合理优化电源结构对于积极稳妥推进“双碳”目标、加快规划建设新型能源体系、推动能源低碳转型具有重要战略意义。面向超大型城市受端电网,提出一种基于连续潮流的电源结构配置模型。首先,对外送电和本地电的比例内涵进行分析;其次,对涉及该比例的关键因素展开研究;最后,建立外送电和本地电比例区间分析模型,基于连续潮流对最大本地电和最大外送电的接入场景进行求解。仿真结果表明,所建模型能够有效形成合理的比例区间,解决电源结构的配置问题。
针对电路中突然接入串联故障电弧时故障识别容易误判、漏判及识别速度慢的问题,提出一种基于脉冲神经网络的低压交流串联故障电弧识别方法。采用马尔可夫转换场对电流电弧信号进行预处理,引入泊松编码和脉冲神经元构建故障电弧识别模型。结果表明,所提方法可以有效编码故障电弧图像,故障识别的准确率相较传统的神经网络有所提升,可达98%以上。
变电站数字化转型是新型电力系统建设的必然趋势。从宏观角度整体阐述变电站数字化系统的建设方案。首先,在基础层,汇集现有站内在线监测数据及新增传感器采集数据,建立数据资源池;在传输层,搭建融合宽、窄带及定位信息的统一数据传输网络,同时对所有数据进行规则化治理,构建设备与遥信、遥测、遥脉、告警信息的关联关系,以供上层应用调取;在应用层,针对站内运维、检修业务,建立智能化运维和精益化检修平台,促进日常运检业务的人工替代。然后,针对站内重点设备搭建智能诊断平台,实现对设备状态的诊断和故障分析,进而实现对设备全寿命周期的管理。最后,在管控层,打通向上信息汇集和向下现场管控的通路,提高对作业现场的管控能力。最终建成一套实用、有效的变电站数字化系统,为今后变电站的数字化转型建设提供有益借鉴。
随着大量非线性负荷接入电力系统,电能质量问题日益突出,传统电力变压器已无法满足现代电力系统的需求。推挽型电力电子变压器(PET)具有电压隔离、功率因数校正、网侧谐波滤除等改善电能质量的作用。通过拓扑结构推导出推挽型电力电子变压器的数学模型、传递函数和控制策略,并通过MATLAB/Simulink软件进行仿真研究。试验结果表明推挽型PET具有调节电能质量的作用。
CLLC变换器因其宽电压增益范围且易实现软开关的优点被广泛应用于新能源功率变换系统中。然而,其设计广泛使用的基波近似法在远离谐振点时存在较大误差,因此从谐振腔电流优化的角度提出一种基于时域模型的CLLC变换器参数设计方法。首先,基于时域模型分析变换器的电压增益及谐振腔电流特性,并提出一种特征阻抗与谐振电流的约束函数。然后,以增益、模式边界及零电压开关(ZVS)条件进行约束得到参数设计域,并用约束函数在区域内获得优化设计点。最后,通过所设计的1 kW实验样机验证了所提方法的可行性,样机峰值效率达到97.48%。
针对DC 1 000 V船用大容量两断口直流断路器的设计,通过增加触头开距、引入带产气功能的窄缝灭弧技术及磁吹技术等,对大容量两断口直流断路器进行改进与优化,并进行试验验证。结果表明,改进优化的大容量两断口直流断路器样机能够有效解决40 kA短路分断和临界负载电流分断燃弧时间较长的问题,而且能够应对在高电压与大电流应用场合中,采用多极并联再串联技术所导致的大容量直流断路器体积庞大、功耗高、接线复杂等工程实际应用问题。
船用设备的辅助电源供电层级多、电缆数量多、路径长,导致系统的选择性保护难度大,采用辅助电源高压取电可有效解决上述问题。以高电压输入、低电压输出直流辅助电源为研究对象,针对高电压输入的特点,设计基于三电平半桥电路的高压主功率变换电路。为实现自激启动,设计电容取电和回馈供电双路切换供电的高压辅助电源。最后,制作1台额定功率为2 kW的样机,实验结果验证了设计方案的可行性和正确性。
热双金属片作为小型直流断路器热脱扣器的核心零件,其动作特性决定着小型直流断路器热过载动作的稳定性。为了解小型直流断路器热双金属片的动作特性,以10 A和16 A小型直流断路器用热脱扣器为研究对象,提出一种针对热双金属片温升、挠度和热推力的测量方法,并将实测值与理论计算值进行对比,实测值略低于理论计算值,两者挠度误差率在6.70%以内,热推力误差率在8.60%以内。同时,基于10 A和16 A试验温升实测值,计算10 A和16 A小型直流断路器用热脱扣器的综合散热系数KT分别为9 W/(m2·K)和13 W/(m2·K)。KT的准确测量为小型直流断路器理论计算提供了关键参数。
能否可靠地分断临界电流是衡量低压断路器性能的一个重要指标。由于2P DC 2 000 V万能式断路器在64 A的临界电流下燃弧时间超过1 s,无法通过试验,所以对影响临界电流试验的各个因素进行试验分析。结果发现,产气材料PA的产气效果最佳且去游离效果好;动静触头间的开距从45 mm增加到60 mm可拉长电弧,起到拉断小电流的直流电弧和提高弧压的效果,同时将窄缝的宽度调整为10 mm时,可以使产品通过临界电流试验。在此基础上进一步修改,最终使产品达到其他性能指标要求。
针对高压电池组单体电压测量中存在的共模电压高的问题,提出一种使用INA117为采样芯片的采样电路。在详细介绍INA117特性的基础上,完成采样电路的设计。对每节蓄电池组的漏电流进行理论计算,并通过增加均衡电阻的方式增加单体一致性,成功解决了某卫星用70 V蓄电池管理系统单体电压相差较大的问题,达到了长期使用或贮存的目的。所提每节蓄电池组的漏电流计算公式为后续其他高压电池管理系统产品的设计提供了理论依据,提高了产品可靠性,减少了设计时间。
目前,新能源接入比例的持续增加,使得电网调频需求日益增长。为充分挖掘电池储能系统(BESS)在提升传统火电机组调频性能方面的应用潜力,提出一种针对长时间运行系统调频指标优化的分段式控制策略及荷电状态(SOC)维护策略。所提策略与传统差额控制策略以及机组历史综合调频性能指标k的对比分析结果显示,在全天超20 h的运行时长条件下,所提策略的综合调频性能指标依旧能达到2.0以上,明显优于火电机组单独调频的0.8以及传统差额控制策略的1.2,验证了所提控制策略的有效性,对后续的工程实践具有重要的借鉴意义。
