本文關(guān)鍵詞：直流真空斷路器換流回路參數(shù)優(yōu)化及弧后介質(zhì)恢復(fù)研究

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【摘要】：鑒于不可再生化石能源消耗所導(dǎo)致的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，新能源發(fā)電受到人們廣泛關(guān)注。多端直流輸電是提高新能源發(fā)電并網(wǎng)可靠性與穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)之一，而高壓直流斷路器是多端直流輸電系統(tǒng)中不可或缺的開關(guān)設(shè)備，其性能直接影響著多端直流技術(shù)的發(fā)展。本文以有源型直流真空斷路器為研究對象，對其換流回路參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化及弧后介質(zhì)恢復(fù)過程研究分析。 換流回路是有源型直流真空斷路器核心部分，參數(shù)的有效選取可提高直流真空斷路器開斷性能，同時(shí)具有良好的經(jīng)濟(jì)性。本文基于基爾霍夫定律，給出直流真空斷路器開斷過程各階段微分形式描述，并利用變步長龍格—庫塔法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算�；谶z傳算法，結(jié)合數(shù)值計(jì)算結(jié)果，分別以開斷性能最佳、換流回路成本最低以及弧后鞘層貫穿間隙發(fā)展時(shí)間最短為優(yōu)化目標(biāo)，對換流參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，為不同運(yùn)行工況下確定換流電感與換流電容提供參考。同時(shí)，在對應(yīng)優(yōu)化參數(shù)下對線路進(jìn)行仿真分析，得到各支路電壓電流特性，并采用對照分析方法，對比分析各優(yōu)化參數(shù)下仿真結(jié)果。 直流真空斷路器主回路電流過零后，真空滅弧室觸頭間隙仍殘存離子、電子及金屬蒸氣粒子。若殘余物消散足夠快，觸頭間隙則能夠承受足夠大的暫態(tài)恢復(fù)電壓，真空滅弧室成功開斷；否則，，觸頭間重燃。直流真空斷路器弧后介質(zhì)恢復(fù)過程可分為三個(gè)階段：以鞘層發(fā)展為主導(dǎo)的恢復(fù)前期，以金屬蒸氣衰減為主導(dǎo)的恢復(fù)中期，以靜態(tài)耐壓為主導(dǎo)的恢復(fù)后期。本文基于多參數(shù)融合模型對整個(gè)介質(zhì)恢復(fù)過程進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合重?fù)舸┡袚?jù)，實(shí)現(xiàn)換流回路參數(shù)再優(yōu)化。 從電弧角度出發(fā)，直流真空斷路器開斷過程可分為燃弧階段和弧后介質(zhì)恢復(fù)階段。其中，燃弧階段燃弧時(shí)間、燃弧能量等因素一定程度上決定弧后介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)初始條件，而弧后介質(zhì)恢復(fù)階段是決定斷路器成功開斷與否的關(guān)鍵。本文對弧后介質(zhì)恢復(fù)過程不同階段、不同影響因素進(jìn)行具體分析，為調(diào)控弧后介質(zhì)恢復(fù)提供參考。
【關(guān)鍵詞】：直流真空斷路器 換流參數(shù)優(yōu)化 遺傳算法 弧后介質(zhì)恢復(fù) 鞘層
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM561.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 多端直流輸電技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢10-12
• 1.3 直流開斷技術(shù)國內(nèi)外研究概況12-15
• 1.3.1 直流開斷方法及直流斷路器研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 直流真空斷路器研究概況14-15
• 1.4 論文主要研究工作15-17
• 第2章 直流真空斷路器開斷過程17-32
• 2.1 直流真空斷路器結(jié)構(gòu)17-24
• 2.1.1 15kV 直流真空斷路器結(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.2 110kV 直流真空斷路器結(jié)構(gòu)18-24
• 2.2 15kV 直流真空斷路器開斷過程24-31
• 2.2.1 換流階段25-27
• 2.2.2 弧后電流反向增大階段27
• 2.2.3 弧后介質(zhì)恢復(fù)前期27-29
• 2.2.4 弧后介質(zhì)恢復(fù)中期29
• 2.2.5 弧后介質(zhì)恢復(fù)后期29-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第3章 直流真空斷路器換流參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化32-42
• 3.1 概述32
• 3.2 經(jīng)典遺傳算法32-35
• 3.3 換流回路多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)及對應(yīng)參數(shù)下線路仿真分析35-41
• 3.3.1 優(yōu)化目標(biāo) 1——開斷性能最佳35-37
• 3.3.2 優(yōu)化目標(biāo) 1 對應(yīng)優(yōu)化結(jié)果下線路仿真分析37-38
• 3.3.3 優(yōu)化目標(biāo) 2——換流回路成本最低38
• 3.3.4 優(yōu)化目標(biāo) 2 對應(yīng)優(yōu)化結(jié)果下線路仿真分析38-39
• 3.3.5 優(yōu)化目標(biāo) 3——鞘層發(fā)展時(shí)間最短39-40
• 3.3.6 優(yōu)化目標(biāo) 3 對應(yīng)優(yōu)化結(jié)果下線路仿真分析40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 直流真空斷路器弧后介質(zhì)恢復(fù)分析42-56
• 4.1 概述42
• 4.2 前期——鞘層發(fā)展階段42-48
• 4.2.1 CTM 模型相關(guān)參數(shù)43
• 4.2.2 鞘層發(fā)展仿真結(jié)果43-46
• 4.2.3 重?fù)舸┡袚?jù)46-48
• 4.3 中期——金屬蒸氣衰減階段48-53
• 4.3.1 計(jì)算模型48-51
• 4.3.2 模型參數(shù)選取51
• 4.3.3 金屬蒸氣衰減仿真結(jié)果51-52
• 4.3.4 臨界金屬蒸氣密度的確定52-53
• 4.4 后期——靜態(tài)耐壓階段53-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第5章 直流真空斷路器介質(zhì)恢復(fù)主要影響因素研究56-61
• 5.1 概述56
• 5.2 鞘層發(fā)展階段主要影響因素56-57
• 5.3 金屬蒸氣衰減階段主要影響因素57-59
• 5.3.1 起始燃弧階段對弧后金屬蒸氣衰減的影響57-59
• 5.3.2 換流階段對弧后金屬蒸氣衰減的影響59
• 5.4 靜態(tài)耐壓階段主要影響因素59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第6章 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 在學(xué)研究成果66-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：954945