适用于快速保护电器的涡流斥力机构多目标优化设计

针对新型电力系统建设中对快速保护电器分断快速性的高性能要求，提出一种基于多目标多参数综合优化的快速保护电器涡流斥力机构.在涡流斥力机构工作机理分析的基础上，采用Maxwell进行机构有限元仿真，分析影响机构运动特性的关键设计参数.在现有ABB-A95(AC3)型产品基础上，沿用96 A/380 V规格的双断点触头系统，结合触头运动平均速度快与分闸末速度小的综合目标，通过NSGA-Ⅱ多目标优化算法实现涡流斥力机构的最优结构参数求解.经仿真分析与样机实验，所设计的涡流斥力机构具有较好的保护分闸运动特性，可在分闸触发2.85 ms内实现20 mm满行程快速运动，最大速度7.95 m·s^-1,末速度7.46 m·s^-1.相较于ABB-A95(AC3)分闸时间减少约15 ms,并实现快速保护电器样机50 kA短路电流可靠分断.     

涡流斥力机构及其低压控制与保护技术

概述国内外涡流斥力技术仿真研究和样机设计两个方面的发展现状,分析涡流斥力机构具有结构简便、动作迅速的特点.对带有涡流斥力机构的新型交流接触器样机进行动态特性测试,证明其能够在接触器控制操作特性基础上实现快速动作.结合短路故障早期检测技术,通过实际的单相短路实验测试系统,验证涡流斥力机构的低压短路故障快速分断有效性,为兼具控制与保护功能的低压智能集成电器技术奠定基础.     

高压真空断路器弹簧操动机构的设计

针对 1 1 0 k V高压真空断路器弹簧操动机构总体方案设计的问题 ,阐述了分、合闸弹簧参数的确定方法 .通过理论分析和比较 ,探讨了分闸弹簧及其放置位置和合闸弹簧参数对操动机构总体方案的影响 .结果表明 :在满足机构所要求的分闸特性的前提下 ,分闸弹簧宜放置在操动机构运动链的中间行程较大之处 ,放置方位应使弹簧力的作用方向与力作用点的速度方向在分闸的整个过程中都趋于一致 .合闸弹簧则要按输出力特性曲线来设计其参数 ,且相应确定操动机构的数目 .对 1 1 0 k V真空断路器 ,采用三相双断口的操动机构设计较为适宜     

线圈型电磁斥力机构的分闸效率仿真及影响因素分析

电磁斥力快速操动机构在直流断路器、限流器及选相开关等领域具有广阔的应用前景。在分析线圈-线圈型电磁斥力机构工作原理的基础上,利用有限元软件Ansoft建立了线圈-线圈型电磁斥力机构场路耦合瞬态动力学特性分析的二维有限元模型。对线圈匝数和放电电容的充电电压分别在30~60 V和340~380 V范围内,线圈规格分别为1×8 mm、0.9×7.1 mm和0.8×6.3 mm的情况下的电磁斥力机构运动特性进行了仿真计算。根据计算结果能够获得分闸时间的长短,进而可以反映出分闸效率的高低。仿真结果表明,3个因素中充电电压影响最大,线圈规格的影响较小。充电电压的提高会使分闸效率得到极大的提高。同时,随着线圈匝数增大分闸效率先增加后减小。仿真结果中,线圈规格为0.9×7.1 mm、线圈匝数为40、充电电压为380 V时斥力机构有最大的分闸效率。     

SF6断路器弹簧操动机构故障分析及处理方法

断路器进行合闸、分闸、重合闸操作,并保持在合、分闸状态,这些功能是由操动机构来完成的,因此,操动机构是决定断路器性能的关键部件之一。断路器的工作可靠性在很大程度上依赖于操动机构的动作可靠性。为改变过去那种＂重本体,轻机构＂的传统观念,厂家及研究单位,没有放松对操动机构的研究和改进,从动作原理、结构部件、制造工艺都采用了新技术、新工艺、新方法,以减少操动机构的维护和检修,提高可靠性。     

关于分合闸线圈保护

第一部分 1.高压断路器分合闸线圈烧毁原因分析：我们知道断路器分合闸线圈是按照短时通电原理设计的,在分合闸完成后自动接触（脉冲）命令。造成分合闸线圈烧毁主要是线圈中的电流不能正常切断,长时通电引起线圈慢慢发热导致最终线圈烧毁。分合闸线圈长时通电原因可以总结为以下几种：（1）分合闸电磁铁机械故障：分合闸线圈松动造成分闸时线圈内铁芯发生位移,使得铁芯卡涩,造成线圈烧毁。或是铁芯活动冲程小,断路器分（合）闸时铁芯顶（拉）不动脱扣机构使得线圈长时通电造成线圈烧毁。     

分合闸线圈烧毁主要原因及解决措施研究

断路器的分闸、合闸回路中手动操作开关KK和遥控接点(或经KK、遥控接点启动的STJ、SHJ重动继电器的触点)都不具备断弧能力。当分闸(或合闸)命令发出,分闸(或合闸)回路接通,此时由于断路器机构的某种原因断路器拒动(即断路器没变位),此时KK和遥控接点(或经KK、遥控接点启动的STJ、SHJ重动继电器的触点)虽然复位,因其不具备断弧能力,这样分闸(或合闸)回路一直通电(KK或遥控、STJ、SHJ接点处于拉弧状态),时间较长后(约5~10s),断路器的分闸(或合闸)线圈就会被烧毁。分合闸线圈保护器主要由检测、启动延时、动作保护回路等部分构成;既能可靠的给分合闸回路断电,又没有增加分合闸回路的中间环节,并且能够显示其工作状态,及时报警。     

缩短永磁接触器合闸电气过渡过程的新方法

针对永磁接触器合闸时控制单元的过渡过程远比操动机构的动作过程长的问题,提出了一种新的控制方法.通过引入针对储能电容电压的反馈一保持电路,利用反馈信号快速关断合闸主回路,来缩短控制单元的合闸过渡过程.在对合闸主电路的电路分析的基础上,进行数字仿真,给出合闸过程中储能电容电压和线圈电流与时间的非线性关系,得出关断合闸主回路的合理动作时间.最后,在开发的25 A永磁接触器样机基础上进行了不同相角下的合闸试验,试验结果与仿真结果一致,新方法所需的合闸电气过渡时间仅为原来的10％-15％,证明了该方法的正确性和有效性.     

增强型三线圈电磁斥力机构的运动特性分析

为进一步优化高压直流断路器的刚分速度和始动时间,改善电磁斥力机构的运动特性,本文提出增加电磁吸力作为驱动力的增强型三线圈电磁斥力机构,采用运动学、瞬态电磁场以及电路理论进行数学模型耦合分析,运用有限元分析软件建立二维模型,求解其运动特性,最后通过仿真试验进行验证。首先,本文分析了不同参数对其运动特性的影响,其次,分析了合闸线圈介入时刻对其运动特性的影响,最后,对比分析了增强型三线圈模型与双线圈模型的运动特性差异。结果表明：增加电容容值和电容电压可以缩短行程时间,提高刚分速度,且三个线圈中改变运动线圈驱动电路参数的优化效果最佳;适当增加线圈匝数和截面宽度可以增大电磁驱动力,缩短始动时间;从0时刻介入可以最大限度提高机构的运动速度;同参数条件下,三线圈模型可在2ms内完成25mm行程,对应的双线圈模型在2ms内只能完成16mm行程。     

基于真空继电器的选相分合闸控制系统的设计与实现

为减少电力系统中断路器投切开关的分闸燃弧和合闸涌流,设计了一种永磁机构断路器的选相分合闸控制系统.系统通过真空继电器的二级驱动方式保证了机械动作时间可控且离散性小,解决了单级接触器驱动方式的机械动作时间离散性大和单级晶闸管驱动方式的驱动电路复杂性的问题.系统以STM32单片机为控制核心,通过电流突变捕捉时刻算法准确捕捉到分合闸动作完成时刻,进而计算出上一次的分合闸机械动作过程时间,预测出下一次的分合闸机械动作时刻,实现了控制系统根据设定的分合闸相角对断路器准确地进行分相投切控制的功能.控制系统在35kV永磁机构断路器上进行了实验,结果表明分合闸相角最大误差在±3°以内,达到了选相分合闸的精度要求.     

环网柜真空断路器弹簧操动机构的优化

针对真空断路器在增加触头弹簧压力时弹簧操动机构不能可靠分合的问题,在不改变储能弹簧和分闸弹簧能量的前提下,对环网柜用真空断路器弹簧操动机构凸轮轮廓、传动拐臂尺寸和角度、连板尺寸进行优化,建立优化后弹簧操动机构的数学模型,分别进行MATLAB和ADAMS仿真。MATLAB仿真结果表明,机构的出力特性与断路器的负载特性能够实现良好匹配,优化后触头弹簧压力为2 327 N,较优化前效率提高132%。动力学仿真显示,优化后的触头弹簧压力提高为2 286 N。试验表明,装配2 100 N触头弹簧压力时机构能可靠分合,合闸速度减小到065 m·s-1,合闸弹跳减小,验证了优化方案的有效性和可靠性。     

8G机车主断路器低压操纵机构改造

主断路器是电力机车的总保护、总开关,从2008—2010年主断路器运行情况调查结果分析得出：94的主断路器故障出现在低压操纵机构,而低压操纵机构故障的98发生在启动机构和电气连锁两部分。通过分析最近3年主断路器发生故障的原因,对其进行了技术改造。     

直流接触器电磁机构的参数优化及仿真

直流接触器;电磁机构;参数优化;动态特性;有限元仿真     

计及电动斥力效应的低压塑壳断路器机构动力学仿真

采用基于多体动力学原理的软件包ADAMS，建立了低压塑壳断路器操作机构的动力学模型，并通过实验测试了该型号断路器的机械性能．结果表明，所建模型的输出特性与实验结果吻合很好，证明了仿真模型的正确性．该模型的建立对于研究断路器的瞬态特性具有重要意义，为研究电动斥力对断路器机械特性的影响及机构的优化设计提供了良好的平台．利用霍尔姆公式和三维有限元分析软件ANSYS，计算短路开断过程的电动斥力，分析了短路情况下电动斥力对低压断路器开断过程的影响，实现了机电耦合．由于电动斥力的作用，机构短路情况下的动作时间比手动脱扣缩短了约2ms．     

基于PSO_MP算法的电力线信道模型参数识别方法

针对低压电力线信道模型的多参数识别问题,提出了一种基于粒子群优化的匹配追踪算法(particle swarm optimization_ matching pursuit, PSO_MP)。匹配追踪算法(matching pursuit, MP)实现过程简单,但是计算复杂、计算量比较大;粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)具有全局搜索能力强、收敛快等优点;将两者结合使用不仅可以提高信道模型参数辨识精度,而且还可以提高系统收敛速度。针对传统的高斯原子数目较大的问题,设计了一种新的原子结构。仿真实验表明,基于PSO_MP的模型参数识别精度高,验证了该算法的可行性和优越性。     

基于改进粒子群优化的多无人机协同航迹规划

由于航迹规划可以为多无人机飞行控制提供参考指令,且当前粒子群航迹规划算法存在收敛速度慢,成功率不高的缺点,故提出了一种综合改进粒子群的多无人机协同航迹规划算法,考虑了无人机性能约束、障碍与威胁约束、空间协同与时间协同约束。首先,通过对学习因子线性化调整,实现了粒子惯性和最优行为的平衡;其次,引入混沌初始化,改善了粒子分布质量;然后,基于遗传变异思想设计了取代策略,同时提出了调速机制,提升了算法收敛速度。最后,将综合改进粒子群算法进行仿真验证,规划结果成功率高、收敛速度快且航迹代价小,可见改进算法的有效性。     

一种全局优化的两阶段算法

为了提高算法的有效性,利用梯度算法和粒子群算法独立的运行机制,采用驱赶技术和重新初始化部分群体的技术,提出了一种基于梯度下降法和粒子群算法的两阶段优化算法,并对新算法进行了理论分析和数值仿真.数值结果显示新算法比单纯梯度算法有更好的全局优化能力,比单纯粒子群算法有更快的收敛速度和更高的精度.新算法求解质量更高,运行更稳定.     

混合粒子群MP算法在脑电信号分析中的应用

目的开辟脑电信号分析的新途径。方法将混合粒子群算法与MP算法相结合,对脑电信号进行重构。结果混合粒子群MP算法不但极大地提高了信号稀疏分解的速度,而且还能够取得良好的重构效果。结论混合粒子群MP算法可以作为脑电信号分析的新方法。     

基于粒子群算法的盲源分离算法

简要地介绍了粒子群算法(PSO)及其改进算法和盲源分离算法(BSS),改进的粒子群算法具有并行性、易实现等优点。将改进的粒子群算法与盲源分离算法相结合,提出了基于粒子群算法的盲源分离算法。该算法以混合信号的峰度为目标函数,采用独立分量分析的方法,用改进的粒子群算法代替常规的最陡梯度下降法,对瞬时混合的信号进行盲分离,解决了梯度算法收敛速度慢的问题。实验仿真表明:该算法具有收敛速度快、分离效果好等特点。