阻抗匹配平衡变压器差动保护动作方程与整定

用原边相电流构成阻抗匹配平衡变压器的差动保护，当阻抗匹配系数K2≠√3 1时产生固有的不平衡电流，易引起误动作．按变压器原边相电流差构成电流差动保护解决上述问题．针对3段折线的动作特性，给出了阻抗匹配平衡变压器差动保护整定计算原则与公式，其中考虑了正常运行的不平衡电流、电流互感器饱和及最大励磁涌流对差动保护动作的影响．     

高精度、小变比电流互感器的特殊设计

在电力系统的测量和保护中，电流互感器与测量仪表配合可对系统的电流、电能进行测量；与继电器配合，可对系统和设备进行过电流、过负荷和接地等保护．文中针对高精度、小变比电流互感器的特殊要求，阐述了它所要求的性能，指出了高精度、小变比电流互感器在结构设计上的特殊处理方法，并给出了实例．经实际工程的应用和运行，结果表明；提出的这种设计方法效果良好，符合国家的标准，满足工程要求．     

基于支持向量机的励磁涌流识别算法

为提高变压器差动保护识别励磁涌流的能力,将支持向量分类机应用于励磁涌流识别,提出了一种基于支持向量分类机的变压器励磁涌流和内部故障识别新方法.基于励磁涌流和内部故障电流的特点,充分考虑电流互感器饱和的特点提取电流互感器二次侧间断角和二次谐波等特征,并对励磁涌流和内部故障电流的识别方法进行了分析;用EMTDC程序进行仿真,生成训练样本和测试样本,对支持向量机进行了训练和测试.结果表明,应用支持向量分类机对励磁涌流和内部故障进行识别,识别率平均可达99%以上.     

基于模型的阻抗匹配平衡牵引变压器的保护

为解决励磁涌流的识别问题，将基于变压器模型的保护原理应用于阻抗匹配平衡牵引变压器．根据对该类变压器的电磁特性分析，导出了电压平衡方程，通过分析电压平衡方程等号两边的差值可以确定保护动作．在此基础上，提出了基于变压器模型的阻抗匹配平衡变压器保护的动作特性和动作方程；考虑电流互感器、电压互感器和保护装置自身的误差，提出了相应的整定原则．最后，进行了数值仿真，以验证动作方程和整定原则的正确性．     

多物理域耦合求解的轮毂电机温度场

为研究温度变化对电动汽车用轮毂电机的工作性能和使用寿命的影响，采用场路耦合法将轮毂电机有限元模型与外电路联合求解，建立了包含轮毂电机本体、外部驱动控制电路的联合仿真模型，充分考虑了外部激励中时间谐波电流对磁场的影响. 然后，将计算得到的绕组铜耗、定子铁芯损耗、永磁体涡流损耗以及杂散损耗等作为热源，采用磁热耦合法将其耦合到各部件进行瞬态温度场研究，综合考虑了电机工作过程中其损耗分布在时间和空间位置上的瞬态变化特性，热源损耗与温度场实时精确耦合. 详细研究了负载运行时轮毂电机各部件温度随时间的变化情况，以及温度的空间分布特性. 多物理域耦合法实现了电磁场与外电路的直接耦合，电磁场与温度场的顺序耦合. 最后，对轮毂电机进行台架试验. 研究结果表明:仿真计算结果与试验结果在额定工况下温度的最大误差为4.96%，峰值工况下最大误差为10.55%.      

动车组网压互感器故障机理与优化设计

针对动车组网压互感器在运行过程中频繁发生故障的问题展开研究，得出了自然环境下绝缘老化以及过电压、过电流对绝缘的影响是造成网压互感器故障的主要原因，并通过基于有限元法的仿真证明了理论分析的正确性。最后通过添加静电屏、增加C段绕组首端绝缘距离的方案对绝缘进行优化设计，通过增大高压绕组线径、增大铁心截面积及绕组匝数对过负荷能力进行优化设计，通过增加侧表面换热系数对散热进行优化设计，实现了增大绝缘强度、提高过负荷能力、减小温升的功能，并进行了有限元仿真分析。仿真结果表明，优化后的网压互感器最大场强由2.79 kV/mm减小至2.24 kV/mm，增大了端部绝缘裕度；在90 kV工频耐压下饱和度能控制在110%内，励磁电流能在极限容量允许范围内，有效提升过负荷能力；热点温度由原来的115.7℃减小至108.8℃，散热能力有所提升。仿真结果证实了优化设计的合理性，可为工程应用提供参考。     

新型转子结构的三自由度混合磁轴承损耗分析

为减少六极径向-轴向混合磁轴承（radial-axial hybrid magnetic bearing，RAHBM）高速下转子产生的损耗，提出了一种部分叠片的转子结构. 首先，用等效磁路法推导了六极RAHMB的悬浮力数学模型，依据该模型设计磁轴承结构参数，对不同转子叠片深度下的铁损和悬浮力进行仿真分析，选择叠片深度最优值；然后，在有限元仿真软件中设定转子转速为50000 r/min，向六极RAHMB分别施加径向和轴向最大控制电流，分析磁轴承产生最大承载力情况下实心转子与部分叠片转子的损耗；最后，对部分叠片转子在正弦扰动电流下的涡流损耗和磁滞损耗进行计算和仿真. 研究结果表明:在产生最大承载力条件下，部分叠片转子结构能够将损耗降低69.7%，虽然轴向承载力减小了14.7%，但仍能够满足设计要求；部分叠片转子可将正弦扰动电流下铁损降低55.4%.      

电流谐振型变流器峰值电流的抑制

以简化的单相等效电路说明了电流谐振型变流器的工作原理，分析了不规则电流脉冲产生的原因及影响，在此基础上提出了一种电路拓扑结构以抑制电流脉冲的峰值，并进行了仿真研究。     

桥墩高度对高速铁路牵引网雷直击过电压影响的研究

以AT牵引网模型为研究基础,提出了考虑桥墩高度的雷击接触网过电压仿真的方法,计算出考虑桥墩高度时14根牵引网导线之间的电气关系,为了简化计算和方便建模,对得出的线路参数矩阵降为6阶.综合比较三种雷电流函数的优缺点,选取了Heidler函数雷电流作为仿真时的雷电流信号.基于MAT-LAB/Simulink仿真软件搭建仿真平台,分别对有桥墩高度和无桥墩高度的AT牵引网做雷击过电压研究.结果表明:当雷击上行接触线时,有桥墩高度的接触线过电压峰值比无桥墩高度的小,而有桥墩高度的馈线过电压峰值要比无桥墩的大;雷击馈线和保护线时,除了雷击保护线时有桥墩高度的馈线过电压峰值要比无桥墩的大,其余有桥墩高度的过电压峰值都比无桥墩的较小.由此可得牵引网导线过电压幅值不仅与雷电流大小有关,还与导线电气参数有关,但雷击牵引网后在导线上都产生了幅值较大的过电压,所以无论是雷击接触线还是正馈线,对架设在桥墩上的那部分高铁线路应给予充分的雷击保护.     

车辆吸能部件的碰撞试验与数值仿真

为了设计某列车耐撞性车体,实现列车被动安全保护,进行了台车碰撞试验和数值仿真计算,研究了耐撞性车体吸能部件的吸能特性。在台车撞击试验过程中,吸能部件从预期部位开始发生稳定有序的塑性变形,吸收的冲击动能与最大变形量基本成正比关系,说明该部件具有良好的吸能效果。并在此基础上,应用显式动力有限元理论建立了其有限元撞击模型,进行了数值仿真计算。相关性分析结果表明:仿真结果与试验结果基本一致,在整个撞击过程中,撞击力曲线基本吻合,最大撞击力峰值分别为2486·3、2423·1kN,最大变形量误差和初始撞击力峰值误差都小于3%,反弹速度误差小于4%。显然,利用撞击试验验证了数值计算的有效性和可靠性,利用数值计算设计和优化车辆吸能部件是可行的。     

基于液压泵/马达逆向驱动的电机启动电流控制方法

针对蓄电池轨道工程车续航里程短、永磁同步牵引电机启动电流大等问题，基于液压泵/马达能量逆向传递特性，提出了利用液压泵/马达逆向驱动的电机启动电流控制新方法. 通过使液压泵/马达工作在马达模式将电机驱动至一定初始转速后接通电源实现电机带速启动，抑制或削弱电机启动电流；永磁同步电机带速启动采用无位置矢量控制方式，结合短路电流矢量法对电机启动时刻的转子转速和位置进行计算，并通过AMESim与MATLAB/Simulink进行联合仿真. 研究结果表明:所提出的电机启动电流控制新方法能让电机的启动峰值电流最大降低70%左右；启动电流与电机接通电源启动时的初始转速有关，且初始转速越接近需求转速则启动电流越小；电机转速稳定后电流大小仅与电机负载有关；液压泵/马达工作排量或蓄能器充液压力越大，电机被逆向驱动时的转速响应越快.      

基于电子式电流互感器的采样值差动保护研究

采样值差动保护原理的保护装置可以直接利用电子式电流互感器的数字化输出的采样数据,加快保护出口跳闸,简化保护配置。采样值电流差动保护优于传统电流差动保护制动效果的条件是:必须在半个周期中有大于1/4周波的角度范围满足动作判别方程,即SN/4。电子式电流互感器采样频率会影响采样值差动保护动作,采样频率越高,在复平面上采样值差动保护动作的模糊区就越小,保护装置的动作可靠性就越高。     

多相发电机整流供电系统短路限流装置分析与设计

在需要大功率高品质直流电源的场所，通常采用多相同步发电机整流系统供电．但是，该类系统直流侧发生短路时，将产生巨大短路冲击电流，而现有的断路器已无法满足其分断和系统保护的要求．为此，提出了供电区域问设置固态限流装置的限流方案．分析了12相发电机整流系统的直流侧突然短路时的初始电流特性，得到了描述12相发电机整流系统短路初瞬的简化模型．在此基础上，给出了12相整流发电机电源参数对固态限流装置承受的最大电压和最大电流的影响关系，为限流装置的设计提供了理论依据．通过MATLAB仿真验证了简化模型和所推导结论的正确性，并表明该限流器设计合理，限流效果明显．     

交流传动机车起动控制特性研究

交流传动机车处于起动低频运行阶段时，受最小开关时间和最大开关频率的限制电流和转矩波动很大．分析了交流传动机车起动低频运行阶段，在传统直接转矩控制下电流和转矩波动大的原因．提出了采用保持最大的磁链幅值和限制最大电流改善低频起动性能的控制策略，并给出了控制策略实现方法，通过仿真实验证明了该方法对于改善低频起动性能是有效的，该控制方法实现简单，在充分利用电机铁磁材料的同时对逆变器具有保护作用，适于在低频起动阶段控制中使用．     

电流型变参数蔡氏电路

提出了一种电流型变参数的蔡氏电路。首先用ＯＴＡ（电流型跨导运算放大器）实现了仿真接地电感和分段线性电阻的综合。之后，用ＯＴＡ综合了电流型变参数蔡氏电路，并计算了该电路的Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数，做出了功率谱及Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面图。最后，通过实验探讨了系统进入混沌的道路。     

钢轨电位分布模型及仿真

随着电力机车牵引电流不断增大,钢轨电位过高成为突出问题.本文通过建立直供方式下钢轨电位的分布参数模型,并用MATLAB进行仿真,得出了钢轨上电位和电流的分布情况.分析了主要参数对钢轨电位分布的影响;考虑机车本身的影响,引入了机车系数来修正钢轨电位峰值.最后给出了在通常情况下钢轨电位计算值和实际值的比较,验证了模型的正确性.     

四相四柱式三相变四相变压器差动保护

根据四相四柱式三相变四相电力变压器三相侧与四相侧的电流变换关系，提出3种简单实用的差动保护接线，基于保证差动保护在各种情况下正确动作的前提，从电流互感器的选择与接线，辅助交流器的配置数量等方面，比较分析3种接线的优劣。研究结果表明，接线方案1和方案2都能满足实际要求，其中方案1的性能更优。     

基于实测数据的高铁牵引变电所负序电流概率分析

为了研究高速铁路牵引供电系统三相电流不平衡问题, 通过分析高速铁路牵引供电系统负荷及V/v接线牵引变压器负序电流,基于概率理论建立了牵引变电所负序电流的概率分析模型.用该模型对京沪高铁某牵引变电所的负序电流进行了仿真分析和实测数据验证,结果表明,利用该牵引变电所的设计参数仿真得到的负序电流概率分布与利用实测数据的分析结果一致,该牵引变电所负序电流概率分析模型能够真实地模拟高速铁路牵引变电所的负序电流分布情况.      

热过负荷保护在牵引变压器保护中的应用

提出了一种应用于牵引变压器的热过负荷保护，具有真实反映变压器热过负荷情况、计算变压器热积累、根据实际的热积累情况决定跳闸或告警时间等特点。此热过负荷保护通过对负荷电流的计算得到变压器的温升情况。理论分析及现场运行表明：该保护性能良好，作为变压器的过热保护，以达到延长绝缘寿命，提高变压器运行效益的目的。     

基于电流极性和相对熵的广域继电保护新算法

为了提高广域继电保护的容错性和灵敏度,结合母线采样值保护和线路故障分量差动保护原理,提出一种基于电流极性和能量相对熵的广域继电保护新算法.首先,对线路IED保护关联域进行划分,针对不同关联域,提取正序工频故障分量电流,并给出关联域边界电流、综合计算电流和综合虚拟电流概念;其次,定义综合电流采样值能量相对熵,量化综合电流的差异程度,同时,通过求取关联域边界电流之间的夹角大小来表征边界电流的极性关系,并利用电流采样值能量相对熵和极性关系识别关联域内外故障;最后,利用PSCAD/EMTDC软件搭建IEEE-3机9节点系统模型,分别在不同故障点设置不同故障类型进行仿真检验算法性能.研究结果表明:在关联域区内故障时,综合电流几乎一样,相对熵值很小,接近为0;边界电流间夹角小于π/2,极性近似相同;区外故障时,综合电流波形及采样值能量差异显著,相对熵值大于1;边界电流间夹角接近于π,极性近似相反,二者差异明显;域内单相接地故障时,在800Ω的高阻条件下,相对熵最大为0.428,夹角最大为0.388,仍能可靠满足判据,具有较高的灵敏度.实验结果验证了本文算法性能基本不受过渡电阻的影响,能较好克服TA饱和、数据畸变等不利因素的影响.