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《大连理工大学》 2006年
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真空开关的选相控制及其应用研究

丁富华  
【摘要】:选相控制开关又称同步开关或相控开关,其实质就是根据不同的负载特性,控制开关在电压或电流最有利的相位(电角度)完成合闸或分闸,以主动消除开关过程所产生的涌流和过电压等电磁暂态效应,或提高开关的开断能力,是当前国内外开关智能化的前沿课题之一。本论文以真空开关选相投切电容器组为重点,以消除开关过程所产生的涌流和过电压等电磁暂态效应为出发点和目的,从选相投切技术的相关理论、基于DSP的永磁机构真空开关选相投切系统的设计与实现、基于相控真空开关的智能无功补偿装置、样机功能系统试验、选相投切空载变压器等几个方面展开论述,为相控真空开关在国内的进一步研究与推广提供了参考与支持。 无功补偿电容器组的选相投切是当前选相控制真空开关的主要应用领域,本文根据投切电容器组的暂态过程分析,首先提出了不同连接方式下电容器组的选相投切策略。相控真空开关对操动机构机械特性、灭弧室电气特性及测控系统有特殊要求,而高压领域的预击穿现象和动作时间偏差会导致实际投切相位偏离预设相位,从而降低选相投切的功效,为此本文进一步推导出不同关合系数与机械分散性条件下的最佳关合相位与最大关合电压计算公式。此外,文中还从开关暂态过程、选相控制策略和使用效果等方面阐述了选相投切技术在空载输电线路、并联电抗器、空载变压器等不同领域的应用状况。 双稳态永磁机构结构简单、动作稳定可靠,其出力特性能与真空开关良好匹配,在中压领域得到越来越广泛的应用。相控真空开关采用分相独立操动的双稳态永磁机构,其操作电源为由大功率电力电子器件控制的储能电容器,操动精度可达微秒量级。采用双次线性插值法与多元线性回归法从软件上动态补偿操作电源的电压、环境温度等对永磁机构动作时间的影响,可提高开关的控制精度与稳定性。测试结果表明补偿后的永磁机构合分闸相位的控制偏差平均值小于0.4ms,很好地满足了相控开关的基本要求。 近年发展起来的数字信号处理器(DSP)是实现选相控制系统的理想核心器件。本研究的选相控制系统设计包括:基于TMS320LF2407A型DSP的软硬件结构:采用64阶FIR数字滤波器提取参考零点,通过软件自适应同步采样技术与FFT变换计算电网参数,针对不同的选相控制策略编写了相应的延时子程序以供调用等。电网频率波动会对参考零点提取带来一定的同步误差,文中采用IZC算法实时跟踪电网频率,选用14位高精度A/D转换芯片MAX125,可把控制精度提高到0.1ms以上。 10kV变电站常安装并联电容器组作为无功补偿设备,以降低有功损耗并改善电能质量。本文针对当前无功补偿装置的不足,设计了基于相控真空开关的新型智能无功补偿装置。该装置综合考虑电网功率因数和母线电压的变化,分组选相投切无功补偿电容
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM564

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 汪玉凤;李健;孙宝;;基于DSP2812相控投切技术的无功补偿系统的研究[J];电气传动;2011年12期
2 汪玉凤;刘芳芳;薛建清;;针对矿井电网的机械投切电容器组动态无功补偿控制系统的设计[J];电网技术;2011年08期
3 何妍;陈轩恕;刘飞;许晶;邱进;张瑚;;智能真空开关投切不同负载控制策略研究[J];高压电器;2011年10期
4 刘丹;李健;刘翘楚;汪玉凤;;基于相控投切技术的无功补偿系统设计[J];工矿自动化;2012年03期
5 王彦文;张艳平;葛标;王文涛;江志武;;3300V矿用隔爆型无功自动补偿装置投切相位的分析研究[J];煤矿机电;2012年03期
6 方春恩;梁鸣华;庞力;李伟;任晓;张彼德;;断路器相控开断短路电流智能控制装置研究[J];电力系统保护与控制;2012年23期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄智慧;短路故障的相控开断及在光控真空模块中的应用研究[D];大连理工大学;2012年
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
3 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
4 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
5 胡楠;并联电抗器选相投切技术研究[D];大连理工大学;2011年
6 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
7 史建博;光控模块式真空断路器选相控制系统的设计[D];大连理工大学;2011年
8 于忠前;并联电容器组相控投切技术研究[D];大连理工大学;2007年
9 魏明;基于PWM的同步开关自适应反馈控制系统研究[D];西华大学;2008年
10 杜金婷;永磁真空断路器同步控制技术的研究与实现[D];北京交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2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 方春恩;同步真空开关的相关理论及其应用研究[D];大连理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 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
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董恩源,卜连繁;新型直流断路器及其快速故障监测系统的研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2004年01期
2 黄凤娟;;锁相环CD4046在电动机转速测量装置中的应用[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2007年06期
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7 郭蕾,高仕斌,陈小川;阻抗匹配平衡变压器的暂态仿真研究[J];变压器;2005年09期
8 郝文斌;李群湛;苏宏升;郑勇康;;基于支持向量机的磁化曲线拟合新方法[J];变压器;2006年07期
9 郝文斌;李群湛;王德林;马庆安;;基于电磁暂态三相三柱变压器内部故障仿真模型的研究[J];变压器;2007年07期
10 黄金;方春恩;李天辉;王凤翔;;计及剩磁的变压器励磁涌流的仿真研究[J];变压器;2009年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 苑舜;徐家贺;于力;;大容量真空断路器永磁操动机构的研究[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
2 王磊;赵现平;孙伟忠;;35kV电抗器切除过电压仿真分析研究[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
3 卢芸;林莘;;高压断路器新型永磁操动机构特性分析[A];全国电工理论与新技术学术年会(CTEE'2001)论文集[C];2001年
4 吕俪婷;罗建;黄正炫;欧祖国;;电力变压器对称励磁涌流的仿真研究[A];2006中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集[C];2006年
5 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
6 林莘;徐建源;高会军;;永磁操动机构动态特性计算与分析[A];第五届全国智能化电器及应用研讨会论文汇编[C];2001年
7 廖敏夫;邹积岩;段雄英;;串联式真空开关开断能力的探讨[A];第五届全国智能化电器及应用研讨会论文汇编[C];2001年
8 陈德桂;;监控与提高电力质量的新型智能化电器[A];第五届全国智能化电器及应用研讨会会议论文集[C];2001年
9 李利;徐建源;;同步关合控制的研究[A];第五届全国智能化电器及应用研讨会会议论文集[C];2001年
10 林在荣;;电子式零投切接触器在无功补偿中的应用[A];二○○三年电力电容器学会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 易吉良;基于S变换的电能质量扰动分析[D];湖南大学;2010年
2 全惠敏;电能质量相关信号的S变换检测算法及应用研究[D];湖南大学;2010年
3 陈国志;电力谐波和间谐波参数估计算法研究[D];浙江大学;2010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 卢西伟;城市轨道交通能馈式牵引供电系统可靠性、疲劳损伤评估及维护维修方法研究[D];北京交通大学;2011年
6 王小华;基于神经网络的数字滤波器设计及谐波检测理论与方法研究[D];湖南大学;2009年
7 江亚群;电能质量参数检测算法的研究[D];湖南大学;2009年
8 童悦;电流互感器在线校验关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
9 邢敬娓;混合磁路永磁变速器的解析模型与参数特性研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
10 王冠;特高压半波长输电技术的若干关键问题研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 陈铭明;电力间谐波的特性及抑制技术研究[D];大连理工大学;2010年
3 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
4 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
5 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
6 陈明帆;真空开关操动智能自适应控制的研究[D];大连理工大学;2010年
7 李朋;电磁操动机构电磁缓冲技术的实验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 王海潮;永磁操动机构真空断路器新型智能控制器的研究与实现[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 马岩;配电网络电量参数监测终端研究[D];大连海事大学;2010年
10 袁珂;光数字化变电站综合自动化控制系统的优化设计[D];南昌大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王凯;李庆民;;电力系统相控开关技术及其应用[J];安徽电力;2004年04期
2 张美娟,辛成山,杨俊乾;并联电容器投入瞬态过程及限制方法[J];北方交通大学学报;1998年04期
3 何计谋;祝嘉喜;李晓峰;;特高压避雷器的探讨[J];电瓷避雷器;2006年01期
4 欧阳森,王建华,耿英三,宋政湘,陈德桂,张桂青;基于小波和神经网络的电能质量辨识方法[J];电工电能新技术;2003年03期
5 游一民,陈德桂,孙志强,张敬菽;基于动态分析的永磁机构最佳设计参数的选择[J];电工电能新技术;2004年01期
6 章剑光,周浩,项灿芳;基于Super SAB神经网络算法的主变压器故障诊断模型[J];电工技术学报;2004年07期
7 方春恩;王佳颖;邹积岩;;并联电容器组同步关合最佳目标相位的确定[J];电工技术学报;2006年01期
8 刘俊;马志瀛;闫静;涂煜;栾乐;;基于改进梯度校正法的短路电流在线实时计算[J];电工技术学报;2007年10期
9 王季梅;真空开关与SF_6开关优越性的对比分析[J];电工技术杂志;1992年05期
10 刘乾业;并联电抗器在电力系统中的应用[J];电工技术杂志;1994年06期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 程利军;微机继电保护装置电磁兼容研究[D];华北电力(北京)大学;2001年
2 廖敏夫;基于光控模块的多断口真空开关研究[D];大连理工大学;2004年
3 方春恩;同步真空开关的相关理论及其应用研究[D];大连理工大学;2004年
4 李斌;特高压输电线路过电压及保护与控制系统的研究[D];天津大学;2004年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 盛鹍;750kV输电线保护及重合闸动作与过电压的抑制[D];天津大学;2004年
3 陈艳宝;谐波和无功补偿技术及其在牵引供电系统中的应用[D];西南交通大学;2004年
4 杨红静;变电站过电压在线监测及变压器绝缘状态安全分析[D];西华大学;2006年
5 贺勋;变压器涌流问题的研究[D];昆明理工大学;2006年
6 李文清;基于DSP的中低压电容器组保护算法的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
7 陈杰;基于DSP的永磁机构相控开关测控系统研究[D];西北工业大学;2007年
8 邓彦国;智能低压无功补偿装置的研制[D];北京交通大学;2007年
9 夏春水;10kV线路自动无功补偿控制系统的设计与实现[D];兰州大学;2007年
10 唐博;DSP选相位关合控制技术在投空载变压器中的研究[D];西南交通大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 何妍;陈轩恕;刘飞;许晶;邱进;张瑚;;智能真空开关投切不同负载控制策略研究[J];高压电器;2011年10期
2 魏林;;基于智能电容器的新式无功补偿系统的应用研究[J];电工技术;2012年08期
3 周晓华;叶洪涛;王荔芳;刘胜永;袁海英;;一种基于生物智能控制的静止无功补偿器控制系统[J];工矿自动化;2012年08期
4 王彦文;王文涛;江志武;白树斌;张艳平;;基于MATLAB的电容器组的投切相位分析[J];煤炭工程;2012年10期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄智慧;短路故障的相控开断及在光控真空模块中的应用研究[D];大连理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 王海潮;永磁操动机构真空断路器新型智能控制器的研究与实现[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 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
3 田海松;空载变压器相控投切技术研究[D];大连理工大学;2008年
4 石运强;永磁式真空断路器操作机构的研究[D];西南交通大学;2012年
5 宋亚凯;基于DSP的无功补偿器的研究与设计[D];武汉理工大学;2012年
6 韩冬军;新型智能低压无功补偿装置的研究与设计[D];西华大学;2012年
7 吴文俊;舰船中频电力系统无功补偿与谐波抑制设备的研制[D];浙江工业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋吉江,牛轶霞;锁相环技术及CD4046的结构和应用[J];半导体技术;2000年03期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 翟红;张红基;刘云其;;永磁机构的特点及其在矿用高压隔爆真空开关的应用[J];电气开关;2006年02期
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5 刘林平;周友明;方春恩;;基于虚拟样机技术的永磁机构真空开关运动特性研究[J];低压电器;2009年23期
6 莫国中;王厚义;;国产真空开关切合电容器组的性能[J];华北电力技术;1983年02期
7 陈万锋;真空开关开断电炉变压器产生的过电压及其防护措施[J];铁合金;2004年06期
8 刘斌;李立伟;董恩源;段雄英;邹积岩;;基于永磁操动机构的真空开关动力学特性分析[J];农业机械学报;2006年09期
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10 王建强;配电系统高压智能型无功补偿[J];华东电力;2002年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 李电;;无功补偿与谐波治理[A];2004年电力电容器学会论文集[C];2004年
6 汪东华;;浅析农网无功补偿的几点办法及效益分析[A];第四届安徽科技论坛安徽省电机工程学会分论坛论文集[C];2006年
7 顾和荣;赵清林;张纯江;;基于高频斩控原理的可控电抗器[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年
8 吴捷;何盎;;交流异步电动机无功功率补偿的技术探讨[A];云南电力装备制造业振兴与创新论坛论文集[C];2007年
9 黄国栋;杨仁刚;;三相不平衡负载无功补偿的研究[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
10 郭宏芳;张传斌;梁永平;;电解铝整流供电系统中的无功补偿及高次谐波的抑制[A];《铝电解槽新型结构新技术研讨会》论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 江西 杨利明;从电费计算分析无功补偿的节能意义[N];电子报;2007年
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4 本报记者 邓立圣 曹凯旋;无功补偿的“功臣”[N];中国电力报;2010年
5 李青;电网节能看中无功补偿[N];中国电力报;2007年
6 记者 李克信;蒙西电网注入无功补偿强心剂[N];中国电力报;2004年
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8 本报记者 苟慧智武瑜;无功补偿 期待“有功”[N];中国电力报;2007年
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5 廖敏夫;基于光控模块的多断口真空开关研究[D];大连理工大学;2004年
6 吴延清;短间隙真空开关电弧特性实验和建模研究[D];大连理工大学;2010年
7 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
8 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
9 汪海宁;光伏并网功率调节系统及其控制的研究[D];合肥工业大学;2005年
10 张秀峰;高速铁路同相AT牵引供电系统研究[D];西南交通大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于忠前;并联电容器组相控投切技术研究[D];大连理工大学;2007年
2 熊武辉;配电网户外永磁机构重合器的智能控制与应用技术研究[D];中南大学;2005年
3 田海松;空载变压器相控投切技术研究[D];大连理工大学;2008年
4 张薇;相控开关技术在电力机车自动过分相中的应用研究[D];西南交通大学;2009年
5 李红卫;配电网无功补偿技术的研究与实现[D];中南大学;2004年
6 宋朋;基于磁阀式可控电抗器无功补偿的研究[D];山东大学;2010年
7 陈明帆;真空开关操动智能自适应控制的研究[D];大连理工大学;2010年
8 漆铭钧;供电系统无功补偿最优技术与应用[D];中南大学;2002年
9 李辉;基于DSP的无功补偿装置的研究与设计[D];浙江大学;2004年
10 尹奎龙;真空开关操作过电压及其防护研究[D];华北电力大学(河北);2004年
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