基于卸荷电阻的多类型直流断路器自适应重合闸策略

直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)是直流组网的关键设备。由于DCCB拓扑多样、操作特性各异且实际工程中存在一条线路两端配置不同类型DCCB的情况,在研究系统层面的故障处理时,涉及不同类型DCCB的详细建模和重合闸策略,增加了分析问题的难度。该文分析实际工程中的各类混合式/机械式DCCB工作原理,依据外特性等效原则,提炼出可以表征DCCB操作特性的控制参数,进而得到各类DCCB的通用外特性模型,显著简化多类型DCCB的仿真建模工作。然后,理论分析DCCB开断后故障线路上残压的自然分布特性及产生机理,发现无法直接利用残压自然分布特性区分永久性和部分瞬时性故障。接着,提出基于卸荷电阻的故障性质识别方法和自适应重合闸方法。该方法具有通用性强、系统冲击小、抗过渡电阻能力强等优点。最后,在PSCAD中进行仿真算例分析,验证了所提DCCB外特性模型和重合闸策略。     

基于双向电磁斥力机构的高压快速开关 缓冲特性研究

高压直流断路器对机械开关提出了进一步向快速性和高电压方向发展的需求,而缓冲问题是研制高压快速开关的瓶颈问题之一。该文针对基于双向电磁斥力机构的高压快速开关缓冲特性展开研究。首先,通过实验获得了无缓冲、聚氨酯缓冲、液压缓冲和电磁缓冲四种实验条件下快速开关的行程特性,证明了电磁缓冲是最适于快速开关的缓冲方式。然后,通过改进等效电路法,对采用电磁驱动和电磁缓冲技术的快速开关建立了综合仿真模型,通过对40.5kV快速真空开关样机进行实验,验证了仿真模型的有效性。最后,基于仿真模型,从理论上揭示了缓冲电流方向和缓冲施加时刻对电磁缓冲效果的影响规律,并给出了其设计原则。该文的研究成果解决了快速开关中的缓冲难题,为研制高压快速开关奠定了基础。     

电磁斥力机构的参数匹配与优化设计

基于电磁斥力机构的快速开关是直流断路器中的关键设备,其操动速度直接决定了直流断路器的动作时间。该文针对电磁斥力机构的参数匹配特性和优化设计方法展开研究。首先,通过将金属盘等效为单匝线圈对电磁斥力机构的仿真模型进行了简化;搭建了40.5 k V快速真空开关样机,基于样机试验验证了仿真模型的有效性。然后,基于简化后的仿真模型,将影响电磁斥力机构操动特性的多个变量凝练为3个与操动特性直接相关的特征参量,得到了电磁斥力机构的参数匹配规律并从解析角度给出了解释。最后,基于参数匹配规律,提出了电磁斥力机构参数设计原则,进而得到了一种快速而有效的电磁斥力机构参数优化设计方法。在满足快速开关设计要求的前提下,该设计方法可实现电磁力峰值最小和操动效率最高的综合优化目标,为快速开关向高电压及快速性方向发展奠定了基础。     

基于FPGA的指针反馈式低功耗Viterbi译码器设计

为了满足复杂的无线通信系统功耗以及性能要求,提出并设计了一种指针反馈式Viterbi译码器。该译码器使相邻时刻的各状态转移满足单向一对一指向关系,并根据传统译码器初始译码状态从状态0延伸的特点,通过每一时刻不断更新的状态指针指向当前时刻译码路径状态,同时输出译码结果。算法仿真以及FPGA和CMOS综合结果表明,该译码器功耗降低60%,译码延时小,并且在信噪比较高的情况下有很好的译码性能,特别适用于约束长度大、译码状态数多的情况。     

机械式直流断路器性能分析及谐振换流方法

机械式直流断路器（DCCB）是直流开断的主流方案之一。然而,远海风电构网型柔性直流系统对机械式DCCB提出轻型化、紧凑化的要求。性能分析表明,目前的机械式DCCB存在预充电系统耐压要求高、预充电容的容量高、预充能量损失率高、换流时间长、小电流熄弧不稳定等问题。为此,提出一种谐振型机械式DCCB(RM-DCCB),通过控制晶闸管的导通时刻并利用其过零自关断特性,逐次在换流支路注入能量,产生了幅值递增的谐振电流。研究了RM-DCCB的换流特性、数学模型和参数设计方法。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了RM-DCCB的开断可行性和参数设计的正确性。研究表明,RM-DCCB是一种具备综合技术优势的换流新方法。     

多端口机械式直流断路器的动作策略与参数优化

常规两端口直流断路器(DCCB)成本高、体积大,不适于在城市直流配电网中应用,而多端口DCCB被认为是一种有效的解决方案.然而,多端口DCCB需要应对更加复杂的电流开断工况,如单条或多条故障线路的同时隔离、负荷线路的灵活切除.考虑到混合式DCCB的通态损耗及常规机械式DCCB的固有缺点,以双电容构建主开断支路,提出一种多端口机械式DCCB拓扑,研究了其应对各种电流开断工况的换流原理和各组件动作策略,并给出了主开断支路的参数优化方法.基于PSCAD/EMTDC仿真平台的算例分析表明,文中的多端口机械式DCCB可以有效降低预充电容及其充电系统的耐压水平要求,亦可仅利用1条主开断支路实现任意进出线的电流开断.     

机械式直流断路器性能分析及谐振换流方法

<正>各类电力装备广泛应用于电力系统的“发输变配用”各个环节,为电力系统的安全高效运行起着关键支撑作用。在国家“双碳战略”和高可靠智能电网的需求下,“高可靠”与“智能化”已经成为电力装备的主要发展趋势,在为传统电力装备提供新发展机遇的同时,也对相关理论创新和技术突破提出了更高挑战。为了展示国内科研院所和相关企业在高可靠智能化电力装备领域的最新研究成果,在《电工技术学报》编辑部以及特约编委的共同努力下,推出本期“电力装备可靠性与智能化”专题。专题的征稿工作得到了高校科研学者和企业技术人员的积极响应与大力支持,经过严格评审,选取11篇优秀论文刊出。研究学者们基于高低压开关电器、高压并联电抗器、电机系统和电力电子设备等不同类型电力装备开展了深入理论研究和技术创新,促进了电力装备的智能化和可靠性提升。     

含高比例分布式电源的直流配电系统故障恢复过电压机理及其抑制

针对直流配电系统故障恢复过程中出现的过电压问题,本文研究了该过电压的产生机理及其抑制方法。首先介绍了典型直流配电系统的拓扑结构,给出两种核心换流装备(两电平VSC和DC/DC换流器)在双极短接故障下的电流及电压故障特征。基于故障点隔离后的健全区系统等效电路,研究了故障恢复过电压机理及影响因素,揭示了故障存续期间各换流器电压跌落速度不一致是导致故障恢复过电压的根本原因。在此基础上,以保障换流器电压跌落速度相同和直流断路器开断容量为约束,提出各换流器出口限流参数匹配设计原则,同时兼顾限制故障电流和抑制故障恢复过电压效果。最后在PSCAD/EMTDC进行了仿真验证。     

基于FPGA的OFDM基带软硬件联合验证平台的设计

针对OFDM基带系统的软件仿真和硬件验证,提出并设计了一种基于FPGA的OFDM基带系统软硬件联合验证方案。在该方案中,基带系统由上位机的软件基带部分和FPGA的硬件基带部分组成。两者之间的数据连接由基于以太网的UDP协议实现,从而在验证平台上实现了完整的基带系统。应用实例表明,在所提出的基带系统验证平台中,软件仿真可以运行于实际信道,硬件验证的结果可以得到灵活的实时处理。因此该平台为基带系统的设计提供了从算法研究到硬件实现的统一测试环境,有效提高了设计效率。