基于线圈瞬态电流参数优化的真空断路器永磁操动机构动作特性研究

针对永磁操动机构出力不足、动作特性与真空断路器开断性能难以配合的问题,对单线圈双稳态真空断路器永磁操动机构进行了研究,在剖分永磁操动机构结构的基础上,分析了磁路磁链的分布关系,建立了三维电磁场数学模型。采用有限元法仿真分析方法,求解了永磁操动机构线圈瞬态电流与动铁芯合闸动作特性之间的关系,并探讨永磁操动机构储能电容容量、电源电压、线圈匝数和负载等效质量等主要参数对真空断路器合闸动作特性的影响。研究结果表明,仿真计算数据与试验测试数据吻合,优化后的电容、线圈及负载参数可对永磁操动机构的位移检测、系统故障诊断、结构改进等提供理论依据。     

35kV六氟化硫相控断路器及其磁力操动机构的设计与实现

针对高压断路器在随机相位分合闸动作时给电力系统带来的危害性电磁暂态效应问题,设计出了可实现智能调速和选相分合闸功能的35kVSF6相控断路器及其配用磁力操动机构。对带载工况下的磁力操动机构进行了静态磁场和动态特性的仿真分析,并进行了样机试制和试验验证,给出了仿真计算结果和试验测试结果。     

一种弹簧操动机构储能簧的结构与性能分析

弹簧操动机构以其合闸时间短、速度快、储能电源容量小的特点在我国电力系统10kV、35kV电压等级的断路器中应用广泛,储能簧决定了操动机构输出能量的大小和合闸是否到位以及合闸时间和合闸速度参数是否满足要求。现对弹簧操动机构储能簧的结构和性能进行分析,希望能提升弹簧操动机构设计质量。     

真空断路器弹簧操动机构的稳健优化设计

在分析10kV/12.5kA真空断路器弹簧操动机构基础上,建立了分合闸速度的计算模型。在此断路器的数学模型基础上,将稳健设计思想和优化设计思想相结合,将弹簧操动机构中各杆件的长度和分合闸弹簧的刚度系数作为设计变量,将加工误差、装配误差、老化、疲劳等因素引起的影响考虑在设计变量的容差之中,以真空断路器的分合闸速度的方差最小化,且当设计变量在其容差内变化时分合闸速度的最大波动量最小化为优化目标,建立了具有多目标、两级优化的弹簧操动机构稳健优化设计数学模型。提出了一系列求解该数学模型的优化策略,运用经典的测试函数验证了所提出算法的可行性和收敛性。对此弹簧操动机构进行稳健优化,改善了真空断路器的分合闸速度特性。给出的数值算例显示了方法的有效性。     

断路器合闸储能弹簧状态监测

为保证弹簧操动机构断路器安全可靠运行,设计了一种断路器合闸储能弹簧状态监测系统。使用压力传感器、加速度传感器、光电编码器、电流互感器对合闸储能弹簧的压力、合闸储能弹簧动作行程、断路器合闸行程和储能电机电流进行监测,利用MPS-140801采集卡对各个传感器的输出信号进行采集,使用LabVIEW对采集到的数据进行读取、处理、显示和存储。在LW25-126瓷柱式六氟化硫断路器上进行了试验验证,结果表明该监测系统能够准确测量反应断路器合闸储能弹簧性能的状态参数。     

大功率弹簧操动机构凸轮机构设计分析

弹簧操动机构是否与断路器负载特性很好地匹配,关键在于凸轮机构的合理设计。介绍一种按输出力特性设计弹簧操动机构凸轮机构的方法,采用该方法开发了一款合闸操作功达6 600 J的大功率弹簧操动机构,并成功应用在550 k V SF6断路器上。仿真与试验结果表明,采用这种方法设计凸轮机构,不仅实现了弹簧操动的输出力特性和负载特性的最佳匹配,而且可有效减小机构操作功、缓解机构的冲击,从而提高机构的使用寿命。     

高压断路器液压操动机构特性分析

高压断路器是电力系统的重要控制和保护装置,而液压操动机构是断路器的核心部件之一。液压操动机构具有高压高速大流量性、长期等待性及高可靠性等特点。分析550kVSF6高压断路器液压操动机构的分合闸运动特性,建立电磁铁、高速大流量控制阀和液压缸等仿真模型,对液压机构多级控制阀的响应时间、分合闸速度特性和管路损失等进行仿真分析。讨论管路损失、结构和系统参数等对液压机构特性的影响,并通过试验测试阀腔内油压、液压缸位移速度等特性,证明仿真模型的准确性,为液压操动机构性能的优化提供依据。     

基于声振信号在线分析断路器不同期时间的算法研究

为解决基于声振信号分析断路器分合闸操动中三相动触头不同期时间分析的问题,提出了一种分离信号对比判断不同期时间的方法。基于单相触头操动的声振信号,利用小波变换的方法提取出其声振信号的基频轨迹;通过基频轨迹分离出三相断路器分合闸过程中,三相动触头操动分别产生的声振信号,并在时间轴上分别表示出来;根据相关性系数对比分析出三相分合闸操动的不同期时间。实验结果证明,此方法能够不使用断路器测试仪接入断路器主回路,而从声振信号中有效地分辨断路器操动的不同期时间。     

基于Pro/E和ADAMS的高压断路器机构仿真分析

针对高压开关操动机构的动力学问题,通过Pro/E建立仿真模型,以Parasolid格式导入ADAMS/View,利用多体动力学仿真分析软件ADAMS,对断路器机构系统进行动态仿真建模与分析,为断路器设计和优化提供了良好的平台。分析结果表明,该高压断路器结构响应能满足设计要求,增大合闸弹簧刚度和超程弹簧刚度可以降低合闸时间和动触头弹跳量。     

浅谈高压断路器继电保护综合措施

传统的继电保护专业与新型断路器设计专业问在某些方面存在着观念上的差异,在转化到断路器实际运行中会出现很多不合理问题。认真分析了新型断路器与继电保护装置间的相互联系,以220kV及以上的断路器作为研究对象,从实际运行工作中指出了断路器设计和继电保护相互配合间存在的新问题,分析了断路器压力闭锁与继电保护装置间的相互关系,并提出了解决造成断路器拒动、误动的综合措施。     

基于永磁的高速触头操动机构仿真与分析

本文结合新型混合式限流断路器对触头操动机构的要求,提出了基于永磁的新型高速触头操动机构的方案。分析了基于永磁的新型高速触头操动机构的工作原理,在此基础上运用Ansoft有限元仿真软件对高速触头操动机构进行了建模,分析了新机构的工作特性,并对新机构的动作特性进行了仿真分析和解析计算,仿真结果表明新方案有效提高了机构分闸的可靠性。     

某型大功率断路器液压操动机构分闸性能仿真研究

针对某型大功率断路器液压操动机构分闸性能进行了研究。首先建立起该型大功率断路器液压操动机构的数学模型,并运用仿真软件Simulink得出该型液压操动机构活塞杆的位移-时间曲线,验证了该型大功率断路器液压操动机构的分闸性能。     

浅谈碟簧液压操动机构低温环境下的运行应对措施

碟簧液压操动机构广泛应用于高电压等级的断路器产品中,当环境温度极低时,机构的输出特性会发生较大变化,进而影响电网的稳定性。鉴于此,研究了在低温环境中对碟簧液压操动机构的温度补偿措施,以保证机构动作的稳定性。     

考虑小波包-灰度共生矩阵的高压断路器弹簧疲劳故障程度诊断研究

弹簧操动机构作为高压断路器(High voltage circuit breakers, HVCBs)分合闸操作的储能单元,其可靠性对电力系统的安全运行具有重要意义。本文以六氟化硫高压断路器的弹簧操动机构为研究对象,分析分合闸弹簧的动作机理,对弹簧进行不同程度的故障设置。介绍了振动、声音传感器设备及采集参数,针对小波包时频分析法的缺点,提出一种基于小波包-灰度共生矩阵(Gray level co-occurrence matrix, GLCM)的特征提取方法。从诊断速度和诊断准确度两方面对比了支持向量机(Support vector machine, SVM)、决策树(Decision tree, DT)、朴素贝叶斯、K近邻(K nearest neighbors,KNN)4种诊断模型。实验结果表明,在模拟实际应用场景中,选用K近邻算法对分合闸弹簧故障进行深度诊断能够准确判断故障类型及故障程度,对高压断路器安全可靠运行具有实际应用价值。     

换流站GIS断路器分合闸线圈故障分析

在直流换流站,当电气设备发生事故时,如果因GIS断路器分闸回路断线出现断路器拒动现象,将触发断路器失灵保护动作,同段母线上断路器跳闸,导致发电厂机组跳闸、网际联络线路停电,甚至引发安控装置动作、直流输电系统闭锁、电网解列等严重后果。而断路器合闸回路故障时,所造成的危害比分闸回路故障时小一些,但它也使得线路不能正常送电,降低了输电可靠性和设备可用率。所以有必要对换流站高压断路器分合闸线圈故障进行分析,积累事故处理经验,提出防范措施和技术改进,为GIS断路器检修提供参考。     

500kV断路器跳跃事件及其引发问题的分析和思考

所谓断路器跳跃是指断路器在手动或自动装置动作合闸后,如果操作控制开关未复归或控制开关触点、自动装置触点卡住,此时保护动作使断路器跳闸而发生的多次"跳—合"现象。一旦断路器在运行中出现跳跃现象,将很有可能引发设备事故甚至电网事故。所以为了避免断路器跳跃现象的发生,利用操动机构本身的机械闭锁或在操作接线上采取措施防止这种"跳跃"的发生即断路器的"防跳"。     

液压机构自动打压原因分析及频繁打压判定

液压碟簧操动机构具有操作功大、动作可靠、结构简单、性能稳定和集成度高等优点,目前已逐步成为高压、超高压、特高压开关设备的主流操动机构.在断路器运行过程中,曾出现液压机构密封不良,高压不能有效保持的故障,表现为液压机构频繁打压.断路器运维人员对液压碟簧机构频繁打压的原因、判定标准以及频繁打压对液压机构性能的影响关注度逐渐提高.本文针对液压机构频繁打压现象,分析介绍液压碟簧操动机构的打压原理、打压对机构性能的影响,以及机构频繁打压的判定.     

一种双稳态永磁机构真空断路器的研究与设计

在分析永磁机构动作原理基础上,建立了12k V双稳态永磁机构真空断路器设计模型。运用磁路分析方法,通过对操动机构静态力进行分析,给出了永磁操动机构主要参数的设计与计算方法,提出永磁机构可运用于更高电压等级的真空断路器。根据操作功的不同,三相主回路分别配置独立的永磁机构,将为实现断路器的同步操作技术提供可能。     

断路器弹簧操动机构凸轮轮廓曲线参数化设计

在断路器弹簧操动机构中凸轮的使用使得操动机构的输出力特性能够与断路器的负载特性更好地配合。凸轮轮廓曲线的合理设计也直接影响着弹簧操动机构的输出力特性。弹簧操动机构中对凸轮轮廓曲线准确并且方便的设计方法具有重要意义。通过对凸轮参数与输出力特性的关系分析,结合摆动从动件滚子凸轮的设计方法建立了弹簧操动机构中凸轮机构设计的数学模型。基于MATLAB利用遗传算法开发了图形用户界面(GUI),弹簧操动机构中凸轮参数化设计直观方便。     

断路器液压机构中控制阀故障分析与改进

针对某公司进口断路器液压操动机构在运行中出现的问题,从工作原理和产品结构上进行了分析,指出了存在问题的液压元件,找出了控制阀出现问题的原因,提出了控制阀改进的方案。同时,对新设计的电液控制阀工作原理和结构特点进行了介绍,对改进前、后的试验结果进行了对比分析。改进后的电液控制阀不仅满足了断路器对机械特性的要求,保证了互换性,也显著提高了产品动作的可靠性与稳定性,其结果对于其他断路器液压操动机构的设计有一定的借鉴作用。