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        經典案例
        Classic Case
        公司在國內擁有衆多成功用戶,涉及電力、高端裝備、新能源車及教育等領域,並且與他們建立了長期的、友好的合作關係。
        高效研究機車牽引系統中主電源保護系統
        概述

        基於Windows平臺的新一代圖形化電磁類仿真軟件EMTP-RV。該軟件在歐洲與北美多家電力公司都已得到廣泛應用。本案例將介紹EMTP-RV助力加拿大龐巴迪公司對機車牽引系統中主電源保護系統的性能進行深入研究的應用情況。


        龐巴迪(Bombardier)是一家總部位於加拿大魁北克省蒙特利爾的交通運輸設備製造商。主要產品有支線飛機、公務噴氣飛機、鐵路及高速鐵路機車、城市軌道交通設備等。Bombardier Transportation公司的研發工程師需要搭建詳細的機車直流主電源系統模型,用於研究機車系統中主電源保護設備的暫態短路電流保護性能。由於機車運行過程中是移動的、機車的主電源系統拓撲復雜以及車輛運行情況多樣,且故障的不同等級與機車的運行位置有關,這就對機車牽引系統建模的精細程度提出了很高的要求。在直流電力系統中,傳統的基於AC RMS穩態仿真無法滿足研究電流保護設備暫態特性的需求。

        解決方案

        基於EMTP-RV,客戶完成了:對機車設備和線纜保護的研究;限制通常在機車下放發生的高熱效應和磁能;更進一步的完成了仿真可能會發生的故障等級,定義了保護設備的規格和等級,估算故障持續時間,評定故障保護設備的選擇適應性以及測試保護設備在不同故障情況下的保護性能。


        在機車中,類似於集電靴熔絲和高速電流斷路器在機車電力保護系統中起到重要的作用。當機車主電源系統發生短路故障時,這些電流保護裝置通常在短時間內就要動作以保護主電源系統。傳統的基於AC RMS有效值對保護裝置進行仿真的軟件由於無法反應裝置在電磁暫態反應下的工作特性,是不適用於這樣的需求的。


        直流牽引系統需要通過短路電流保護分析仿真來評估在機車運行過程中可能會發生的故障等級、保護設備的檢測以及滅弧機理探索。基於以上需求,龐巴迪研發工程師基於EMTP-RV平臺,搭建了詳細的仿真模型。EMTP-RV具有不僅可以仿真詳細的電力電子非線性器件元件模型,更能以大規模的元件數量下進行仿真。龐巴迪研發工程師將DC牽引系統下不同的機車結構,不同的故障位置以及不同的操作情況(穩態、)在EMTP-RV中搭建了變電所、鐵軌和主電源系統。


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        通過先進的電磁暫態仿真軟件完成了對機車牽引系統中直流主電路中短路電流保護研究的需要,項目完成了:評估短路故障情況的嚴重性;確定故障清除時間;依據選擇合適的保護設備和評估他們在不同故障情況下的可選擇性。


        EMTP-RV的功能特點與其他應用

        ■ EMTP-RV仿真軟件的功能特點;

        ■ 豐富的電力系統電磁暫態仿真模型庫;

        ■ 具有出衆的建模靈活性;

        ■ 先進的仿真內核解算器;

        ■ 可自定義的GUI;

        ■ 大量的電機模型和非線性電力電子模型庫;

        ■ 對於非線性元件不再有拓撲限制;

        ■ 易於使用的人機界面;


        更多應用

        EMTP-RV是廣泛用於電磁類、機電類以及控制系統暫態分析的仿真和分析軟件。

        EMTP-RV適用於廣泛的電力系統分析應用場景,包括不限於以下:

        ■ 絕緣協調;

        ■ 開關浪涌;

        ■ 鐵磁諧振;

        ■ HVDC;

        ■ 保護;

        ■ 軸扭轉應力;

        ■ 同步電機;

        ■ 電力電子和FACTS;

        ■ 風機;

        ■ 雷擊電涌;

        ■ 電網絡分析;

        ■ 串聯補償;

        ■ 開關設備;


        1. 絕緣協調包括:

        架空線路;室外變電站;氣體絕緣變電站;避雷器模型;

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        ■ 特定的絕緣等級

        ■ 保護設備的安裝

          經濟上可接受的失敗的風險

          絕緣協調

        ■ 雷擊浪涌會造成絕緣子鏈崩潰

          電網停電

          電壓跌落

        ■ 直接閃電

          閃電是電流源模型(CIGRE模型)

        ■ 感應雷電

          感應電壓:低於10KV,是低電壓系統的棘手問題

        ■  可滿足統計和參數研究


        2、開關浪涌

        ■  研究開關拓撲

        ■ 電網絡分析

          傳輸線的開關

          故障出現和消除

          電容通斷

          電抗器通斷

        ■ 斷路器模型

          用於TRV研究的理想開關

          用於電弧猝熄能力研究的電弧模型

          可滿足統計和參數研究

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        3. 鐵磁諧振

        ■  振盪現象

        ■ 四個元素

          非線性電感(電力變壓器,電壓互感器)

          電容(線纜,空氣絕緣導體)

          電壓源

          低損耗

        ■  EMTP-RV模型(變壓器、電纜、線)在頻域是精確和有效的

        ■ EMTP-RV解算器仿真非線性元件具有高度精確性

        ■ EMTP-RV軟件可用於理解、分析和消除鐵磁諧振


        4. 電力電子和FACTS(HVDC,多端HVDC,SVC,VSC,TCSC)

        ■  EMTP-RV解算器提供了用於電力電子仿真的先進解算器,避免了開關過程中的數值不穩定問題

        ■ 可實現開關元件的詳細模型

        ■ 可設計控制系統

        ■ 提供了許多的FACTS(SVC,STATCOM)模型

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        5. HVDC

        ■ HVDC仿真不僅要求性能良好的解算器同時需要高精度模型(MOSFET,控制,線纜,故障模擬等)

        ■ 可仿真雙極,背靠背和多端HVDC系統

        ■ 仿真包含了平均值模型和詳細模型

        ■ 基於MMC的多端HVDC通用和完整模型可進行仿真

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        6. 雷擊浪涌

        ■ 回火

        ■ 感應浪涌

        ■ 變電站引入浪涌


        7. 網絡分析

        ■ 網絡分割,電能質量,地磁暴,補償與控制元件之間的交互,風機

        ■ 電網分佈不平衡

        ■ 詳細仿真與分析大規模電力系統(無上限)

        ■ 分佈式電網絡和分佈式發電


        8. 保護

        ■ 電能振盪

        ■ 飽和問題

        ■ 電涌放電器影響


        9. 串聯補償

        ■ MOV電能吸收

        ■ 短路電流情況

        ■ 電網絡交互


        10. 軸扭轉應力

        ■ 次同步諧振

        ■ 開關開合感應


        11. 開關設備

        ■ TRV

        ■ 並聯補償

        ■ 電流截斷

        ■ 電流零點延遲

        ■ 電弧現象


        12. 同步電機

        ■ SSR

        ■ 自激振盪

        ■ 控制


        在線溝通
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