当期目录

2022年 第11期    刊出日期：2022-11-30

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综述

新型低压直流断路器研究综述

成达, 张蓬鹤, 熊素琴, 李求洋, 张照资, 高偲智

2022(11):  1-8.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.001

摘要 ( 380 )   HTML ( 21)   PDF (1138KB) ( 527 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

低压直流系统的快速发展,对传统断路器的开断性能提出了更高的要求,电力电子器件的使用为直流断路器的发展提供了新的思路。综述目前两种新型直流断路器的发展现状,从电路拓扑结构和电力电子器件特性对纯固态断路器进行概述,而对混合式断路器的总结主要立足零电压和零电流两种不同的换流方式,最后指出未来新型直流断路器在控制策略、模块集成、开断性能和模型仿真4个方面的发展前景,为新型直流断路器的发展提供有用的参考。

研究与分析

永磁回路返回式磁系统特点及其应用

刘桂林, 谢勇, 梁慧敏, 柯章弘达, 谢沅皓, 蔡昭文

2022(11):  9-13.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.002

摘要 ( 194 )   HTML ( 4)   PDF (1676KB) ( 163 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对永磁回路返回式磁系统,从磁压和磁通角度对其典型结构、等效磁路及数学模型进行综合分析,得到其主要特点。基于传统拍合式磁系统,构建新型永磁回路返回式磁系统,从磁通角度分析工作原理,构建有限元仿真模型,得到吸力特性。最后,通过吸反力特性配合对新型永磁回路返回式磁系统结构进行仿真验证,从而拓展其应用领域,满足用户关于降低吸合电压、提高释放电压的需求。

真空断路器操动机构动力学仿真及推杆疲劳寿命分析

吴淑窈, 马少华

2022(11):  14-18.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.003

摘要 ( 276 )   HTML ( 1)   PDF (2306KB) ( 250 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了分析断路器电磁操动机构推杆的疲劳寿命特性,针对某型真空断路器电磁操动机构,建立刚柔混合动力学模型;考虑冲击、接触、柔性等因素,利用ADAMS软件,对推杆在分、合闸过程中的受力情况进行仿真研究,并获得其载荷谱。根据推杆的载荷谱,利用Ansys Workbench软件与nCode软件联合仿真,获得其应力分布以及疲劳寿命等情况。分析方法和结果可为断路器电磁操动机构的研究和优化设计提供理论指导和参考依据。

变电站巡检机器人无线充电系统耦合机构优化分析

陈炜智, 肖静, 欧阳进, 陈绍南, 葛灿

2022(11):  19-25.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.004

摘要 ( 173 )   HTML ( 4)   PDF (2317KB) ( 118 )  

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针对变电站巡检机器人无线充电系统实际需求,提出了多中继无线电能传输方案。基于其耦合机构优化问题,建立系统模型,推导系统效率表达式;结合平面螺旋线圈的内阻与互感公式,得到多中继WPT系统效率关于线圈匝数、线圈半径、线圈位置的关系。同时选取双中继WPT系统为例,分析系统效率关于耦合机构的变化规律,并在变负载条件下得到了一般耦合机构优化方法。最后,搭建实验平台,验证了所提优化方法的正确性和有效性。

基于阻抗矢量算法的LLC变换器优化设计

戴训江, 胡学刚, 王建涛

2022(11):  26-31.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.005

摘要 ( 226 )   HTML ( 2)   PDF (1485KB) ( 152 )  

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针对变频控制的 LLC 谐振变换器,提出一种基于阻抗矢量算法的电路参数优化设计方法。首先简单推导半桥 LLC增益的数学模型;其次构建基于边界条件的谐振腔输入阻抗数学模型,通过增益倒数的矢量图,推导计算谐振腔参数的数学表达式,并基于能量函数的最小值目标得出最小开关频率。最后,基于MATHCAD的数学计算和Simplis的仿真模型,以及样机的试验测试,验证所提优化算法的有效性,为LLC变换器的优化设计和工程化设计提供新颖和简便的解决思路。

一种反激电路共模噪声抑制方法

肖健, 林维明, 张亮亮, 萧展涛

2022(11):  32-38.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.006

摘要 ( 254 )   HTML ( 1)   PDF (1861KB) ( 182 )  

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为改善反激变换器的EMI特性,在分析其变压器寄生电容模型的基础上,对变压器上的共模噪声进行开关周期的分解,得出共模噪声的产生和传递机理,提出两种利用绕组平衡共模噪声的方法。根据所提方法,得到平衡共模噪声的最佳绕组匝数,平衡流过变压器寄生电容上的共模噪声,改善电路的EMI特性。最后利用1台40 W反激LED驱动电源进行实验,给出样机的EMI特性曲线,验证了所提方法的有效性。

系统检测与保护

直流微电网短路故障电流保护装置研究

臧卫, 令狐绍江, 葛世伟

2022(11):  39-45.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.007

摘要 ( 225 )   HTML ( 2)   PDF (1244KB) ( 201 )  

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直流微电网因其高效、更容易将分布式能源集成到公共总线等优点,正受到越来越多的关注;同时,直流系统因其自身特点,发生短路故障电流时,故障更难排除。首先分析了直流微电网短路故障电流的特点,并根据短路故障电流的特点,围绕目前直流微电网的4种主要保护装置:熔断器、机械式直流断路器、固态断路器以及混合式直流断路器的最新研究进展进行了归纳。重点分析了各种保护装置的特点、存在的问题,以及专家学者为了应对这些问题所提出的解决方案。

光伏系统直流故障电弧特性与检测装置研究

高汉林, 许峰, 张涵

2022(11):  46-53.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.008

摘要 ( 306 )   HTML ( 7)   PDF (2065KB) ( 299 )  

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为避免故障电弧造成的危害,概述了国内外直流故障电弧相关标准及检测方法、产品,并分析方法及产品优缺点。讨论了光伏阵列时变性、逆变器开关噪声等系统因素对故障电弧检测的干扰,基于MATLAB仿真平台研究了故障电弧特性,利用时频变换方法提取特征,获取特征量。最终以研制的一款工程样机在额定电压375 V场景中进行测试。为明确检测算法是否能避免开关噪声的干扰,在DC/DC故障电弧、逆变器负载故障电弧、逆变器负载正常启动3种条件下进行测试,结果表明所研制样机具有快速、准确切除故障的良好性能,切断故障所需时间约0.85 s,符合UL 1699B标准。

基于相电流稳态突变量的单相接地故障定位研究

周万鹏, 郭彦宏, 罗嘉良, 张利敏, 李彪, 肖少华

2022(11):  54-58.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.009

摘要 ( 193 )   HTML ( 4)   PDF (1372KB) ( 191 )  

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大部分配电网单相接地故障定位是通过检测、计算零序电流来实现,需要增加相应硬件设备,在已经实现配电自动化改造区域改造困难,提出一种基于三相相电流稳态突变量分析的小电流单相接地故障定位方法。依据接地故障发生前后三相电流的绝对突变量,设置判据实现故障区段定位,MATLAB仿真结果及工程应用验证所提方法的可行性。所提方法可以在主站侧远方定位,计算简单,降低了配电网接地故障定位的复杂度。

基于故障概率指标的电力变压器故障诊断及决策分析

夏梦, 王慧, 庄汝学, 赵凌骏, 姚浩威, 耿莲

2022(11):  59-62.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.010

摘要 ( 202 )   HTML ( 4)   PDF (1868KB) ( 133 )  

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变压器过载高风险运行时,诊断和决策不及时会危害变压器设备安全,造成经济损失。针对变压器过载运行场景,提出一种变压器实时故障风险诊断及决策方法。基于Arrhenius理论,计算变压器寿命损耗率及故障概率,根据风险规避指数辅助运维人员合理制定变压器运行检修方案。通过某实际变压器设备运行数据模拟过载场景,证明所提方法的有效性。

基于Weibull分布与迭代极大似然估计法的继电保护装置可靠性评估

王晶晶, 孙志绚

2022(11):  63-68.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.011

摘要 ( 203 )   HTML ( 3)   PDF (1710KB) ( 155 )  

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针对小样本、截尾数据条件下的继电保护装置可靠性评估问题,提出了一种基于两参数Weibull分布的迭代极大似然估计法。收集继电保护装置现场运行数据,应用两参数Weibull分布对其进行可靠性建模,使用迭代极大似然估计法估计Weibull分布模型参数,得出继电保护装置寿命分布的可靠度函数、累积故障分布函数、故障密度函数与故障率函数。通过仿真试验,结果表明所提方法计算的继电保护装置可靠性指标与实际工程应用经验值基本一致,具有较高的准确性与实用性。

柔性直流配电网VSC换流器控保系统接口设计

陈锐, 董华梁, 曾杰, 滕林阳, 何青连, 黄孟俊

2022(11):  69-73.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.012

摘要 ( 167 )   HTML ( 3)   PDF (1555KB) ( 141 )  

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结合柔性直流配网换流器控制保护系统的架构,提出了适用于柔性直流配电网的电压源换流器(VSC)控保系统接口设计方案。描述了换流器控制保护、阀控单元以及功率子模块各部分功能,并详细介绍了半桥功率子模块的拓扑架构;对每个层级间的物理层方式以及具体的通讯内容进行了阐述,包括换流器控制保护和阀控单元、阀控单元和功率子模块中控板的上下行通讯内容,并对中控板上传的子模块状态信息进行了详细定义。研究结果为工程化应用提供了参考和借鉴价值。

基于改进Mayr模型与Comsol的串联故障电弧研究与火灾风险评估

聂云良, 赵宇, 李瑞

2022(11):  74-80.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.013

摘要 ( 364 )   HTML ( 2)   PDF (1870KB) ( 399 )  

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为研究交流串联故障电弧引发的火灾风险,根据GB 14287.4—2014搭建物理实验平台,得到典型的交流串联故障电弧电流波形。基于改进Mayr电弧模型与Comsol软件,建立交流串联故障电弧简化模型,仿真得到的电流波形与实验结果具有较好的吻合度。根据仿真模型,得到故障电弧发展过程中的温度变化规律;并针对不同负载电流、不同室内通风情况对故障电弧引起的火灾风险进行定量评估。结果表明,随着负载电流的增大与室内空气流速的减弱,故障电弧所引发的火灾风险会明显增加。

应用

格库铁路沿线电网电压不平衡及治理研究

王利超, 于永军, 祁晓笑, 李德存, 肖仕武, 李小沛, 马宏

2022(11):  81-86.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.014

摘要 ( 198 )   HTML ( 2)   PDF (1626KB) ( 151 )  

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格库铁路通车后因其非线性、不对称冲击负荷的性质,导致沿线电网三相电压严重不平衡,附近企业无法正常生产运行。利用不平衡功率的波动特性推导变压器低压三角形等效补偿计算方法,通过单机无穷大模型验证其可行性;并首次采用将变电站多条线路、不同电压等级负序不平衡功率集中治理的方案,搭建格库铁路沿线电网PSCAD仿真模型,结合格库铁路实际运行工况和电网特点给出治理建议,对实际工程具有指导意义。