电场仿真

摘要： 为了实现固态变压器绝缘性能的提升,满足其电压等级提升和紧凑型一体化设计的需求,利用遗传算法与电场仿真联合方法优化了固态变压器高压连接处绝缘结构。首先通过建立一体化固态变压器的绝缘结构模型,计算了稳态电场分布状态及局域电场集中位置,发现高频变压器与电力电子模块连接处接地截止点局域最高电场达6.97 kV/mm,高于空气击穿强度。其次设计了圆弧形模块连接绝缘结构将接地截止点埋入固体绝缘介质中,并通过遗传算法与电场仿真联合方法优化了圆弧形结构尺寸参数,使得连接处最高电场转移至固体绝缘介质内部,周围空气最高电场下降了84.8%至1.06 k V/mm。研究表明,优化算法与电场仿真联合的方法有助于高效优化绝缘结构,圆弧形模块连接结构是固态变压器可行的绝缘连接结构。

摘要： 复合绝缘是空气绝缘开关设备小型化设计的一种重要绝缘方式。复合绝缘结构的PT(电压互感器)柜运行情况表明,该类型产品的绝缘故障率较高,特别是在湿度和污秽联合影响下,因绝缘结构设计不当的产品很容易产生局部放电,进而引发相间短路。究其原因,绝缘隔板是相间短路的"桥梁"。文中对一起24 kV PT手车三相短路事故原因进行了详细分析,通过电场仿真结果可以看出:在复合绝缘结构中,高压对绝缘板之间的距离是复合绝缘结构设计的关键。文中的故障分析以及电场分析为新产品开发与故障诊断提供了有益的参考。

摘要： 配电网电缆附件是配电网系统的关键部件,其复合绝缘XLPE/SIR界面是最为薄弱的绝缘位置。该文模拟了电缆附件安装和运行过程中出现的典型缺陷,设计了电缆附件复合绝缘XLPE/SIR界面存在气泡、气隙、水珠、水膜、金属杂质、半导电杂质和绝缘杂质七种界面缺陷结构,通过建立配电网电缆附件界面缺陷电场仿真模型,研究典型缺陷下电缆附件内部电场畸变规律。仿真结果表明:在工频下,气泡缺陷与气隙缺陷在界面上引起的最大电场强度畸变值分别为13kV/mm和4.58kV/mm,随着气泡缺陷尺寸的增加,电场畸变呈小幅增大趋势;水珠缺陷和水膜缺陷引起的最大畸变电场分别为2.94kV/mm和3.74kV/mm,随着缺陷尺寸的增大,电场畸变明显加剧,当尺寸增大两倍时,水珠和水膜引起的最大畸变电场分别提高了18.7%和16%;随着缺陷远离应力锥根部,金属缺陷与半导电缺陷引起的电场畸变先增大后减小,最大畸变电场出现在距离应力锥约2mm处,畸变值约为3.65kV/mm。相比而言,绝缘缺陷引起的最大电场畸变出现在应力锥根部,约为8.74kV/mm,随着缺陷远离应力锥根部电场畸变呈现明显的下降趋势。该文研究结果对于配电网电缆附件故障分析和运行维护具有重要的指导意义。

摘要： 盆式绝缘子是以环氧树脂为主绝缘材料的绝缘器件,在气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation,GIS)内起到绝缘和支撑的作用,其绝缘寿命对GIS的稳定运行起到关键作用。目前GIS内常见的故障类型主要是由盆式绝缘子的绝缘问题引起的,因此提高盆式绝缘子的整体绝缘性能有助于保障GIS安全可靠运行。首先使用Solid⁃Works建立盆式绝缘子的三维模型,使用Comsol仿真软件建立盆式绝缘子有限元分析模型,利用此模型分别对完好以及有气隙缺陷的盆式绝缘子施加110 kV、220 kV、330 kV电压并进行有限元分析计算,研究其内部电势及场强分布;最终得出对盆式绝缘子加压时的电势以及电场强度分布。之后,向环氧树脂颗粒内填充不同含量的纳米Al_(2)O_(3),制备出纳米Al_(2)O_(3)/环氧树脂复合材料,测量不同填充比例下的复合材料绝缘特性参数。仿真结果表明,在中间嵌件与环氧树脂浇注件的连接处电势以及电场强度均较大,尤其是连接处与空气接触部分,由于此处较尖锐,会发生电荷聚集情况,使得这个位置的电场强度分布产生畸变,从而导致材料的老化过程加速;同时,当纳米Al_(2)O_(3)粒子填充含量(质量分数)为1.5%时,复合试样的相对介电常数、介损值相较于纯环氧树脂均显著降低,其中介电常数减小了17.1%,介质损耗角正切值减小了47.6%。微量纳米Al_(2)O_(3)共混能显著提高复合材料的介电性能,研究结果可为改善盆式绝缘子的制备工艺及延长其使用寿命提供设计参考。

摘要： 为了实现适用性更好的尺寸、椭圆率和中心可变的光阑,本文设计了一种基于四路电压驱动的液晶器件的可变光阑,通过数值计算和实验测试对液晶器件有效光阑区域的特性进行研究。通过数值计算仿真器件分布特性,得到器件不同工作状态的电压条件及光阑中心移动方法的仿真结果;通过光路搭建测试器件的光阑特性,达到了圆形光阑和椭圆光阑分布的效果;对比了移动电场后器件中心的变化与仿真结果。测试结果表明:通过改变电压的幅值和相位的方式可以控制液晶光阑的工作状态。在上下基板电极频率不同、初始相位差不同的条件下基本实现了不同椭圆率的光阑效果。在有效区域内,中心平移测量实际值与仿真结果的平均误差为3.33%。器件基本满足不同孔径通光和场景内移动光阑中心的需求。

摘要： 动车组运行环境复杂,在电、热、高速气流等多重因素影响下的车顶高压电缆终端绝缘材料性能是影响动车组供电系统安全稳定的重要因素。本研究采用实验分析与仿真计算相结合的方法,测试分析了车顶电缆终端典型绝缘材料的导热性能、玻璃化转变温度和介电性能;通过建立车顶电缆终端电-热耦合仿真模型,分别研究了室温下电缆终端电场分布以及不同环境温度下的电缆终端温度分布。结果表明:三元乙丙橡胶和环氧树脂的导热系数均随着温度的升高而增大,高于80°C时,导热系数随着温度的升高有所减小。室温下,三元乙丙橡胶和环氧树脂的导热系数分别为0.251 W/(m·K)和0.431 W/(m·K)。三元乙丙橡胶的相对介电常数随着温度的升高逐渐减小,从-60°C的3.70减小到100°C的3.28;环氧树脂的相对介电常数随着温度的升高逐渐增大,从-60°C的5.02增大到100°C的5.29,这是由于二者的玻璃化转变温度不同引起的。仿真结果表明:温度引起交流电缆终端的电场变化不大,最大畸变点出现在应力锥根部,其值为3.120 kV/mm;其次电场集中分布在电缆主绝缘,电场强度为2.995 kV/mm。

摘要： 鸟巢类故障是涉鸟故障中造成输电线路跳闸的主要原因之一,为研究巢材闪络与雨水的电导率、巢材的长度及其空间位置等因素的关系,论文测量了不同种类及湿度下巢材的电阻,研究了影响巢材导电性能的因素;模拟巢材在杆塔上的情况,研究了导线-杆塔间隙中有巢材时的闪络特性;建立了110 kV酒杯型杆塔边相的三维仿真模型,研究了巢材对空气间隙电场畸变的影响。结果表明:喷淋在巢材上的雨水模拟液电导率越大,其在固定间隙距离下的间隙击穿电压和击穿场强越小;严重情况下,巢材与均压环的击穿平均场强为3.96 kV/cm,可以等效为棒-棒间隙的击穿过程。论文研究结论可为输电线路鸟巢类故障防治和闪络预警提供一定的参考依据。

摘要： 罐式断路器作为SF_(6)气体绝缘封闭设备,若气室内残留灰尘、金属碎屑等异物,则可能在带电后引发放电跳闸事故。文中介绍了一起252 kV罐式断路器内部放电故障引起的跳闸事故,通过返厂解体检查,判断此次故障是由施工过程中引入的异物导致的,并结合罐体内部电场仿真计算,对放电发生在送电过程中而非耐压试验时的原因进行了解释。

摘要： 为了预防不同类型接头缺陷引发的绝缘故障以及事后故障分析,针对电缆附件复合界面处缺陷,设计交联聚乙烯与硅橡胶双层结构界面缺陷模型,通过对不同缺陷的试样进行击穿实验,研究绝缘、半导电、金属等3种典型界面缺陷类型下的击穿特性,并且通过建立双层结构界面缺陷模型仿真模型,计算界面缺陷引起的电场畸变;在此基础上将缺陷模型扩展到配电电缆中间接头,研究存在缺陷时电缆中间接头的内部电场分布。实验表明相比于无缺陷时,引入绝缘缺陷对击穿场强的影响不明显,而引入金属和半导电缺陷后击穿场强明显降低;仿真计算表明3种缺陷中绝缘缺陷引起的电场畸变最小,与击穿实验规律相吻合。金属与半导电缺陷引起的电场畸变随着缺陷远离应力锥根部呈先增大后减小,而对于绝缘缺陷,电场畸变随着缺陷远离应力锥根部呈现下降趋势,最大场强出现在三结合点处。研究结果有助于理解电缆附件界面缺陷状态对电场分布的影响规律,对于电缆附件安装制作的关键环节管控具有实际意义,同时可为配电电缆附件运行维护和故障分析提供参考。

摘要： 电解加工技术是目前航天航空发动机核心零部件涡轮叶片的主要加工方法之一.叶片电解加工工具阴极设计方法与修正是提高叶片电解加工精度的关键.电解加工中阴极进给角度、工件装夹角度和工件型面法线方向夹角的规范性和均匀性是影响阴极设计准确性的重要因素.分析某小型发动机涡轮转子叶片三维模型结构,建立叶片型面上各采样点对应的阴极工具型面加工间隙的分布规律模型.优化阴极进给角度与毛坯件装夹角度,结合电场仿真分析进行优化,研究提高阴极型面设计精确度的电解加工阴极型面模型的设计方法.

摘要： 本文对不同形状的金属电极进行电场仿真,比较不同形状电极的电场分布的区别,得出针板电极在实验应用方面的优势.对不同电压以及不同间距情况下的针板电极阴阳极之间的电场进行了模拟,证明针板电极表面最大场强值随着电压降低而降低,随着电极间距增大而减小.基于此,在相同的实验条件下测量不同材料的击穿阈值也有了实现的可能性.另外在真空条件下利用PIC模拟软件对针板电极脉冲直流击穿进行了等离子体模拟,模拟结果表明:随着背景粒子数密度的增加,即实际情况下气压的增大,等离子体的发展速度更快,二极管的击穿速度更快.这为实验中观测真空度对击穿的影响提供了参考.

摘要： 针对目前微波系统超高功率发展的趋势,提出了相应频段的隔离器设计需求.本文通过原理分析,结合HFSS电场仿真软件和ANSYS热力学软件设计制作了一种具有损耗低、隔离度高、功率容量大等优点的超高功率隔离器.所研制的隔离器在所需频段内工作性能良好,性能指标为:工作频率f=3700MHz士20MHz,输入电压驻波比VSWR≤1.1,正向损耗(插损)α+≤0.25dB,反向损耗(隔离度)α-≥25dB,功率容量P≥600kW,脉冲时间t≤5s,研制的产品成功通过了高功率的试验考核.

摘要： 中国新一代无人侦察机、预警机等作战平台要求电子系统同时兼具反隐身、超视距、数据链等功能.P波段宽带大功率小型化环行器是系统前端实现收发功能的的关键元器件.本文通过原理分析,结合HFSS电场仿真软件和ANSYS热力学软件设计制作了一款P波段宽带大功率小型化环行器,在60mm×60mm×26mm的体积下可实现50％带宽,连续波通过功率200W.

摘要： 复合支柱绝缘子的伞裙结构参数是影响其雨闪电压的极为重要的因素之一.本文利用正交试验的方法选取模型参数,利用有限元软件ANSYS对复合支柱绝缘子建模进行仿真,研究淋雨状态下伞间距、大伞伸出、大小伞伸出差对绝缘子电场分布的影响.提出绝缘子伞裙沿面电场以及空气间隙电场两个因素作为伞裙优化的判据.结果表明,以伞裙沿面电场为判据时,大伞伸出对沿面场强影响最大,伞间距次之,伞伸出差最小;以空气间隙电场为判据时,伞间距对空气间隙场强影响最大,大伞伸出次之,伞伸出差最小.通过与试验数据进行对比分析,以空气间隙场强为判据更加合理.优化后的参数仿真得到的场强更小,说明了利用正交试验法对绝缘子伞裙参数进行优化具有合理性.

摘要： 利用阳极掩膜电解加工技术可以加工出表面微小凹坑阵列。微细电解中凹坑的尺寸受多方面因素影响,其成型参数难以把握。采用ANSYS软件进行电解加工电场仿真,可以获得不同时刻下凹坑的直径,深度参数,为制备特定参数凹坑提供理论指导。

摘要： 采用有限元法搭建交联聚乙烯电力电缆二维模型,对其进行电场仿真;布置在线监测装置于不同位置,在不同电压激励下观察电力电缆的电场分布,得出在线监测装置对于电缆的电场影响较为严重,尤其是罗氏线圈离绝缘末端越近,影响越大.同时在实验室对该情况进行验证.所有这些为电力电缆的电场分析以及在线监测装置的布置提供有力的理论依据.

摘要： 建立了中压开关柜的三维有限元分析模型，对开关柜的电场进行了仿真计算，得到了开关柜中电场分布情况以及电场集中的部位，并分析了影响电场集中分布的主要因素，然后进行了结构优化设计与改进。

摘要： 运用自行研制的大功率方波脉冲电源和连续式处理室对液态食品进行PEF（脉冲电场）非热杀菌，通过调节处理室结构，解决橙汁处理过程中的难点--气泡问题，可以实现实验室阶段连续工作多个小时不放电，避免了由于放电问题产生的诸多物理效应和化学效应，保证真正意义的非热处理。用ansoft软件对混有气泡的处理室进行电场仿真，结果表明，对小于0.5mm直径的小气泡，处理室所能承受的最高场强为25kV/cm，和试验结果吻合。

摘要： 真空灭弧室是真空断路器的核心部分.随着真空开关的不断发展,产品的小型化是真空断路器发展的必行趋势.本文以1140V的电压等级为基础,确定真空灭弧室的基本零件尺寸.利用这些尺寸设计新型一体式真空灭弧室,即把传统的真空灭弧室和操动机构放置在一起,形成新的真空灭弧室.提出了3种设计方案.利用有限元软件对新型一体式真空灭弧室的电场进行仿真证明设计方案的可行性.研究结果表明新型一体式真空灭弧室的研究对产品小型化有一定意义.

摘要： 真空灭弧室是真空断路器的核心部分.随着真空开关的不断发展,产品的小型化是真空断路器发展的必行趋势.本文以1140V的电压等级为基础,确定真空灭弧室的基本零件尺寸.利用这些尺寸设计新型一体式真空灭弧室,即把传统的真空灭弧室和操动机构放置在一起,形成新的真空灭弧室.提出了3种设计方案.利用有限元软件对新型一体式真空灭弧室的电场进行仿真证明设计方案的可行性.研究结果表明新型一体式真空灭弧室的研究对产品小型化有一定意义.

摘要： 本发明涉及一种风电场风机变流器仿真模型的建立方法及仿真方法，属于新能源并网发电技术领域。本发明提出的风电场风机变流器仿真模型的建立方法包括以下步骤：(1)将风电场的机侧变流器等效为第一交流受控电压源，风电场的网侧变流器等效为第二交流受控电压源；(2)根据机侧变流器的输出功率与网侧风机变流器的吸收功率保持平衡的功率传输特性，建立各交流受控电压源之间的功率传输模型；(3)分别计算第一交流受控电压源与第二交流受控电压源的电压控制量。本发明通过上述方法建立的风电场风机变流器仿真模型，进行仿真时计算简便，可适用于包含多个风电机组的风电场系统仿真，能够在保证精确性的前提下，提高系统仿真效率。

摘要： 本公开涉及一种用于次同步振荡仿真分析的风电场仿真建模方法及装置，本公开的方法包括：根据风电场中目标风电机组的电气参数和控制系统参数，分别确定风电场的等值风电机组的电气参数和控制系统参数；将等值风电机组的电气参数和控制系统参数输入风电场仿真模型，并在目标时间对风电场仿真模型施加预设扰动，得到风电场仿真模型输出的用于模拟风电场次同步振荡现象的第一仿真结果。极大的节省了仿真建模的时间，提高仿真建模的效率。

摘要： 本发明涉及一种主变内部油流流速扰动电场仿真装置及其仿真方法，仿真装置包括温度传感器、场强探头、流速测试探头、AD信号转换器、控制模块、数据存储模块、变频循环油泵和调压器；温度传感器、场强探头和流速测试探头将检测的数据信号分别通过光纤信号线传输至AD信号转换器，AD信号转换器、数据存储模块、变频循环油泵和调压器分别与所述控制模块连接，当场强探头检测的电场强度超过预设值时，控制模块发出报警信号并调整变频循环油泵转速，数据存储模块自动保存主变的油温、电场强度、循环油的流速和流量。本发明使主变始终以既能保证安全，又能兼顾冷却效果的最优循环冷却方式运行，极大提高主变安全、经济运行效力。

摘要： 本发明公开了电力系统源网联合仿真建模与运行控制技术领域中的一种风电场仿真机与RTDS仿真器的自定义接口,用于实时数字仿真器RTDS与风电厂仿真系统之间的数据通信。该自定义接口分别与实时数字仿真器RTDS中的等值后交直流系统电网仿真模块和光纤通讯接口卡相连，光纤通讯接口卡与风电厂仿真系统中的风电场详细仿真模块相连；自定义接口用于接收上行信号数据，并从等值后交直流系统电网仿真模块采集风场接入点的瞬时电压和风场接入点的瞬时相角，再根据接收和采集的数据，计算得到瞬时电流并将所述瞬时电流发送至等值后交直流系统电网仿真模块。本发明实现了风电场详细仿真机与RTDS电网联合仿真。

摘要： 本发明公开了一种风电场仿真测试方法，适用于预先构建的风电场仿真模型；CPU模块在每一预设的CPU计算时步内，分别测量N台风电机组的端口三相电压，并依次输入FPGA模块中；所述FPGA模块根据每一所述风电机组的端口三相电压计算对应的风电机组的状态方程，得到每一所述风电机组的端口三相电流，并输入所述CPU模块以作为对应的所述风电机组的控制量。本发明还公开了一种风电场仿真模型和一种风电场仿真测试装置。基于CPU模块和FPGA模块建立风电场仿真模型，采用流水线算法，依次完成多台风电机组的状态方程计算，从而实现对整个风电场的仿真测试，更加高效地实现了对风电控制系统的半实物仿真测试，且操作简便。

摘要： 本发明涉及一种风电场仿真系统及其仿真方法，风电场仿真系统包括：输入模块、风电场信号模块和风电场电网接口模块；其中，输入模块用于输入风电场实时运行数据；风电场信号模块用于根据风电场实时运行数据仿真其等效的风电场的运行状态切换和输出；风电场电网接口模块用于建立风电场信号模块与电网模型之间的电气连接。利用风电场仿真系统对风电场做实时仿真。本发明提供的技术方案，解决了传统建模方法中不能体现各风电机组参数差异化的问题，同时通过建立与实际风电场相一致数量的风电机组等效信号模型，使得风电场仿真系统可适应实际风电场控制，解决了当前风电场仿真系统输出性能只与风速相关，脱离控制影响，不能提供主动支撑的问题。

摘要： 本发明提供了一种双馈风电机组风电场仿真系统及仿真方法、设备，包括：双馈风电机组单机模型模块，对双馈风电机组的单机并网进行仿真，接收外部给定的风速信号以及电网故障信号，并输出三相交流电以及风电功率；电力系统传输线模型模块，模拟风电场中的电力系统传输线，将双馈风电机组单机模型模块输出的三相交流电以及风电功率进行远距离传输；电网模型模块，模拟风电场并入的电网模型，实现对双馈风电机组风电场的仿真建模。本发明提供的双馈风电机组风电场仿真系统及仿真方法、设备，是一种模块化的风电场建模技术，满足风电场建模的需要；从风电场建模的角度出发，通过模块化封装给出了一整套系统的风电场建模方式，具备更广泛的应用空间。

摘要： 本发明提供了一种全功率风电机组风电场仿真系统及仿真方法、设备，包括：全功率风电机组单机模型模块，对全功率风电机组的单机并网进行仿真建模，输出三相交流电；电力系统传输线模型模块，模拟风电场中的电力系统传输线，将全功率风电机组单机模型模块输出的三相交流电进行远距离传输；电网模型模块，模拟风电场并入的电网模型，实现全功率风电机组风电场的仿真。本发明提供的全功率风电机组风电场仿真系统及仿真方法、设备，针对全功率风电机组的风电场建模，能够有效解决现有技术不能适用于全功率风电机组的场级建模的问题；能够通过模块化建模的方式，解决全功率风电机组的建模问题，具有明显的优势。

摘要： 本公开涉及一种用于次同步振荡仿真分析的风电场仿真建模方法及装置，本公开的方法包括：根据风电场中目标风电机组的电气参数和控制系统参数，分别确定风电场的等值风电机组的电气参数和控制系统参数；将等值风电机组的电气参数和控制系统参数输入风电场仿真模型，并在目标时间对风电场仿真模型施加预设扰动，得到风电场仿真模型输出的用于模拟风电场次同步振荡现象的第一仿真结果。极大的节省了仿真建模的时间，提高仿真建模的效率。

摘要： 本发明涉及一种主变内部油流流速扰动电场仿真装置及其仿真方法，仿真装置包括温度传感器、场强探头、流速测试探头、AD信号转换器、控制模块、数据存储模块、变频循环油泵和调压器；温度传感器、场强探头和流速测试探头将检测的数据信号分别通过光纤信号线传输至AD信号转换器，AD信号转换器、数据存储模块、变频循环油泵和调压器分别与所述控制模块连接，当场强探头检测的电场强度超过预设值时，控制模块发出报警信号并调整变频循环油泵转速，数据存储模块自动保存主变的油温、电场强度、循环油的流速和流量。本发明使主变始终以既能保证安全，又能兼顾冷却效果的最优循环冷却方式运行，极大提高主变安全、经济运行效力。