基于操作功最优的永磁机构参数控制优化

以永磁机构分、合闸操作功与真空断路器开断性能要求匹配最优为目标,基于四连杆传动规律将12 kV真空断路器本体及传动机构的反力特性归算至永磁机构的运动部件动铁芯上,构建永磁机构操动特性数学模型。利用ANSYS-Maxwell仿真得到配永磁机构真空断路器的动铁芯位移、线圈电流、电容电压变化曲线等操动特性,计算出机构平均合闸速度、操作功等参数。以真空断路器操作功最优为目标函数,以线圈匝数、线径、操动电流为约束条件,在仿真的基础上建立正交回归实验,利用遗传算法对线圈参数进行优化设计,并通过实验进行验证。结果表明,在保证永磁机构操动特性满足真空断路器动作特性需求条件下,线圈优化设计后的永磁机构操作功从970.41 J降低到362.26 J,降低了动铁芯碰撞速度,提高了机构的稳定性。     

真空断路器永磁操作机构控制器保护电路元件参数优化设计

根据真空断路器双稳态双线圈永磁机构操作控制器的典型结构,给出了建立其归一化电路的方法.基于归一化参数的机构操作控制器主电路模型,分别讨论了缓冲电路的元件参数、续流回路的元件参数对电力电子开关器件电流、电压冲击的关系,得出了相关的计算曲线.以过电流、过电压倍数及其过渡过程时间为优化指标,针对实际样机,对其设计参数进行了电...     

三相分立式断路器的新型永磁机构

针对三相分立式永磁机构断路器对其配套永磁机构的小型化、低电压、小电流、大保持力等特殊要求,设计并研发了一套新型永磁机构。笔者主要研究在较低电压下永磁机构的分、合闸过程中动铁心的位移、速度等机械参数与时间的关系,确定线圈电流、静态保持力等优化参数。采用有限元法对永磁机构进行分析研究,在Maxwell 2D建立了永磁机构的仿真模型,并根据仿真结果结合样机数据对三相分立式永磁机构优化设计。试验结果证明,优化后的永磁机构各项技术参数达到了设计要求。     

基于有限元仿真的永磁操动机构参数设计研究

永磁操动机构结构参数设计是影响断路器性能的关键,公司在40kA真空断路器永磁机构的研发中,以永磁真空断路器生产投入经济性、运行可靠性为目标,建立永磁操动机构有限元模型对永磁体块数、激磁回路线圈匝数及电容容量三个参数进行优化研究,以确定最优化的永磁操动机构参数组合,避免单一参数分析导致的设计不合理。研究结果表明,基于有限元的永磁操动机构仿真模型与实际模型能保持较高的一致性,且该参数设计方法易于实际工程应用。     

采用ADAMS与电磁系统的耦合优化永磁机构

采用多体动力学软件包ADAMS建立了带四连杆的配永磁机构真空断路器的动力学模型。将磁场方程、电路方程和机械运动方程耦合求解,解决复杂传动方式永磁机构动特性的计算问题。基于永磁机构动特性的计算,对永磁机构的设计参数和结构进行了优化,并且将断路器的灭弧室通过四连杆传动来驱动和通过一个杠杆来驱动进行了比较,结果表明前者的分合闸最大操作电流较小,即永磁机构通过四连杆传动来驱动真空灭弧室比通过一个杠杆来驱动优化效果更好。     

基于线圈电流的断路器操作机构仿真研究

为研究断路器操作机构电磁系统性能与分合闸线圈电流曲线的关系,结合操作机构分合闸过程中各阶段铁芯运动状态、阻力与电磁力的变化,分析了线圈电流曲线各阶段的影响因素。针对断路器操作机构故障难模拟的问题,采用磁路法建立电磁系统的等效磁路模型与电磁系统的动态数学模型,仿真研究了电磁系统参数变化与动铁芯卡涩、复位弹簧疲软故障情况对线圈电流曲线的影响。仿真结果表明,电磁系统参数变化与动铁芯卡涩、复位弹簧疲软故障将在线圈电流曲线各阶段产生相应变化,为断路器操作机构状态评估提供了重要参考。     

一种分析多连杆永磁操动机构动态特性的方法

动态特性是永磁操动机构优化设计中的关键问题。文中提出了一种适用于计算多连杆永磁机构的动态特性的方法。使用有限元法计算电磁场,通过对基于多体动力学理论的仿真软件ADAMS进行二次开发,将永磁操动机构的机械运动方程与电路、磁场的方程进行耦合求解,实现了对永磁操动机构分合闸过程的动态特性仿真。结果表明:分闸弹簧的预压力仅会引起动触头和动铁心其运动特性的平移,而不影响分闸时间;增大永磁机构中动铁心的直径,会降低动触头的运动速度,并显著缩短整个分闸过程所需的时间,励磁线圈的电流也相对较小。相关的实验也验证了仿真结果的正确性。     

永磁操动机构动态特性计算与分析

永磁操动机构动态特性的研究涉及电、磁、机械耦合场的求解。该文在建立动态特性计算数学模型的基本上采用四阶Runge-Kutta法以及电磁场有限元方法同时求解电路方程、电磁场泊松方程以运动方程来研究永磁操动机械的动态特性，求解时既考虑了材料的非线性特性，又考虑了漏磁的影响。分别计算并分析了配双稳态、单稳态两种永磁操动速度等参数随时间变化的曲线，并进行了相关的实验研究。在实验过程中实测了开关触头的分、合闸速度、分、合闸线圈的电流波形。并将实测结果与理论计算结果进行了比较，结果表明计算结果是准确可靠的。     

高压断路器分合闸线圈工程仿真技术研究

近年来,电力系统断路器操动机构拒动故障频发,严重影响电力系统安全稳定运行。分合闸线圈电流包含了大量的机构状态信息,能够很好反映机构的运行状态。但在实际运行中,不同状态下的分合闸线圈电流数据难以获取,导致无法实现数据的横向对比,也就无法有效通过分合闸线圈电流判断机构状态。为获取分合闸线圈不同状态下的电流曲线,建立了分合闸线圈三维电—磁—运动多物理场耦合模型,同时基于分合闸线圈的试验数据对仿真模型参数进行修正,最后得到的分合闸线圈仿真计算模型精度较高,具有重要的工程应用价值。     

适用于直流断路器的大电流快速开关分闸特性

快速开关分闸稳定性是影响直流断路器开断性能的关键要素。文中对大电流快速开关的双弹簧永磁操动和电磁斥力双动机构的分闸过程,用有限元方法进行电磁、热和位移等多物理场耦合计算,分析了永磁操动机构驱动线圈是否有必要投入以及不同驱动线圈电流对双动机构分闸特性的影响。结果表明：在永磁操动机构驱动线圈投入的情况下,可提前将永磁吸力抵消,进而避免电磁斥力因做功时间较短而引起分闸回弹现象;由于分闸初期电磁斥力非常大,永磁操动机构驱动线圈的投入对分闸初期的速度影响较小;在电磁斥力消失后,永磁操动机构驱动线圈电流在一定范围内越大,到达额定开距的速度越大,为避免其造成分闸反弹,应合理选择驱动线圈电流值。将仿真结果与实际样机分闸特性曲线进行对比,二者具有较好的一致性,验证了仿真方法的正确性。     

一种冲击波形发生电路的设计方法

瞬态冲击波形发生器一般用于评价电子设备、电力设备、避雷器及非线性电阻在雷电干扰下的电磁兼容性能。通用发生电路的设计方法以理论估算为主、电脑仿真优化和经验判定为辅,它利用Laplas反变换作为理论基础,但设计方法未系统总结,电压波和电流方程的参数关系曲线选取不统一,使设计缺乏条理。为此,通过方程变换将电压、电流波形参数和电路参数的关系统一化,并利用穷举和插值法计算得出它们之间的关系曲线,从而使发生器的参数选择过程更有条理,提高了设计效率,精度也相应上升。经过Pspice软件仿真和试验测试,证实了该方法的可靠性,准确度达到了IEC标准,满足科研工作者的设计和使用要求。     

550 kV高压断路器分合闸电磁铁的仿真建模和故障诊断研究

分合闸电磁铁是高压断路器机构的关键部位,其正常运行直接影响了断路器机构的可靠性。文中建立了550kV断路器机构的8S004024型分合闸电磁铁的仿真模型,获得正常仿真电流波形,并与正常试验波形对比,验证了仿真模型的有效性,表明仿真模型能反映电磁铁的实际运行状况。在此基础上,仿真了不同故障条件下的线圈电流波形,提取了特征参数,并分析了特征参数的变化规律。然后基于试验和仿真电流波形,采用支持向量机法进行故障诊断,实现对分合闸电磁铁的故障诊断。     

基于自积分Rogowski线圈的脉冲电流传感器的建模研究

自积分式Rogowski线圈的体积小、频率响应高,是测量脉冲大电流信号的理想手段。本文分析了Rogowski线圈测量脉冲电流的原理,建立了自积分式Rogowski线圈分布式参数模型,分析了影响线圈频率特性的主要因素,采用电磁场数值分析方法建立了线圈三维电磁场模型,提取了线圈的电感、电容参数。利用求取的参数及等效电路,对其开环特性、闭环转移阻抗及相关影响因素进行仿真,仿真与实验结果对比表明了所建立电路模型的合理性,同时验证了参数的准确性。     

GIS分合闸线圈电流特征分析及故障诊断

由于GIS设备的全封闭设计,可能出现辅助接点及现场显示分合成功,但实际触头分合不到位的情况,造成相当大的经济损失和严重的社会影响。断路器在每次分合闸过程中,线圈电流随时间变化,其变化波形蕴藏着包含电磁铁本身、所控制锁扣、传动机构在操动过程中的工作情况等一系列重要信息。通过传感器测量分合闸操作时分合闸线圈的电流信号,然后提取电流波形特征量进行故障诊断,可以为判断GIS操动机构的状态,确认分合闸的到位提供重要的依据。     

Rogowski线圈的结构、电磁参数对其性能影响的研究

分析了Rogowski线圈结构参数(如线圈宽度、厚度和中心半径)和电磁参数(如线圈自感、互感和内阻)之间的关系以及它们对线圈动态特性(时域和频域特性)的影响。利用MATLAB软件和等值电路对Rogowski线圈进行了仿真研究。经过实验验证所得出的有关优选Rogowski线圈电磁和结构参数的方法,对于快速设计具有合理结构、最优电磁参数和良好动态特性的Rogowski线圈具有理论指导作用。     

杆塔雷电流多通道监测方法及其特性分析

通过采用多个罗氏线圈并联,模拟信号无源叠加的方式,可以对雷击时刻流经杆塔枝干的雷电流分量进行更精准地监测.通过建立多罗氏线圈并联外积分电路模型,根据外积分条件对电路模型进行动态特性(时域和频域)理论分析,可以得出电路模型输入输出关系的理论公式及应用条件.按照雷电流测量要求,对电路模型进行仿真分析;同时依据仿真参数制作传...     

基于波形辨识技术的SF6断路器分/合闸线圈电流监测

监测SF6断路器分/合闸线圈电流是及时发现SF6断路器故障隐患的有效手段之一。提出了一种分析SF6断路器分/合闸线圈电流信号的波形辨识技术,将小波包信号提取算法和相似性原则相结合,利用小波包分解与重构将SF6断路器的分/合闸线圈电流信号分解到不同频段中,并对代表有效电流信号的分解 系数进行重构,然后运用相似性原则对重构后的信号进行辨识,以确定SF6断路器是否正常运行。应用Matlab进行了仿真分析,并对仿真分析结果进行了试验验证,结果表明,该辨识技术辨识SF6断路器分/合闸线圈电流信号分析是有效的。     

用于非线性电阻片通流容量试验的冲击方波电流源的研究

对非线性电阻片能量耐受试验用的冲击方波电流源进行了参数设计和仿真计算,得出了回路及负载参数和回路输出波形参数之间的关系。计算和试验结果表明:将人工传输线的各链电感依次由大到小按一定比例进行选择,既可以抑制波头的过冲,又可以减少方波持续期间的平顶降落,得到符合标准规定的冲击方波电流波。     

用于小电流测量的高精度Rogowski 线圈的研究与设计

在现代电力系统中,Rogowski线圈已被广泛应用于电流测量。但是用于小电流(小于1000A)测量的高精度Rogowski线圈的研制是目前电力系统的一大难题。本文介绍了一种采用新型材料制作的线圈,并且利用后续电路对线圈输出信号进行处理,从而使线圈的精度得到提高。实验表明,在其工作温度范围内线性度非常好,而且其相位差极小,完全满足设计的要求。     

12kV真空断路器双线圈单稳态永磁机构的设计

针对应用于12 kV真空断路器的单线圈单稳态永磁机构的分闸电流较大及分闸速度不易提高的问题,笔者提出一种双线圈单稳态永磁机构,其合、分闸操作各使用一个线圈,且设置有一个磁短路环,达到降低分闸电流及提高分闸速度的目的。应用磁场有限元分析方法对永磁机构进行优化设计,并给出了设计方案及样机测试结果。试验结果证明,该永磁机构各项技术参数达到了设计要求,同时也验证了该方法的可行性。