基于MATLAB仿真的缓冲器对断路器分闸特性影响研究

为研究用于弹簧操动机构中的排孔式液压缓冲器结构参数对高压断路器分闸特性的影响,文中以排孔式缓冲器工作原理为基础建立了缓冲过程的数学模型,应用MATLAB对数学模型进行仿真求解。仿真所得曲线与试验曲线相吻合,证明了仿真的准确性,并依此为依据,仿真得到缓冲器在不同阻尼孔直径、不同阻尼孔位置、不同活塞与缸体配合间隙以及不同分闸弹簧刚度下对断路器分闸特性的影响,该研究为设计出满足断路器分合特性的缓冲器提供了理论指导。     

配弹簧机构的高压断路器分闸特性建模与仿真

分析高压断路器分闸运动特性,对提高断路器的性能有重要的意义。文中以配弹簧操动机构的高压SF6断路器为研究对象,从断路器分闸时空载的角度考虑,在分析缓冲器与灭弧室的工作原理基础上,利用Adams与MATLAB软件建立了弹簧操动机构与灭弧室联合模拟仿真模型。得到断路器空载条件下的分闸运动特性,所得的仿真曲线与试验曲线相吻合,证明了仿真模型的准确性,并在此基础上分别研究了压气室气体压力与缓冲器缓冲阻力在空载分闸过程中的变化规律。该建模与仿真方法能够方便给出各零部件的受力情况,为后续零部件强度与疲劳寿命的校核提供了帮助,同时也为提高断路器开断性能提供了参考依据。     

断路器机械特性仿真分析

正在产品样机研发前期,对产品进行仿真计算,可提前了解产品性能,为后续改进及试验提供指导。建立了弹簧操动机构与断路器动力学仿真分析模型,研究了分合闸弹簧性能对断路器机械特性的影响以及分闸缓冲器阻尼对断路器分闸特性的影响,通过合理选取分合闸弹簧参数及阻尼系数,最终得到了满足要求的断路器机械特性曲线,验证了弹簧操动机构与断路器匹配的可行性。     

基于ADAMS的高压断路器弹簧机构动力学仿真与故障分析

高压断路器是电力系统中重要的保护和控制设备,其状态正常与否直接影响电力系统的安全运行。详细分析了高压断路器工作原理及能量分配原理,建立高压断路器合分闸能量分配数学模型;建立高压断路器弹簧机构动力学模型,并依据高压断路器实际工况对其进行动力学仿真;全面分析了高压断路器弹簧机构合闸弹簧故障、分闸弹簧故障、缓冲器故障、连接件松动及机构卡塞等常见故障下高压断路器机械特性变化规律,揭示高压断路器在各种故障下关键参数的全过程动态变化规律。     

基于结构分析的断路器操作机构的建模及仿真分析

基于断路器的结构来建模有利于研究断路器每个元件对其分合闸过程特性的不同影响,这对实现故障部位识别,进行故障分类及诊断都具有重要意义。文中针对断路器各个部分的功能特性分别建立机械与电气模型。然后利用机械与电气之间的相互联系,通过MATLAB/Simulink软件将单个部分模型组合来形成高压断路器的多域模型。随后设定所研究的高压断路器参数,在MATLAB/Simulink环境中进行仿真获取断路器的分闸行程曲线及分闸线圈电流特性,再通过改变模型中机械部分的摩擦参数及弹簧刚度系数得到不同的位移特性以及改变电气部分的参数获取不同的线圈电流特性。最后将所得结果进行分析,得出不同参数对断路器部分特性的影响,为未来更好、更全面地进行故障分类及诊断奠定一定的基础。     

真空断路器弹簧操动机构机械特性的仿真与优化

为研究配弹簧操动机构真空断路器在空载条件下的机械特性,文中以72.5 kV真空断路器为研究对象,分析了影响真空断路器机械特性的关键零件,建立了真空断路器的Adams与MATLAB联合仿真模型并完成了动力学仿真。仿真所得机械特性曲线与试验曲线吻合,证明了仿真的准确性,并在此基础上对真空断路器机械特性进行优化,为研究真空断路器空载条件下的机械特性提供了有效的手段。     

高压断路器有限转角永磁电机操动机构两种定子结构

为了提高高压断路器操作性能,研究了一种高压断路器新型操动机构——有限转角永磁电机操动机构。针对高压断路器的机械要求,对有限转角永磁电机的定、转子结构和主要参数(电负荷、磁负荷、极对数、气隙及极弧系数等)进行了设计。电机的设计过程中提出了两种定子结构,本文采用有限元方法对两种定子结构的电机进行了有限元分析和动态特性仿真,一方面验证电机设计的合理性,另一方面得到了电机在分合闸过程中主要参数的特性曲线(电磁转矩、电流、转速和转角等)。通过对有限元仿真结果的分析,两种定子结构电机具有各自不同的特点,都能够提供较高的满足分/合闸速度要求的机械特性。与断路器的联机实验测得了合闸过程中动触头的行程曲线,验证了电机机构能够满足断路器的合闸操作要求,这为高压断路器采用电机操动机构提供依据。     

高压SF_6断路器配弹簧操动机构的开断特性研究

分析高压断路器开断特性,对提高断路器的性能具有重要的意义。文中以配弹簧操动机构的高压SF6断路器为研究对象,在分析灭弧室具体结构的基础上,建立压气室压力特性数学模型与电弧效应的热力学模型,利用Adams与MATLAB软件建立弹簧操动机构与灭弧室的联合仿真模型,对断路器配弹簧操动机构的开断特性进行计算分析。计算获得的动触头行程曲线与试验测试结果吻合,证明了仿真模型的准确性,并在此基础上分析了动触头行程、压气室气体压力、缓冲器缓冲阻力随时间的变化特性。该建模与仿真方法,不仅能够快速计算与评估SF6断路器配弹簧操动机构的开断特性,还能够方便给出各部件的受力情况,为进一步确定灭弧室与弹簧操动机构的结构参数提供帮助,也为SF6断路器从经验设计方法向仿真设计方法转变提供很好的基础。     

弹簧操动机构中液压缓冲器的建模和仿真

为了使断路器与弹簧操动机构分闸末尾缓冲器发挥最佳缓冲作用,保证断路分闸曲线末尾无反弹且平稳,需要对缓冲器及其断路器进行联合建模和仿真计算。文中基于节流原理和多体系统动力学的计算方法建立了弹簧操动机构中液压缓冲器的计算模型,通过C语言编译计算缓冲器缓冲力动态链接库与ADMAS仿真计算进行交互,完成了弹簧操动机构中液压缓冲器的仿真。仿真结果与实际测试结果进行对比,验证了计算、仿真方法的正确性,得出了一条仿真计算和试验相结合的技术路线,为实际工程应用和液压缓冲器设计奠定了基础。     

SF6高压断路器压力特性与机械特性耦合数值模拟

SF6高压断路器对某一具体故障的成功开断是其灭弧室结构、开断电流和操动机构三者共同作用的结果，这使得断路器压力特性与机械特性的耦合数值模拟在断路器结构设计和优化中占有非常重要的地位。基于气体质量守恒、能量守恒定律和牛顿第二定律，采用模块化拓扑关联分析方法，建立了SF6高压断路器压力特性与机械特性耦合数值分析计算方法。应用该方法对126kV/40kA SF6高压断路器空载、T100s开断压气缸内气体压力特性和操动机构的机械特性进行耦合数值计算，对比了开断电弧对压气缸内气体压力特性、质量和焓的流动特性及操动机构行程曲线的影响。     

中性束注入器用串联高压缓冲器优化设计

为了优化中性束注入器(NBI)用高压缓冲器的布局,分析了缓冲器结构设计参数和缓冲器性能的相互关系,并通过等效电路仿真模型修正了缓冲器放电峰值电流经验公式,得到了不同激励信号下串联高压缓冲器在高频脉冲放电情况下的特性,最后,在高压缓冲器理论分析和仿真分析的基础上,对设计的非晶缓冲器和Deltmax缓冲器串联高压测试件进行了短路放电测试,得到了短路放电瞬间串联缓冲器的分压和回路的放电电流。放电实验结果表明,黑色非晶缓冲器感应电压频率响应比较快,Deltmax缓冲器可以消耗更多的故障电流能量,非晶缓冲器和Deltmax缓冲器这2种不同直流缓冲器的串联能够有效地抑制高压直流故障短路电流并吸收故障电能。     

高压真空断路器主轴系统优化研究

应用有限元方法,建立了12 kV高压真空断路器主轴系统的三维模型,对断路器在合闸状态时装配有不同数量支撑轴承座的主轴变形情况进行了深入的有限元仿真研究。在此基础上,对采用不同数量轴承座支撑主轴的断路器进行了机械特性测试,将试验结果与有限元仿真结果进行了对比分析,结果表明,通过减少主轴支撑轴承座的数量,可以促进断路器的装配工艺简化以及主传动系统的优化,并降低了断路器的成本。     

高压直流断路器系统开断条件仿真研究

为分析高压直流断路器在实际高压直流输电系统中的各种故障情况及其开断条件,笔者利用PSCAD/EMTDC仿真软件,根据高压直流输电系统的结构和控制方式,搭建了背靠背高压直流输电系统仿真模型。仿真研究了单端高压直流输电系统不同位置发生单相、异相、三相及直流母线短路等故障情况下的暂态特性。仿真结果表明,该仿真模型有很好的动态响应特性,能够有效模拟单端高压直流输电系统的各种短路情况。同时,结合高压直流系统的控制方式对各种短路情况进行了研究分析,找出了在系统中对高压直流断路器的开断较为苛刻的情况。经过参数分析得到了各种不同故障情况下对直流断路器的开断影响较大的故障电流峰值、最大故障电流上升率等系统参数。从而为多端高压直流输电网络建模分析、高压直流断路器型式试验及其标准的制定、高压直流断路器的发展提供借鉴。     

分合闸弹簧参数对高压断路器机械特性影响研究

通过仿真软件建立某高压断路器虚拟样机,进行动力学仿真计算,根据计算结果分析了分合闸弹簧参数与高压断路器机械特性的影响并得出结论,该结论可以为弹簧操动机构分、合闸弹簧设计提供参考,为弹簧操动机构与断路器本体的匹配性研究奠定基础,同时对高压断路器机械特性调试也具有一定意义。     

基于机器视觉技术的高压断路器机械特性诊断

高压断路器是电力系统中重要的控制和保护设备,其可靠性会影响到电力系统的安全运行。调查显示高压断路器的主要故障为机械故障,需要对高压断路器机械特性进行检测。因此利用高速相机搭建了断路器机械特性测量平台,利用该测量平台对ZN63A–12型真空断路器进行试验研究,测量高压断路器合闸弹簧动态振动特性,同时将应力松弛故障弹簧与正常弹簧进行对比,探究弹簧应力松弛故障对断路器合闸弹簧振动特性的影响。此外,以高压断路器合闸过程为例,利用测量平台对四连杆机构动态运动过程进行拍摄,并通过计算得到合闸过程中连杆夹角变化曲线。研究结果表明:正常与应力松弛弹簧的振动特性存在明显区别,同时利用测量平台测量得到连杆之间的夹角由139.7°变化到175.6°,夹角变化了35.9°,与实际值相符合。     

液压式高压断路器机械特性在线监测故障几率研究

在智能变电站中,在线监测系统能够实时记录断路器机械特性数据,包括储能电机电流曲线、分合闸线圈电流曲线、分合闸行程曲线等,笔者结合液压式高压断路器机械特性的各种可能故障,分析断路器机械特性故障对在线监测结果的影响,给出了机械特性故障几率的计算方法和实际应用的参数,并通过对断路器故障的模拟,计算了实际的故障几率。这一方法能够实时了解断路器的运行状态,为保障断路器的安全可靠运行提供了重要的技术手段,已经规模化应用于智能变电站实际工程中。     

高压直流缓冲器的建模分析及应用

高压直流缓冲器是一种类变压器的直流短路电流抑制装置,结合高压直流断路器可有效地抑制、切断直流输电系统中的短路电流。首先基于高压直流缓冲器的等效电路,采用非线性电阻和非线性电感并联的方法建立其等效模型;接着对高压直流缓冲器的工作性能进行了实验验证和仿真验证,结果表明高压直流缓冲器能够有效地抑制短路电流的峰值和燃弧时间;然后对高压直流缓冲器的非线性等效电路进行动态响应分析,分析结果表明高压直流缓冲器只有工作于过阻尼状态才能有效地抑制短路电流;最后结合高压直流缓冲器和高压直流断路器,提出一种混合式高压直流短路保护方案,并对其可行性进行了分析。     

高压断路器机械振动信号混沌吸引子形态特性

提出并探讨了基于混沌吸引子形态特性的高压断路器振动信号特征提取方法。采用功率谱和Lyapunov指数分别对高压断路器振动信号进行定性和定量混沌分析,证实了高压断路器振动信号既包含高压断路器动力学特性,也存在混沌现象;在此基础上,对振动信号进行相空间重构,分析混沌吸引子形态特性与故障类型之间的关系;最后,以不同严重程度的分闸缓冲器故障为例,深入探讨了不同严重程度故障下混沌吸引子的演变规律。研究结果表明,高压断路器振动信号混沌吸引子形态在同一故障状态下较稳定,对故障类型及故障严重程度较敏感,这表明混沌吸引子形态特性是研究高压断路器振动信号特征提取的有效实用途径。     

真空断路器弹簧操动机构的机械特性与可靠性

章对真空断路器弹簧操动机构的机械特性进行了理论计算，得到了弹簧机构在无故障情况下的正常分闸速度特性曲线，计算结果与实测曲线吻合较好；同时，章还计算了弹簧机构在主要故障点发生故障情况下的故障分闸速度特性曲线。通过将实测的故障分闸曲线与所计算的理论故障曲线进行对比，可以快速确定故障发生点．为实现断路器机械特性的在线监测、故障诊断以及状态维修提供理论基础，从而为提高断路器的可靠性提供了新的理论依据。     

高压断路器直线电机操动机构的动态特性分析

研究了一种高压断路器直线电机操动机构,设计分析了永磁直线直流电机及其运动特性。基于40.5 kV真空断路器机械特性的要求,设计了一台配有制动保持装置的永磁直线直流电机操动机构,利用有限元方法建立了电机的仿真模型,对永磁直线直流电机的基本特性和起动过程进行了特性仿真,得到了电机运行时的电磁推力、电流、速度等曲线并进行了分析,得出了电机操动机构能够提供的机械特性,为真空断路器采用直线电机操动机构提供了依据。