收藏本站
《大连理工大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于电子操动的快速直流断路器的研究

董恩源  
【摘要】:近年来,直流电力系统在世界各国得到了普遍发展,尤其在城市轻轨、地铁以及船舶等处应用更多。传统的高压直流输电工程都是二终端的传输方式,系统一般通过换流器或逆变器的控制便可消除故障电流,或者在交流侧分断故障电流。为了增加直流输电的灵活性,人们希望采用多终端的直流输电系统,直流断路器成为直流电力系统的“瓶颈”问题。 为了实现直流的短路开断,本文采用电流转移原理,提出了断路器的新型结构,即应用一个机构同步操作连在一个杠杆上的两个真空灭弧室,实现了主电路分闸与转移电流投入的同步操作,不但动作迅速、工作可靠,同时满足了在要求的开距下投入转移电流,投入时间精确。为直流电力系统的进一步发展提供了一个新的解决方案。 本研究的电流转移是在主、次两个灭弧室中完成的。在主灭弧室上并联一个由预充电的电容器和电感组成的电流转移回路,当线路中发生故障时,主灭弧室分断,同时,次灭弧室关合,使转移回路接入系统中,在电容器、电感与主灭弧室电弧间形成振荡电流。此电流叠加到故障电流上,强迫其过零,从而为主灭弧室提供良好的开断机会。本文把电流转移过程分为三个阶段:1.短路故障发生,主灭弧室分闸;2.次灭弧室关合,转移电流投入,并强迫故障电流过零;3.过零后,主灭弧室中电弧熄灭,系统对转移电容充电。给出了每个阶段的数学表达式,分别对它们进行了电路仿真,并对仿真结果进行了分析。对线路电感对电容残压值的影响进行了分析,并提出了快速开断剩余电流的方法。 在直流真空断路器系统设计中,本文首先提出了电子操动的概念,并以永磁操动机构为例分析了电子操动的精度和可靠度。直流真空断路器的控制和故障数据的采集、判断是由单片机智能测控系统来完成的,采用电流瞬时值(△I)和电流变化率(di/dt)相结合进行比较的办法,判断出故障的发生,并输出指令对断路器进行精确地控制。 针对直流断路器的特殊需求,本文对两种快速操动机构进行了磁场分析和设计。对永磁机构的工作过程进行了动态分析并对其进行了数学建模,给出了状态微分方程组的求解,应用四阶龙格库塔法进行了仿真计算,并与实验结果进行了对比,表明仿真计算是可信的,可以指导永磁机构的设计。同时,应用电弧模型进行了转移过程中的最佳开距分析和触头最低初分速度设计。 最后,本研究利用LC振荡回路模拟直流短路故障,对新型直流断路器样机进行了开断实验,最大实验电流达到20kA。从实验结果可以看出,应用电流转移原理的直流断路器,首先要保证分断时间与投入反电流的时间配合精确;其次,要保 大连理工大学博士学位论文 基于电子操动的快速直流断路器的研究 证在分断时,转移电流足够大,使得电弧电流充分过零,可增加转移回路电容器 的充电电压值或增加电容量,以保证一定的冗余系数(K习.5)。 关键词:直流输电新型直流断路器电流转移原理最佳开距电子操动 永磁机构涡流斥力机构智能测控系统
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TM561

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 田鹏;一种永磁保持式新型高速斥力机构的研究[D];大连理工大学;2011年
2 陈跃;全电压合成关合试验快速关合开关的研究[D];大连理工大学;2006年
3 李博;高速斥力机构及故障电流快速监控装置的研究[D];大连理工大学;2006年
4 张可飞;实验室合成回路试验系统的智能运行与监测[D];大连理工大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 付万安,宋宝韫;高压断路器永磁操动机构的研究[J];中国电机工程学报;2000年08期
2 赵中原,方志,邱毓昌,王建生,于永明,马振军;高压直流换流站技术现状与发展[J];中国电力;2002年03期
3 刘国云;葛洲坝换流站直流断路器的原理及改进[J];中国电力;1995年04期
4 孙业武;金属氧化物避雷器限制10kV电容器组操作过电压的研究[J];中国电力;1995年05期
5 卓乐友,陈巩,刘百震,南寅;低压直流断路器的性能和应用[J];中国电力;1998年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨超珍;吴春笃;陈翠英;储金宇;;静电喷雾电晕充电特性研究[J];排灌机械;2006年01期
2 汪佳斌,唐宝乾,杨银发;飞轮式永磁发电机电磁计算的若干问题[J];汽车电器;1988年04期
3 李光友,王秀和,孟传富;皮带轮式永磁交流发电机的设计[J];汽车电器;1993年01期
4 王晓友;陈娟;;齿轮接触非线性有限元分析[J];汽车零部件;2012年02期
5 司广甫;;工程机械电机工作原理及其线控技术[J];青春岁月;2012年10期
6 黄海波;孙宝寿;刘军;俞国强;庞小彬;;合模机机架的有限元分析[J];轻工机械;2008年02期
7 李斌斌;张亚新;石传美;;基于有限元法的压力容器壁厚优化[J];轻工机械;2009年06期
8 王成,陈武柱,彭云,包刚,田志凌;激光焊接等离子体简化电流模型及应用[J];清华大学学报(自然科学版);2002年04期
9 黄浩,柴建云,姜忠良,陈秀云;钕铁硼稀土永磁材料交流失磁[J];清华大学学报(自然科学版);2004年06期
10 陶果,邱阿瑞,柴建云,肖曦;永磁同步伺服电动机的磁场分析与参数计算[J];清华大学学报(自然科学版);2004年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王应海;张好明;丁慎平;;新型永磁同步电机的计算机辅助设计及实验研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 冯智睿;张恩龙;;隔膜泵曲轴的参数化有限元分析[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
3 张国红;崔纳新;樊娟娟;;电动汽车锂离子电池管理系统设计[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
4 肖如晶;杨向宇;林清华;;新型双转子永磁同步电机的仿真与特性分析[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
5 尤文艳;金鹏;肖力;;基于HCNR201的电池电压采集系统中隔离电路的设计[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
6 陈树勋;汤勇;应鸿烈;白斌;王素暖;;后装式压缩垃圾车结构的有限元分析[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
7 陈必华;焦宗夏;李洋;;双余度多轮防滑刹车系统设计与实现[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
8 高殿荣;张大杰;温茂森;刘金慧;;永磁同步驱动轴向柱塞液压电机泵电磁场研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
9 刘棣斐;唐志勇;裴忠才;彭军;;气动电磁换向阀恒定应力加速寿命试验[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
10 唐飞熊;秦大同;陈亮;;风电齿轮箱随机输入载荷的处理方法[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王旭强;圆筒型永磁直线同步电机电磁性能及温度场研究[D];河南理工大学;2010年
2 刘经纬;基于DSP的VS1-12/M型永磁真空断路器同步控制系统的研究[D];河南理工大学;2010年
3 秦风;辉光放电触发赝火花开关特性研究[D];中国工程物理研究院;2010年
4 郑珊珊;带流量稳定器的先导式比例减压阀设计研究与特性分析[D];山东科技大学;2010年
5 陈成;大气压等离子体在处理废气方面的应用与研究[D];长春理工大学;2010年
6 胡海燕;等离子体喷涂射流的数值模拟[D];浙江理工大学;2010年
7 胡艳涛;轴承滚子电化学机械加工技术研究[D];大连理工大学;2010年
8 刘罡;长行程新型磁力操动机构的研究[D];大连理工大学;2010年
9 于馨;Spar平台涡激运动对立管的动响应及疲劳分析[D];大连理工大学;2010年
10 乔磊;分布式数字化故障录波装置的研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王弘滨;;RCM维修管理模式及其在车用柴油机维修中的应用[J];设备管理与维修;2009年01期
2 何廷文;;牵引供电系统可靠性分析[J];水电能源科学;2009年03期
3 王立军,王胜辉,徐建源;高压断路器合成试验计算机测控系统[J];沈阳电力高等专科学校学报;2001年02期
4 高会军,林莘,蔡志远;永磁操动机构磁场计算及动特性分析[J];沈阳工业大学学报;2000年06期
5 李妍;关于无功功率和功率因数探讨[J];沈阳工业大学学报;2001年S1期
6 郎云,崔文军,徐建源,王尔智;合成回路试验中微机控制与信号检测系统[J];沈阳工业大学学报;1997年01期
7 别碧勇;;轨道交通UPS集中供电系统的RAMS研究[J];铁道标准设计;2010年06期
8 万毅;邓斌;李会杰;田志军;柯坚;;基于FTA的接触网系统可靠性研究[J];铁道工程学报;2005年06期
9 孙建明;颜秋容;;高速铁路10kV电力系统RAMS定量评估研究[J];铁道工程学报;2008年10期
10 张学政;李西岐;;牵引供电综合自动化系统的改进探讨[J];铁道机车车辆;2007年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姚谦;直流输电控制和保护系统的脉冲发生器的研究[D];华北电力(北京)大学;2002年
2 李利;配永磁机构真空断路器测控系统及其同步关合技术的研究[D];沈阳工业大学;2002年
3 杜广波;新型结构的直流断路器及其测控系统的研究[D];大连理工大学;2004年
4 杨楠;10kV电流/电压组合式传感器的研制[D];大连理工大学;2005年
5 刘金慧;高压大电流开关试验系统的研究[D];大连理工大学;2005年
6 柏兴林;三级重接型电磁发射测控单元的设计与实现[D];大连理工大学;2005年
7 吕一农;以可靠性为中心的维修(RCM)在电力系统中的应用研究[D];浙江大学;2005年
8 李博;高速斥力机构及故障电流快速监控装置的研究[D];大连理工大学;2006年
9 林飞;牵引供电系统可靠性指标体系与可靠性分析[D];西南交通大学;2006年
10 梁大为;同频同播系统组网实现技术的研究[D];天津大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 汪玉凤;王静;许晓禹;费翔;;基于相控投切技术的无功补偿装置[J];计算机系统应用;2013年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨中卿;电力变压器选相投切技术研究[D];大连理工大学;2010年
2 刘罡;长行程新型磁力操动机构的研究[D];大连理工大学;2010年
3 刘忠伟;选相投切特高压线路抑制操作过电压研究[D];大连理工大学;2010年
4 任海洲;高压断路器全电压关合试验研究[D];北京交通大学;2011年
5 李川;一种新型智能低压无功补偿装置的设计[D];西华大学;2011年
6 刘芳芳;矿井电网中MSC动态无功补偿系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
7 郑秋辰;基于Labview与PLC的合成回路试验系统智能化研究[D];大连理工大学;2011年
8 胡楠;并联电抗器选相投切技术研究[D];大连理工大学;2011年
9 程悦;基于神经网络的传输线故障识别方法研究[D];大连理工大学;2011年
10 田鹏;一种永磁保持式新型高速斥力机构的研究[D];大连理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 郎云,崔文军,徐建源,王尔智;合成回路试验中微机控制与信号检测系统[J];沈阳工业大学学报;1997年01期
2 魏明,刘尚合,武占成,陈亚洲;ESD模拟器电流校验研究[J];仪表技术与传感器;1999年03期
3 张节容,徐国政;地线转移用高压直流断路器的初步设计[J];中国电机工程学报;1993年S1期
4 马志瀛,陈晓宁,徐黎明,苏方春;超高压SF_6断路器的智能操作[J];中国电机工程学报;1999年07期
5 徐丙垠;张荣伟;薛永端;;电力系统直流接地点的探测新技术[J];中国电力;1993年07期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周志刚,胡生旺,潘延安,董晖;一种新型电气化铁道交流高压真空断路器[J];电气化铁道;2003年06期
2 雷颖,牟京卫,游一民;补偿电容器组同步开关控制器的研制[J];高压电器;2004年06期
3 张健,王克成,李鹏;一种新型的真空断路器控制电路的设计[J];电力建设;2005年05期
4 靳小红,林莘;新型智能低压断路器[J];电气时代;2005年07期
5 游一民 ,马如海 ,刘向军;中压电器设备的现状与发展[J];电气时代;2005年01期
6 张健,王克成,李鹏;一种新型真空断路器控制电路的设计与分析[J];华北电力技术;2005年06期
7 黄志坚;;永磁机构真空断路器应用综述[J];广东输电与变电技术;2009年04期
8 王兴昌;ZN72-40.5/D型真空断路器[J];高压电器;2003年03期
9 郭渭彬;天广直流输电工程建设进展情况报导[J];广东电力;1997年02期
10 尹克宁;日本直流输电的现状、技术水平与发展趋向[J];电力系统自动化;1984年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 房金兰;;直流输电用电力电容器[A];二○○三年电力电容器学会论文集[C];2003年
2 刘冲;;永磁机构在煤矿中高压配电系统的应用[A];第18届全国煤矿自动化与信息化学术会议论文集[C];2008年
3 谭自付;;真空开关的现状和发展方向[A];云南电力装备制造业振兴与创新论坛论文集[C];2007年
4 邹积岩;丛吉远;董恩源;;真空开关的永磁机构与电子操动[A];第五届全国智能化电器及应用研讨会论文汇编[C];2001年
5 曾闻;陈德桂;李兴文;曹五顺;;一种分析永磁操动机构动态特性的方法[A];第一届电器装备及其智能化学术会议论文集[C];2007年
6 潘晨曦;荣命哲;刘懿莹;;新型永磁机构接触器控制器的研制[A];第一届电器装备及其智能化学术会议论文集[C];2007年
7 骆虎;游一民;陈德桂;孙志强;于文瑛;;永磁机构的优化——采用ADAMS动力学分析软件与电磁系统的耦合[A];第一届电器装备及其智能化学术会议论文集[C];2007年
8 李立浧;;直流输电技术在我国电网发展中的作用[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
9 薛兆强;徐建源;翁光辉;;断路器同步关合技术的研究[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(下)[C];2003年
10 李鑫;杨桢;;新型高压真空断路器智能控制装置的研究[A];第一届电器装备及其智能化学术会议论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 瞿剑;我国掌握柔性直流输电核心技术[N];科技日报;2011年
2 本报记者 孟祥路;亚洲首条柔性直流输电示范工程运行[N];中国能源报;2011年
3 记者 赵维光;亚洲首条柔性直流输电线沪上投运[N];文汇报;2011年
4 本报记者 杨娜;柔性直流输电设备实现国产化[N];中国电力报;2011年
5 李想;亚洲首条柔性直流输电示范工程投入运行[N];中国工业报;2011年
6 记者 林海宇;亚洲首项柔性直流输电示范工程投运[N];国家电网报;2011年
7 张胜;永大集团:引领电气产业的发展潮流[N];中国企业报;2011年
8 记者 董庆森;云广直流输电首次800千伏升压成功[N];经济日报;2009年
9 郭丽平 方晓燕 果岩;我国成功建立特高压直流输电标准体系[N];中国工业报;2010年
10 中机国际工程咨询设计总院 陈宗器;直流输电设备渴望走出严冬[N];中国机电日报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董恩源;基于电子操动的快速直流断路器的研究[D];大连理工大学;2004年
2 张诚;三峡直流输电系统谐波对电站电气设备运行状态影响的仿真研究[D];重庆大学;2003年
3 张翌晖;全控直流输电新型拓扑方案探索性研究[D];华中科技大学;2011年
4 刘向东;24kV永磁机构真空断路器关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
5 朱学贵;高压永磁机构的理论研究与设计[D];北京交通大学;2008年
6 尚荣艳;新型换流变压器及其滤波系统对直流输电换相的影响研究[D];湖南大学;2008年
7 郑祥;新型大电流开关的设计理论与应用研究[D];大连理工大学;2009年
8 王茂海;基于广域测量信号的直流输电系统非线性调制策略研究[D];清华大学;2005年
9 尹明;基于VSC-HVDC的风电场联网技术研究[D];华北电力大学(河北);2008年
10 李季;滤波换相换流器及其对直流输电系统稳定性影响分析[D];湖南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏洪超;面向智能电网的永磁机构通用控制器的研制[D];中南大学;2011年
2 刘昊;柔性直流输电系统仿真[D];山东大学;2010年
3 马钧;高压真空断路器双稳态永磁机构智能控制技术的研究[D];中南大学;2004年
4 张钢岭;改善永磁接触器动态分断过程的方法研究[D];山东科技大学;2010年
5 李银辉;柔性直流输电在城市电网中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2010年
6 丁一平;柔性直流输电技术在风电并网中的应用研究[D];长沙理工大学;2012年
7 项诚来;基于柔性直流中级联型模块化多电平换流器控制技术研究[D];北京交通大学;2012年
8 王伟;柔性直流输电技术在风电并网中的应用研究[D];沈阳理工大学;2012年
9 鞠海林;12kV真空断路器永磁机构的改进研究[D];沈阳工业大学;2012年
10 杜广波;新型结构的直流断路器及其测控系统的研究[D];大连理工大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026