了电弧电流转移条件及工作机理。通过汇总3种功率器件的关键参数,总结了不同器件在电弧电流转移及开通过程方面的差异。研究结果表明:MOSFET并联支路可实现电弧电流转移参数最优,开关燃弧能量在10-3 J量级,分别约为IGBT和SCR结构相应参数的6.4%和9.3%,电弧电流转移时间50μs,分别约为IGBT和SCR的85.3%和61.1%。该项工作可为后续研究基于全控器件的机电混合式有载分接开关样机提供参考。     

一种处理AC斩波器短路问题的新方法

提出了一种基于电流极性检测的开关控制策略,解决了基于电压极性检测的开关控制策略在输入电压过零点检测错误时会导致短路的问题.该方法是根据所检测出的电流极性对存在延时的2个PWM信号进行适时选取对应不同开关,不仅减少了功率损耗,降低了电磁干扰,而且可靠性更高、谐波更少、效率更高.用Matlab对2种方法分别进行了仿真并比较...     

基于Matlab的开关磁阻电机电动/发电系统的非线性建模与仿真

基于开关磁阻电机的数学模型,利用Matlab/Simulink中的相关模块建立开关磁阻电机电动/发电系统的非线形仿真模型。该模型具有仿真便捷、结果直观等特点。利用该模型,对一台三相12/8结构样机进行了仿真,仿真结果证明了该模型的有效性。该模型为今后优化开关磁阻电机的控制策略提供了依据。     

±800kV换流变压器用真空式有载分接开关关键技术研究

有载分接开关是高压直流输电系统中换流变压器重要的部件,维持系统运行中阀侧直流电压恒定不变,补偿电压波动;实现直流输电系统降压运行。在直流系统换相过程中会有较大的短路电流变化率(di/dt),增加了分接开关的切换负荷。分接开关的调压范围大、操作频繁,极性选择器动作产生特征气体。针对换流变压器用有载分接开关运行时的要求及现象,研制了±800k V直流换流变压器用真空式有载分接开关样机,由切换开关、带有极性选择器的分接选择器和电动机构组成。提出了切换开关双真空触头双电阻过渡原理,即串联双断口真空切换,主通断触头和过渡触头功能轮换,切换程序对称,过渡电路中4个真空触头切换任务一致。研制了更高绝缘等级的E级分接选择器。设计了真空化极性选择器,更有效地抑制极性选择器动作时产气。该分接开关具有灭弧能力强、过渡触头断口间的恢复电压低、切换开关油室温升低、整台分接开关电气寿命高等优点。该分接开关样机已顺利通过了型式试验的考核。     

无弧有载分接开关的研究

试验研究了晶闸管与机械开关相结合的变压器无弧有载分接开关的灭弧特性 ,结果证明这种开关一般不能可靠灭弧且结构较复杂 ,为此提出了一种通过门极控制开关触发晶闸管的新方案 ,低压模拟试验证明该方案灭弧效果好 ,电气结构简单 ,是无弧有载分接开关的最佳方案。     

换流变压器有载分接开关切换过程油流涌动仿真研究

采用三维流动模拟软件Fluent,对有载分接开关油室内油的流动进行了数值模拟,对有载分接开关在不同过渡电阻下切换时,切换开关油室内的油压及油流的变化进行了分析。     

互斥晶闸管组通断控制方法在OLTC中的应用

提出了一种有载调压过程中互斥晶闸管组的通断控制方法。采用电流在过零点的瞬间来控制互斥晶闸管组的通断以实现有载调压过程限制调压绕组过电流。通过理论分析及对实验波形的分析,证实了该方法实现快速、无电弧、无冲击、平滑地调压的可行性。该方法还可以用于感性负载的电源的切换以及备用电源自投入。     

基于综合成本的电网AVC协调优化策略研究

离散无功设备输出变化,如并联电容器投切、有载调压变压器分接头调整等,所造成的设备损耗远大于发电机组、SVG等连续设备。从降低含网损和设备损耗在内的综合成本的角度,本文提出了一种电网无功电压控制协调优化策略,给出了对应的基于改进遗传算法的计算方法。IEEE 14节点系统上的仿真比对结果表明,所提策略比传统的不考虑离散设备损耗的控制策略更为合理,特别是在电网负荷周期变化情况下,所提策略有效地避免了离散设备反复动作。     

基于全电力电子OLTC的HUPFC运行特性分析及控制

柔性交流输电系统(flexible alternative current transmission systems,FACTS)装置如混合式统一潮流控制器(hybrid unified power flow controller,HUPFC)可调节线路潮流,有效提升输电网络的传输容量。为解决传统HUPFC中使用机械式有载分接开关调压带来的诸多问题,文中提出基于全电力电子有载分接开关的快速电磁式HUPFC。首先,针对其工作特性进行研究,并提出抑制开关切换过程中产生过压的方法。然后,根据不对称级电压Sen变压器的工作点合成方式存在自由度,实现一种开关切换次数最少的抽头选择策略,并给出从潮流指令改变到开关切换调压的详细步骤。最后,在Simulink中搭建220 kV双回线路仿真模型,对比快速电磁式HUPFC与传统HUPFC的潮流调节过程及结果。结果表明,全电力电子开关在响应速度和降低调节过程中的功率波动等方面更具优势,验证了快速电磁式HUPFC的可行性。     

基于调度自动化主站的电压无功自动控制系统

在分析了电压无功二十域图的基础上,介绍了iES500电压无功自动控制系统,该系统是基于调度自动化主站基础上实现有栽变压器分头的自动调整和电容器的自动投切,拓展了SCADA系统的功能,相比常规的变电站的电压无功自动控制装置(VQC),投资小、效率高、便于监视、利于维护,并且可以实现全网电压的分等级自动控制。     

一种配电网多线路混合式统一潮流控制器

为适应配电网多线路的潮流调节需求,进一步提高潮流调控能力和响应速度,文中提出一种新型配电网多线路混合式统一潮流控制器(multi-line hybrid unified power flow controller for distribution network,D-MHUPFC)。D-MHUPFC由Sen变压器、统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)和混合式有载分接开关组成,能够快速调节配电网多线路潮流。相较于传统调节方式,D-MHUPFC具有结构紧凑、响应快速、经济性好和可靠性高等优点。文中结合ZIP负荷模型,推导计及D-MHUPFC的多线路潮流方程,优化其协同控制策略,并搭建10kV配电网仿真平台验证其可行性。结果显示,D-MHUPFC及其控制策略能在0.15s内快速调节多线路潮流,转移过载功率,提高断面输电极限。D-MHUPFC能够解耦控制有功功率和无功功率,补偿误差小于1%,具有和UPFC相当的潮流调节能力。     

江西电网全过程动态电压稳定研究

采用全过程动态仿真程序,对江西西部电网出现严重故障情况下的电压稳定问题进行仿真研究,分析了发电机励磁限制和有载调压变压器(OLTC)对电压稳定的影响,研究的稳定问题涵盖了暂态稳定问题和中长期动态稳定问题,使电力系统稳定分析更具有全面性.研究结果表明,严重故障情况下江西西部电网无功支撑不足,存在电压崩溃的风险,建议尽快建...     

变压器无弧有载分接开关的研究

为使开关的切换容量不断提高,灭弧方式更加完善,在对国内外无弧有载调压技术广泛调研和认真分析总结的基础上,提出了以电力电子开关为关键部件的无弧有载调压的技术方案。方案中用于有载调压的分接开关具有安全、可靠、便于维护等特点,且不会产生需要特殊处理的废料,主要用于容量较小的、直接向低压负载供电的降压变压器。