具有保护功能的配电变压器无触点有载自动调压分接开关

为防止有载自动调压分接开关(OLTC)的电力电子组件击穿而引起调压绕组短路进而导致OLTC损坏,设计了一种应用低压空气开关对调压绕组进行过流保护的无触点OLTC。通过低压空气开关、监控系统、触发电路的配合,实现当任一组电力电子组件被击穿时,有载调压功能退出,变压器自动恢复到额定分接头继续运行,从而保证了供电可靠性。实验结果表明,所设计的无触点OLTC在配电变压器一次侧出现环流时,能对调压绕组起到保护作用,使变压器可以在额定分接头下继续工作;在配电变压器正常运行时,所设计的无触点OLTC能根据负载电压变化自动调节变压器输出电压。     

基于IGBT的配电变压器有载调压开关参数设计及分析

对比了机械式、混合式和全电力电子式配电变压器有载调压开关(OLTC)的结构特点,提出了一种基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的配电变压器OLTC电路结构和控制方案,给出了该OLTC主电路IGBT器件、过渡电路和吸收电路的参数设计方法,推导了所设计OLTC的有功损耗计算式。所提方案克服了机械式OLTC动作慢、切换产生电弧等缺点,可辅助配电变压器实现快速、无弧的有载调压。搭建了仿真模型和实验平台,对OLTC的调压性能进行了测试,分析了开关参数对其有功损耗及IGBT承受电流电压的影响,将仿真、实验和理论计算结果对比,验证了所提有载调压方案的有效性。     

真空有载分接开关动力学建模及仿真分析EI北大核心CSCD

真空有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)具有熄弧能力强、无油碳化污染等优点,已被广泛应用于换流变压器有载调压。真空OLTC机械结构复杂,切换开关动作有严格的先后顺序与时间要求,频繁动作时需承受巨大的机械与电流冲击,机械失效的情况时有发生,影响变压器和换流站的安全运行。为深入研究真空OLTC动作时的机械特性,该文以一台三相真空OLTC切换开关为研究对象,介绍真空OLTC切换开关机械结构与动作特性,提出一种真空OLTC切换开关多体动力学的仿真建模方法,计算出真空OLTC切换开关关键部件的动力学特性,结果表明切换开关动作顺序合理,触头切换准确,但是快速机构对部件的冲击力较大。基于此,该文探究配重块和缓冲机构对切换开关动力学特性的影响,并重新设计切换开关的缓冲机构,结果表明新的缓冲机构能够有效降低切换开关切换冲击力。该研究方法可为真空有载分接开关的机械结构设计与优化提供有益参考。     

基于时域特征参数与振动信号分析的有载分接开关故障诊断

由于有载分接开关(on-load tap changer, OLTC)需要频繁切换和具有严格的运行条件，OLTC已成为电力变压器中最脆弱的部分之一，OLTC故障的准确诊断对保障电力系统稳定运行意义重大。基于变分模态分解将OLTC振动信号分解为数个模态分量，基于模态分量提取OLTC振动信号的时域特征参数，并利用一系列故障模拟对OLTC振动信号时域特征参数进行统计性分析。通过这些时域特征参数建立OLTC振动信号数据库，从而实现OLTC故障的诊断。     

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。     

真空有载分接开关在高压直流换流变压器中的运用

有载分接开关（on-load tap-changers,OLTC）是高压直流输电线路中现代换流变压器不可或缺的设备,可对系统的电压变化进行补偿,优化变频器控制角,并使高压直流系统降压运行成为可能。但开关操作时产生的电流具有陡峭的非正弦波形,不仅增加了开关切换的负荷,也增加了开关的容量和尺寸,而且开关频繁操作对维护提出了很高的要求。比较了换流变压器和电力变压器OLTC的操作条件。真空开关技术的引入使得真空OLTC除了可以消除油的污染外,还具备独特的优势,可承受高切换负荷,可用在高压直流换流变压器上,OLTC的容量配置可以优化调整等。真空OLTC免维护的操作次数可高达600 000次,维护工作可降至最低限度,大幅提升了换流变压器的可靠性和可用率。通过优化OLTC额定容量可以节省开关的体积和重量,有助于开发超高压直流换流变压器。     

基于开关变压器技术的超大功率无触点电力电子开关模块

本文介绍了一种基于开关变压器技术的高电压大功率的式电力电子开关模块(以下简称开关变压器模块),可用于任何等级的高压交流电压调节、电流调节及功率调节。其主要特征是将电力变压器的开路特性、短路特性与可控硅的开路特性、短路特性结合起来,利用二者性能上的结合创造出耐高压的大功率电力电子开关器件。开关变压器模块的发明相当于发明了一种新的大功率无触点电力电子开关器件,成功地解决了电力电子器件串并联的低可靠性问题,可用于任何高电压大功率调节的场合,且具有极高的可靠性。     

有载调压变压器分接开关故障诊断

介绍了有载调压变压器分接开关（OLTC）的切换调压分接开关的组成结构及各个组成部分的操作原理。OLTC具有代表性的故障类型--机械故障,分析了针对OLTC机械故障主要诊断技术的研究现状及其发展方向。     

基于递归定量分析的有载分接开关机械状态监测

为进一步提高有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)机械状态监测的准确性,文中基于递归定量分析(recurrence quantification analysis,RQA)法对OLTC切换过程中的振动信号进行了分析。首先应用相空间重构和递归图理论获取了OLTC切换过程中振动信号的递归图,然后引入递归率、层流性和确定性等递归定量指标及其统计分布结果对OLTC振动信号的动力学特征进行了描述。对某CM型组合式OLTC正常与典型故障下振动信号的分析结果表明:OLTC从正常到典型机械故障的演变过程中,振动信号伴随有周期性减弱、预测性增强、平稳性提高的变化特性,所定义的振动信号的RQA指标的分布范围可较为准确地判断OLTC的运行状态。研究结果可为基于振动分析法的OLTC机械状态监测技术提供参考。     

基于卷积神经网络的变压器有载分接开关故障识别

为进一步提高变压器有载分接开关(OLTC)故障识别的精度,从OLTC切换过程中振动信号递归图的纹理特征出发,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的变压器OLTC故障识别方法。首先根据OLTC振动信号的相空间分布,基于相点距离映射构建了OLTC振动信号的距离映射递归图(DMRP),然后通过合理选取CNN的网络层数、卷积核尺寸等结构超参数和对卷积核进行降维处理,提出了基于CNN的OLTC故障识别模型。对某CM型OLTC正常与典型故障下振动信号的计算结果表明,DMRP能自适应地对振动信号的相空间相点分布进行描述,所提出的识别模型对OLTC的典型故障均具有良好的识别性能,尤其在轻微故障的识别上相比于现有方法准确率提升了至少10%。     

一起有载调压开关故障导致220kV变压器停运事件分析

对一起有载调压开关故障导致220kV变压器停运的事件进行分析。通过外观检查、保护及二次回路检查、电气试验及油样分析和解体检查,确定该起故障的直接原因为有载调压开关在切换过程中发生极间和相间短路,而根本原因为有载调压开关的零部件及其在生产安装过程中存在质量缺陷,不能有效防止切换过程中产生的电弧。为了防止类似故障再次发生,从生产、运行和维护等方面给出相关建议。     

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110kV扩大内桥接线的备自投控制策略

在分析了110 kV内桥接线和扩大内桥接线方式下的备自投逻辑的基础上,提出了一种基于扩大内桥接线备自投装置二次回路接线改造的综合回路法。该方法利用广义进线备投逻辑和广义桥备投逻辑来完成不同运行方式下的备自投动作逻辑。实验证明,该方法能满足扩大内桥接线不同方式下的逻辑需求,实现简单,适应性强。     

LCC谐振电路的优化移相控制

介绍一种采用移相调频优化控制方式的LCC谐振电路。在优化控制模式下电路实现软开关,降低开关损耗,同时改善变换器向电源反馈能量的过程,电源传输效率得到提高。详细分析了电路工作模式,利用基波分析的方法得到其数学模型,并采用数字锁相实现优化控制。实验结果证明该控制模式合理可行。     

基于相空间张量分解的有载分接开关故障诊断

有载分接开关一次档位切换过程中伴生的振动信号与其机械状态密切相关。文中基于有载分接开关档位切换过程中振动信号的高维相点空间分布,对有载分接开关多个位置处的振动信号进行张量化表示,用以捕捉尽可能丰富的有载分接开关机械状态信息。然后对所构建的相空间三阶张量进行Tucker张量分解以获取核心张量,据此建立基于卷积神经网络的有载分接开关机械故障判别模型。以某CM型有载分接开关动作时的振动信号为例进行分析,结果表明,有载分接开关动作时的振动信号的相空间核心张量信息全面且冗余少,所构建的基于卷积神经网络的有载分接开关机械故障诊断模型性能良好,准确率超过95%,可为有载分接开关的故障识别及状态维修提供参考依据。     

应用于CVT在线校验的LVQB型电流互感器的悬浮电位暂态特性分析

将LVQB型电流互感器改造成标准电容器对CVT校验是一种新在线校验方法。该校验方法通过隔离开关的转换投切实现。在转换投切过程中,有可能出现隔离开关互锁,进而产生过高的悬浮电位,从而破坏了隔离开关绝缘,最终导致校验失败。为此,文章重点研究了悬浮电位产生机理及其暂态特性。在考虑改造方法和电流互感器工作方式的基础上,建立了两种不同的产生悬浮电位的等效电路。在分析等效电路的动态响应后,采用拉氏变换分析悬浮电位的暂态过程。根据拉氏变换分析结果,采用Matlab对其暂态过程进行了仿真计算,分析了影响悬浮电位因素。仿真结果表明:尽管悬浮电位的暂态过程十分短暂(不到0.03 ms),但其产生的高幅值过电压(604.9 kV)仍有可能将隔离开关击穿,可通过控制投切角将悬浮电位控制在安全范围内,因此校验时一定要注重对隔离开关投切角的控制。     

Condition assessment of power transformer on-load tap-changersusing wavelet analysis

The operation of a power transformer on-load tap-changer (OLTC) produces a well-defined series of vibration bursts as its signature. Due to the harmonic and nonstationary nature of the transient vibration signal, traditional frequency and time-frequency techniques are on longer effective for characterization of this type of vibration signals, as the localized time domain features, such as delays between bursts, the number of bursts, and the strengths of bursts, are essential for the condition assessment of OLTC. A wavelet transform based technique is developed in this paper to characterize the OLTC vibration signals. This technique gives a simplified format for displaying and representing the essential features of the OLTC vibration signatures. Application results from a selector type OLTC demonstrate that the features extracted in the wavelet domain can be utilized to provide reliable indications of the actual heath of an OLTC     

750 kV输变电示范工程操作暂态现场实测与计算分析

以实测结果为参考,基于电磁暂态分析理论并通过数字仿真分析验证了合750kV空载变压器过程中产生持续时间短、振荡频率和幅值很高操作过电压的机理。通过仿真计算再现了750kV线路单相分合操作过电压很高的现象,比较了750kV线路操作过电压实测和仿真预测结果,确认出现该现象的原因是断路器合闸电阻未能正常投入。据此,建议及时消除断路器中可能存在的隐患,保证系统安全运行。     

利用窄带噪声辅助多元经验模态分解算法检测换流变压器用有载分接开关机械状态

为有效检测换流变压器用有载分接开关的机械状态,提出一种窄带噪声辅助多元经验模态分解的方法对有载分接开关切换过程中采集到的多通道振动信号进行分析。具体应用时,在原始多通道振动信号中增加若干通道窄带噪声信号,并在统一高维超球面坐标系下进行分解计算,从而在有效抑制经验模态分解过程中模态混叠现象的同时,极大提高了多维振动信号分解的准确性并降低了运算复杂性。进而根据区间最大功率特征计算固有模态函数的功率矩阵,对有载分接开关的机械特征进行描述。对有载分接开关样机正常与典型机械故障时振动信号的计算结果表明,其不同工况下的功率特征有较大区别,所定义的矩阵相似度指标可较好地衡量有载分接开关典型故障时的振动差异程度。此外,触头松动时与正常工况的相似度指标低于绝缘板松动故障,说明触头松动故障对有载分接开关切换过程的影响更为明显。