一种测定三芯电力电缆内各相芯线位置的方法

为解决三芯电力电缆质量检验过程中内部各相芯线位置难以测定的问题,提出了一种测定三芯电力电缆内各相芯线位置的方法。具体地,通过在三芯电力电缆外表面轴向横截面对称地安装2个磁传感器,在给该电缆内某单相芯线施加电流激励后,用磁传感器测量所在位置处磁感应强度的切向分量;根据2个磁传感器的测得量值,利用安培环路定理以及该单相芯线中心位置与磁传感器位置之间的几何关系,求解该单相芯线中心到三芯电力电缆中心的距离,以及该单相芯线中心和三芯电力电缆中心的连线与y轴之间的夹角,即可求解出该单相芯线的位置;通过给三相芯线分别施加电流激励,便可分别测得三相芯线的位置,从而实现对三芯电力电缆内各相芯线位置的测定。电磁场有限元仿真试验和解析模型计算的结果表明,此方法准确性高,对三芯电力电缆生产工艺水平提高和质量检验具有指导价值。     

铁路10kV单芯电力电缆对信号电缆的影响

建立了铁路10 kV三相单芯电力电缆对邻近的信号电缆产生纵向感应电压的计算模型,结合仿真计算分析了电力电缆正常运行时对信号电缆的影响,得出结论：无论信号电缆采用何种接地方式,电力电缆正常工作电流在信号电缆芯线上产生的感应电压都在容许值60V范围内,但为减小这种影响,三相单芯电力电缆宜采用换位结线方式。     

磁调制式剩余电流传感器的动态励磁过程分析与仿真

随着智能电网的发展和电力电子设备不断增多,设备故障时产生的剩余电流呈现非线性,本文针对非线性剩余电流传感器的工作过程开展了研究。首先建立了电压型磁调制式剩余电流传感器的动态励磁电流变化过程模型,推导出励磁脉冲电压频率的计算公式,并证明了通过励磁电流的检测可以实现剩余电流的准确测量;其次对动态励磁电流变化过程进行了分析,在剩余电流传感器励磁电流动态变化过程简化计算模型中,通过合理选择饱和电流值可以使励磁脉冲电压频率和励磁电流平均值的计算结果与考虑磁滞情况的结果一致;然后分析了影响磁调制剩余电流传感器工作性能的因素,通过改变传感器的匝数、励磁电压幅值、反转励磁电流等方法可以使传感器满足设计要求;最后通过仿真模型和实际测试,对动态励磁电流变化过程模型进行了验证,考虑磁滞影响的励磁电流动态过程与实际变化过程更吻合。本文对励磁电流动态过程的分析为电压型磁调制式剩余电流传感器的设计提供了依据。     

电力电缆全光纤电流传感器检偏原件偏差影响研究

电力电缆全光纤电流传感器能够准确检测电缆运行电流、故障电流等特性电流,使得电力电缆的安全稳定运行大幅度提高。但全光纤电流传感器由于其结构特性,导致在测量过程中存在很大的稳定性和可靠性欠缺问题,从而限制了全光纤电流传感器应用到实际中。文章针对对称的螺旋嵌套型的全光纤电流传感器结构,采用COMSOL对光纤传感系统的传输场进行仿真模拟;并分别对线性双折射效应和检偏器多维偏差作用下光波偏振态的变化规律进行仿真计算和对比分析。结果表明:检偏器位置偏差对偏振态测量结果影响显著;轴偏差ζ会增大偏振态测量结果的幅值,轴偏差ξ会减小偏振态测量结果的幅值;当检偏器多维偏差值与线性双折射相比拟时,检偏器多维偏差对偏振态测量结果产生的影响远大于线性双折射;随着电流增大,检偏器多维偏差与线性双折射协同作用对偏振态测量结果的影响效果互为加强。     

10kV零序电流互感器的正确安装及使用

为了避免接地保护装置误动,安装时注意三芯电力电缆终端处的金属护层必须接地良好,塑料电缆每相铜屏蔽和钢铠应锡焊接地线并可靠接地;同时注意接地线与外附零序电流互感器的相对位置。     

基于COMSOL仿真的电力电缆局部放电检测传感器设计

随着经济的高速发展,社会用电量不断增加,对电网中电气设备可靠性的要求越来越高。电力电缆中间接头是事故的高发部位,研究电力电缆局部放电特性,提前洞察中间接头局部放电的发展过程十分重要。为了探究电磁波的传播规律,首先建立电力电缆中间接头的物理模型。在模拟出局部放电原始波形后,采用有限积分法分析电磁波的传播特性,得到发生局部放电时电场信号和磁场信号的传播规律。电磁波的传播特性可为传感器的安装位置提供理论依据。最后设计一种罗氏线圈传感器,安装在电力电缆金属屏蔽层内部,并通过对比传感器电流信号与原始局部放电电流信号进一步优化传感器的结构尺寸。     

PWM整流器无电流传感器前馈控制策略的研究

针对PWM整流器采用前馈控制策略加装负载电流传感器所产生的问题,提出了一种无电流传感器的前馈控制策略,即采用基于现今值状态观测器的方法取代电流传感器对负载电流进行测量,避免了安装电流传感器所带的增加线路电感、安装位置困难等问题,尤其当母线挂接多个逆变器负载需要多个传感器时,采用该方法可大大降低成本,提高系统的可靠性。最后,仿真和实验结果证实了无电流传感器前馈控制策略的正确性。     

多传感器电流测量系统信号处理算法研究

通过磁传感器测量导线周围电磁场分布,实现电流的非接触式测量方法是一种新型电流测量方法.因为测量误差受到干扰磁场以及磁传感器位置不确定性带来的影响,所以信号处理算法是提高测量精确度和实用性的关键.该文分别介绍了多传感器测量平行导线直流电流的3种算法;平均值法、空间付氏变换和最优卡尔曼滤波,并从测量精度、算法复杂度和灵活性的角度进行了对比.通过仿真和实验结果说明最优卡尔曼滤波在保证测量精度的条件下,利于简化计算过程,以及提高算法的灵活性.     

基于隧道磁电阻的直流传感器设计

为解决直流大电流计量需求,设立了一种基于隧道磁电阻(tunnel magnetoresistance,TMR)直流传感器的大电流测量和干扰误差消除方法.首先推导了TMR传感器电流测量的开环传递函数,分析了其开环增益相关的参数变量特性;提出采用最小均方根(least mean squares,LMS)的数据处理方法,检测磁感应强度,以三台磁传感器为例,计算得出该工况下的磁场估算值;最后,通过算例仿真,验证了本文所提出方法的有效性.     

基于龙伯格观测器的前馈控制策略的研究

针对PWM整流器采用前馈控制策略加装负载电流传感器所产生的问题,提出了一种无电流传感器的前馈控制策略,即采用基于龙伯格状态观测器的方法取代电流传感器对负载电流进行测量,避免了安装电流传感器所带来的增加线路电感、安装位置困难等问题,尤其当母线挂接多个逆变器负载需要多个传感器时,采用该方法可大大降低成本,提高系统的可靠性。最后,仿真和实验结果证实了基于龙贝格观测器前馈控制策略的正确性。     

基于三芯电缆自取能技术的热状态评估系统研制

三芯电缆沿线由于缺乏可靠的电源,电缆热状态的监测难以有效开展。提出并研制一种基于三芯电缆自取能技术的热状态评估系统。针对三芯 电缆运行状态下电缆周围空间电磁场分布特征,采用了基于分裂绕组的三芯电缆取能技术,创新性地实现了三芯电缆非侵入式电磁感应取能;围绕三 芯电缆取能线圈的输出特性,设计了低损耗AC-DC变换器,避免了由于开关损耗较大而导致取能失败的问题;建立了有限元模型,分析了电缆内部的温 度分布;开展了实验验证,系统在电缆电流有效值为125 A的情况下可以获取峰值为248.3 mV的感应电压,满足系统正常运转的供电需求,建模评估得 出的电缆温度分布与实测值误差小于2%,证明了该自取能式热状态评估系统的可行性和实用性。     

以单相电流测试三芯钢带铠装电缆载流量的可行性分析

配电电缆一般为三芯钢带铠装结构,加载于三相导体的交流电流在磁性材料的钢带铠装层将产生工频磁场,由此产生铠装损耗;若三相导体加载三相对称电流,铠装层的合成磁场较小(甚至为零),其铠装损耗较小;若三相导体加载单相电流,铠装层磁场较大,其损耗较大。在开展三芯电缆载流量试验时,由于电源容量限制,拟加载单相电流,可能会对载流量的试验结果产生影响。为研究三芯钢带铠装电缆通以三相和单相电流的铠装损耗,及其对载流量试验结果的影响,本文研究了三芯电缆钢带铠装损耗的计算方法;在试验场开展了加载单相电流的直埋单根三芯电缆载流量试验,定量计算了加载单相电流时的三芯电缆的铠装损耗;分析了加载单相电流时铠装损耗对载流量试验影响的程度。研究表明,三芯铠装电缆加载单相电流时的铠装损耗不可忽略,但对载流量的影响不大,且偏保守。     

35kV电缆设计中三芯与单芯电缆的选择与比较

电力电缆的三芯与单芯的选取一般遵循如下规律:6～10 kV电缆选择三芯电缆,66 kV及以上电缆选择单芯电缆。但是35 kV电压等级电缆既有三芯又有单芯,如何正确的选取是广大工程技术人员需要面对的一道难题。通过对35 kV三芯与单芯电缆的分析与比较,明确了各自的适用环境与条件,可以为广大电力技术人员在工程实践中选用电缆提供一定的借鉴与帮助。     

Accurate modelling of field stresses in an unshielded three-core power cable

This paper uses the charge simulation technique to calculate the potential and electric field stress distribution at the surfaces of the conductors and the dielectric of an unshielded three-core power cable. The conductors and the sheath are simulated by a suitable finite number of complex line charges. The unshielded three-core cable is placed on a grounded plane and at varying heights above it to calculate the electric field as a function of the height of the insulated cable from the ground. The maximum value of the electric field stress at the grounded plane due to the presence of the insulated three-core cable is detected to check the discharge activities at the grounded plane surface. Comparison is made with field stresses arising from a single-core unshielded insulated cable which are given in the literature. The charge simulation technique is found to be satisfactory to model and calculate accurately the field stresses in a three-core unshielded power cable.     

空气敷设下10kV三芯电缆应急时间计算

当10 kV三芯电缆因故障或检修而需要加载较大的应急负荷时,在电缆导体温度达到最高温限值之前,电缆允许过载的应急时间为多长,是电力部门极其关注和亟待解决的问题。为此以空气敷设的10 kV三芯电缆为研究对象,建立了电缆本体及空气介质的暂态热路模型,并将其等效简化为一阶RC暂态热路模型,计算了10 kV三芯电缆热时间常数,推导出空气敷设三芯电缆在应急负荷下应急时间的计算公式,并设计了空气敷设电缆在不同初始负荷下的应急温升实验,通过对比实测和理论计算数据,验证了该模型和应急时间计算公式的可靠性,可为应急状况下指导电力负荷调度和控制电缆检修工作的时间提供重要参考。     

应用镜像法研究电缆绕组变压器的漏磁场

电缆绕组变压器是一种基于交联聚乙稀电缆的新型电力变压器,具有广阔的应用前景.应用镜像电流法对其铁心窗中的漏磁场进行了分析和计算,描述了场点处向量磁位、磁感应强度与镜像电流次数奇偶性的关系,利用这种对偶关系近似得到了场点处向量磁位和磁场感应强度的较准确值.     

电力电缆局放电磁耦合高频传感器的研制

电力电缆现已广泛应用于输配电网,其绝缘状况关系到电网的安全运行。现评价电力电缆绝缘状况的主要手段是检测电缆的局部放电。局部放电脉冲放电电流大小一般都在微安级,属于高频小电流信号。首先以罗戈夫斯基线圈为原型,分析了电流传感器结构参数对传感器性能的影响。然后设计制作了高频磁芯电磁线圈、放大电路和滤波电路,并进行仿真和实验研究。验证了设计的线圈频带宽,信噪比高,获得了预期效果。     

NUMERICAL SIMULATION OF SYNCHRONOUS GENERATOR ON STEADY STATE

ABSTRACT

In its first part, this paper deals with steady state operation of a synchronous generator knowing its geometry, its magnetic characteristic, its output voltage and the field current. The second part is about the computation of the field current and load angle knowing the load of the synchronous generator, in terms of active power (P), reactive power (Q) and terminal voltage (V).

While the magnetic material characteristic is linear, the machine's equations can be solved analytically for the determination of its operating point. But when it is in a nonlinear area the problem becomes more intricate. In that case numerical modeling is very useful. In this paper we propose a model based on the simultaneous solution of electric and magnetic equations, where the latter are solved using the FEM. To consider the movement, the electric equations are expressed in d-q reference axes. As current and load angle are unknown, one has to add a new nonlinear electric equation to the classical nonlinear magnetic system. In our model the solution is obtained using the Newton-Raphson iterative procedure.

Numerical applications have been done on an EDF (Electricité de France) 1300MW synchronous generator designed by GEC.ALSTHOM. To show the validity of the model different trials have been performed, first without load, then when the machine produces active and reactive power.     

基于有限元法的海底电缆埋设深度实时预测研究

在洋流冲刷、人类活动和地质运动等外部激励的长期影响下,海缆的埋设深度容易发生持续性变化,从而导致海缆故障率急剧增加、负载能力大幅下降等一系列严重问题。本文以35 kV光电复合型三芯海底电缆为主要研究对象,采用有限元法仿真了不同环境温度、不同埋设深度以及不同载流量下的海缆温度场,建立了不同载流量下缆芯温度与埋设深度的关系曲线,不同环境温度下缆芯温度与埋设深度的关系曲线,并拟合了相应的关系式,以此整合出海缆埋设深度实时预测的关系方程式通式。最后运用工程实际监测的多源数据,通过该通式实时预测了海缆的埋设深度以及变化趋势,同时结合海缆扰动能量以及海缆埋设深度实测值,验证了该预测方法不仅具有可行性和正确性,也具有较高的预测精度。