核电站控制棒电源系统发电机失磁故障解析

核电站控制棒电源（简称棒控电源）是控制棒驱动机构的唯一供电系统,确保该系统的安全可靠运行对提高核电站安全性具有重大意义。实际运行的棒控电源系统中发电机的失磁保护判据原理简单,现场发生了多起失磁保护失配事件,且棒控电源系统中发电机的运行状态不同于常规并网发电机;为了有效解决失磁保护失配问题,需对棒控电源系统中发电机的失磁故障进行重新解析。首先,根据转差率和功角特点将失磁发展历程划分为等功角阶段、异步运行阶段和周期异步运行阶段;其次,以发电机等效电路及相量图为基础,以q轴电动势为切入点,结合发电机基本方程,由各阶段q轴电动势的变化解析得到各电气量稳态表达式;最后,通过实际机组的失磁实验数据以及基于PSCAD平台的失磁故障仿真,全面验证了解析结果的正确性。该文给出的失磁故障解析过程为棒控电源系统发电机失磁保护方案的制定奠定了理论基础。     

核电站控制棒驱动机构电源系统建模及故障分析

大型核电站控制棒驱动机构的电源系统由两台带飞轮的电动发电机组成,励磁方式包括自并励和相复励。某自并励机型棒电源系统曾发生一机失磁,与之并联的另一机过流保护抢先动作的严重事故。实际核电站中大量棒电源系统采用相复励机型,为了探究此次事故原因并判断棒电源系统中是否存在保护失配的共性风险,有必要对相复励棒电源系统故障特点进行研究。文中从相复励系统的全补偿公式出发,理论分析了机端短路电流变化趋势与相复励系统参数的关系,然后建立了棒电源系统的PSCAD模型。发现机端短路故障的仿真计算与理论分析相吻合,并通过动模机组单机机端短路实验共同验证了仿真模型的正确性。文中仿真分析了棒电源系统单机失磁时的故障特点,提出利用稳态等效电路估算棒电源系统失磁故障时机端电流的大小。结合制造厂家的真机实验验证了估算方法的有效性,同时说明了事故棒电源系统过流与失磁保护失配的原因,为核电棒电源系统保护装置改造奠定了基础。     

核电站控制棒驱动机构电源系统

介绍了核电站控制棒驱动机构电源系统的功能和作用,分析了国产控制棒驱动机构电源系统的特点,机组启动和两机并列过程中采用的特殊逻辑处理,实现了空载情况下的快速并列和无功功率的均衡分配。     

某电厂控制棒电源系统励磁故障事件原因分析

某电厂出现的控制棒电源系统励磁故障事件,严重威胁了控制棒系统乃至电厂控制系统的运行。文章从该系统的励磁原理出发,结合现场的实际参数设置,排查出励磁系统存在的设计缺陷,为后续同型产品的升级换代提供了经验反馈。     

PSPICE在同步发电机三相短路计算中的应用

提出了一种利用ＰＳＰＩＣＥ５．０对同步发电机进行三相短路数字仿真的新方法。该方法将有利于弥补传统分析中对此问题的时域波形处理及综合分析上所表现出的不足。     

特殊短路故障对发电机设计标准的影响

近年来国内发生了2次发电机内部特殊故障，使发电机定子线圈承受大大超过IEC设计标准的故障电流和机械应力，需研究分析。根据IEC标准34—3，发电机的设计应该在1．05p.u．额定电压下，出口发生三相短路时，不会造成损坏。但这种特殊故障不仅曾造成发电机定子严重损坏，而且发生的机率比三相短路大，所以需要定量分析并建立针对特殊短路故障的保护发电机的准则。希望对发电机设计标准进行补充，使得发电机定子在合理条件下能承受或设计上尽量避免这种特殊短路故障。     

电网对称短路故障时虚拟同步机电流解析计算及影响因素分析

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术能够显著改善新能源电力系统“低惯量”、“弱阻尼”等问题。目前VSG相关研究主要集中在惯量支撑、稳定性分析等方面,对于电网短路故障时VSG输出电流特性的研究相对匮乏,亟需开展相关研究工作。该文针对电网发生三相短路场景,在考虑电流控制内环响应时间的基础上,基于无功–电压电路方程与无功–电压控制方程,构建了有关VSG虚拟内电势的微分方程并进行求解;通过虚拟阻抗方程中电流与虚拟内电势的函数关系,进一步得到了VSG的短路电流解析表达式。在此基础上,该文明确了不同短路故障电压条件、不同控制参数对VSG故障特性的影响。最后,利用MATLAB/Simulink仿真验证了该文推导所得短路电流解析表达式及相关影响因素分析的正确性。     

相复励发电机并联运行故障分析及提高运行稳定性的措施

分析了相复励发电机并联运行可能发生的故障现象及原因,提出了一系列措施对机组加以改进。     

核电多相星形无刷励磁机定子励磁绕组匝间短路故障特征分析

相比于常规的三相绕组,多相星形电枢绕组的联接方式更为复杂灵活.以3n(n=2,3,…)相P对极的星形无刷励磁机为研究对象,从定、转子间磁势的性质及其相互作用入手,通过理论推导得出在定子励磁绕组中感应出的谐波电流特性.以某6相星形励磁机为例,依据每相各分支绕组相对空间位置、三相绕组相对空间位置分析定子励磁绕组匝间短路故障...     

基于深度置信网络的同步发电机励磁绕组匝间短路故障预警

针对励磁绕组轻度匝间短路故障难以及时诊断的问题,提出一种基于深度置信网络(DBN)的同步发电机励磁绕组匝间短路早期故障在线预警方法.构建由2个DBN子网络组成的模型,分别以励磁电流、定子径向振动作加速度作为对应子网络的输出量;利用随机森林(RF)算法对特征的重要性进行排序,以此确定网络输出量的关联物理量,并将其作为对应...     

风力发电机组对称短路特性分析

在电力系统分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立风电机组及电力系统模型,包括固定转速风电机组和双馈变速风电机组。设置靠近风电场的三相对称短路故障,对风电机组对称短路特性进行理论与仿真分析,比较了不同类型风电机组与相同容量同步发电机组的短路电流波形。以某区域电网为例计算了风电场接入前后其附近母线短路电流,计算风电场接入后使得短路电流增加的百分数,以确定风电场对系统短路电流的贡献。理论分析和仿真结果表明,风电场对并网点附近节点的短路电流有较大影响,在选择风电场附近的电气设备以及对其进行热稳定性校核时,需要考虑风电场对系统短路电流的贡献。     

海洋核动力平台发电机定子绕组单相接地故障风险分析与实时定位

海洋核动力平台发电机不同运行工况下直连线路对地电容的变化将影响接地故障电流,基于发电机3次谐波电压特征,提出一种无需外加设备的直连线路对地电容实时求解方法.利用故障分量原理在计及基波和3次谐波情况下求解接地故障电流,并依据实时故障风险自适应决定保护出口方式.为缩短故障检修排查时间,构建故障绕组电势与故障相电势满足的几何...     

小功率发电机励磁系统的恒功率因数控制

针对单台并网运行的小功率同步发电机恒功率因数控制问题,采用励磁电流和功率因数双闭环PID控制方法,并网前调节励磁电流使机端电压满足并网条件,并网后调节励磁使功率因数恒定形成恒功率因数控制。以TMS320F2812型DSP为核心器件,充分发挥了它运算速度快,外设功能强大的优点,设计出一种简单、实用励磁调节器,并通过了仿真试验和实验室调试。实验证明系统具有投励准确,投励过程震荡小,功率因数稳定性高的特点。     

交流系统短路故障下MMC对短路电流的影响及抑制策略

基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统(MMC-HVDC)接入交流系统可能会对交流断路器清除短路故障造成影响。基于MMC的拓扑结构和控制策略,分析了交流系统短路故障下MMC对交流断路器的影响。然后,研究了交流系统发生对称短路故障时,MMC的运行工况对短路电流的影响,发现MMC对短路电流的贡献主要来源于MMC向交流系统注入的无功功率。接着,研究了交流系统发生非对称短路故障时,MMC在不同运行工况下贡献的三序短路电流的计算方法,得出MMC阀侧零序和负序电流为0,阀侧正序电流是三相对称的且大小由运行工况决定的结论。最后,提出了交流系统对称短路和非对称短路故障下抑制MMC贡献的短路电流的控制方法,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所得结论的正确性以及控制方法的有效性。     

发电电动机励磁绕组匝间短路故障在线监测

通用的励磁绕组匝间短路故障在线监测方法未加分辨地采用定子中性点不平衡电流中的所有分数次谐波分量构成监测量及相应的报警值,可能因报警值较高而对小匝数故障不够灵敏。以江苏宜兴抽水蓄能电站发电电动机为例,计算小匝数励磁绕组匝间短路故障引起的定子中性点不平衡电流并实测正常工况下固有不平衡电流,在此基础上提出了一种改进的在线监测方案,提取由匝间短路引起的不平衡电流中含量较高的3/8次和5/8次谐波电流构成报警值。仿真计算结果表明,对于江苏宜兴抽水蓄能电站发电电动机,改进的在线监测方案能对3%及以上匝比的励磁绕组匝间短路故障发出警报,灵敏性优于通用监测方案。基于所提改进方案的在线监测装置已经成功投运于江苏宜兴抽水蓄能电站4号发电电动机。     

双轴励磁发电机功率跟踪励磁控制系统研究

采用传统双通道励磁控制系统的双轴励磁发电机(简称为双励机)动态过程时间长,振荡幅值大,不利于电力系统的稳定运行。为此,在双励机的功率反馈环节增加不完全微分控制,提出了一种具有功率跟踪功能的励磁控制系统。对双励机动态过程中的有功功率、无功功率和励磁电流差值进行不完全微分,进而判断功率的变化趋势,调节d、q轴励磁电流的比例以改变励磁磁动势的方向,进而抑制功率的振荡,最终达到增加系统阻尼的作用。以转矩扰动和无功扰动为例,对比研究了功率跟踪励磁控制系统与双通道励磁控制系统对双励机动态过程振荡幅值和振荡时间的影响,结果表明,采用功率跟踪励磁控制系统可大幅减小系统的振荡幅值和振荡时间,有效提高系统的阻尼,为电力系统的稳定运行提供有力支撑。     

断相加短路故障计算的等值双端电源相分量法

提出了一种含有固态限流器的电力系统断相加短路故障计算的等值双端电源相分量法。首先,给出一种新的断相加短路故障的模拟方法。该方法在相坐标下,通过在虚拟故障端口与大地之间连接一条阻抗支路模拟固态限流器和短路故障,在虚拟端口之间连接一条阻抗支路模拟断相故障。然后,基于二端口网络理论,将复杂网络简化成仅含有2个节点的双端电源等值电路,利用相序变换技术,在相坐标下将断相加短路故障模拟成等值的双端电源节点之间的连接。所提方法的主要特点在于:可方便地计及固态限流器和故障点的接触电阻的影响;取消了复杂的序网连接。算例表明:该方法是分析含有固态限流器的电力系统断相加短路故障计算的一种有效的方法。     

基于电机励磁控制的斩波器吸收电路参数选取

某船用直流电机的励磁控制系统因吸收电路中的吸收电阻发热导致MOSFET管烧毁。基于励磁控制系统主电路的吸收环节,即一种采用调频板给予电路中MOSFET管PWM信号的带整流桥的降压电路拓扑结构,在确定电路中滤波电容与励磁绕组阻抗值大小的前提下,从吸收电阻耗能、降低MOSFET管开通峰值电流、交流端输出幅值电压3个方面考虑,对该吸收电路环节中电阻、电容参数的选择进行了仿真实验研究和最优选取。结果表明适当增大吸收电容和吸收电阻参数值可以有效地抑制开关管开通峰值电流,而且前者会增加吸收电阻的耗能功率,后者可以减小开关管开通时流过吸收电阻的冲击电流。从而得出结论,正确选择吸收电阻、电容参数值可以满足该励磁控制电路的稳定性和可靠性。