新型饱和铁心型高温超导故障限流器等效电路和仿真分析

基于饱和铁心型高温超导故障限流器的基本工作原理,提出了一种新型高温超导故障限流器的铁心结构和交直流线圈配置方式。通过理论分析,介绍了新型结构的工作原理,建立其等效二端口电路模型,推导出电路模型的参数,分析了交流绕组在直流回路中产生的感应电流大小。结构限流器通过缩减偏置磁路的有效长度,降低偏置电流的大小。对新型高温超导故障限流器进行仿真分析,仿真结果表明,在系统正常运行时,结构限流器对交流回路电流的影响很小,在系统发生短路故障时,能够有效、快速地将短路电流限制在合理范围内。     

新型故障限流器限流性能的仿真研究

基于PSCAD仿真软件的理论应用,研究了一种新型故障限流器的限流性能,在研究故障限流器新型拓扑结构的基础上,设计出其控制结构模型,通过搭建某简单实际电网模型,对该故障限流器在各种不同典型短路故障下的应用进行了分析。介绍了各种典型故障情况下的仿真结果。     

基于快速斥力开关的新型故障限流器设计与仿真研究

针对系统发生短路故障时迅速产生的短路电流,设计了一种由新型电磁斥力机构、固态开关和ZnO避雷器组成的新型故障限流器。在Ansoft软件中搭建了电磁斥力机构和永磁机构在瞬态场下的仿真模型,对分、合闸过程中的磁场、位移以及速度随时间的变化情况进行了仿真分析,并分别对固态开关和ZnO避雷器在故障限流器中的作用以及应用条件进行了阐述,证明了此类新型故障限流器能够在系统中起到很好地限制短路电流的作用。     

基于自驱动变阻器的新型故障限流器

短路故障电流会给系统的安全稳定和经济运行带来危害,安装故障限流器可以快速有效限制短路故障电流,在电网短路故障抑制方面具有良好的应用前景。因此提出一种基于自驱动变阻器的新型故障限流器,其在正常运行时损耗很低,短路发生时无需任何检测设备和辅助开关便可完成对首半波峰值的限制。首先对限流器动作和限流过程进行理论分析,基于COMSOL平台建立有限元模型对限流器自驱动过程的运动和受力情况进行建模仿真,并对短路故障电流造成的装置电磁环境变化加以研究。然后建立基于PSCAD/EMTDC平台的振荡电流源短路故障仿真模型,通过仿真验证了新型故障限流器的限流效果。最后完成了样机制作,并通过搭建试验回路进行了试验验证。试验结果表明：在预期电流峰值为15 kA的情况下,基于自驱动变阻器的新型故障限流器能够在4.2ms限流,将首半波故障电流峰值从15.6 kA限制到14.51 kA。通过仿真与试验验证了所提新型故障限流器的可行性,限流效果明显,可为工程应用提供一定技术参考。     

饱和铁心型桥式故障限流器的性能参数设计与实验

为解决系统短路电流过大、传统饱和铁心型故障限流器限流效果和经济性不理想等问题,提出一种饱和铁心桥式故障限流器(BSFCL)。相比传统饱和铁心型故障限流器,该限流器采用桥式结构,可有效减小限流器的体积和成本;通过外加限流电感,有效提高了限流器的限流效果。首先分析饱和铁心型桥式故障限流器的工作原理,然后建立限流器的磁路模型,并对限流器性能参数进行详细分析和设计。在此基础上,基于Ansoft建立饱和铁心型桥式故障限流器的场路耦合仿真模型,通过仿真说明其工作原理和良好的性能,并分析不同参数对限流器限流效果的影响。最后研制了一台220V/20A饱和铁心型桥式故障限流器实验样机,实验结果验证了所提结构和方法的有效性。     

经济型三相饱和铁芯故障限流器

故障限流器是限制高压电网短路故障电流的有效措施。由于高压故障限流器存在限流器是单相结构、励磁容量大、损耗高、体积大和成本较高等问题,提出了一种经济型三相饱和铁芯故障限流器结构。该结构采用三相共用铁轭方式,能有效限制电网的各种短路故障电流,具有永磁体涡流损耗小、永磁体可靠性提高、铁芯磁性材料和永磁体用量小等显著优点。首先介绍了经济型三相饱和铁芯故障限流器的工作原理,建立其等效电路和磁路模型。其次采用有限元方法分析了经济型三相饱和铁芯故障限流器各种状态的阻抗特性和磁场分布特性。最后设计并研制出限流器小容量试验模型,开展了试验研究。仿真和试验结果均证明了文中所提出方法和结构的可行性和有效性。     

新型磁控式故障限流器

提出一种新型磁控式故障限流器,它由电流源提供直流电流,并采用晶闸管导通切断直流电流.阐述了新型磁控式故障限流器的基本工作原理与基本结构.设计了一台220 V的新型磁控式故障限流器实验样机,对样机的性能进行了测试.测试结果表明:电力系统正常运行时,磁控式故障限流器对电力系统正常输电能力影响较小;电力系统发生短路故障时,磁控式故障限流器可以用20 ms左右的时间把短路电流减小至危害较小的程度.     

新型永磁励磁型饱和铁芯故障限流器

应用饱和铁芯故障限流器(saturated-core fault current limiter, SCFCL)是限制系统短路电流的最有效措施,为解决传统SCFCL直流励磁损耗大的难题,提出了一种新型永磁励磁型饱和铁芯故障限流器(permanent-magnet-biased saturated-core fault current limiter, PSFCL)。本文利用等效磁路、等效电路对该新拓扑进行研究分析,并进行相关参数设计,通过搭建基于Maxwell-3D的有限元电磁仿真模型,证明所提新型拓扑可有效限制故障电流,并通过样机试验进一步验证所提结构的有效性与理论的正确性。     

新型磁控开关型故障限流器参数设计及模型机研究

基于饱和铁心型高温超导故障限流器拓扑,提出了一种适用于中高压电网的磁控开关型故障限流器结构。通过工作原理分析,论证了此拓扑结构的可行性,建立了限流器的数学模型和简化电路模型,推导出这种限流器系统的设计公式,并在此基础上研制了一台220V/50A限流器模型机。试验结果表明,该故障限流器具有快速、有效的故障电流限制作用,且具有结构简单可靠,运行控制灵活的特点。     

一种快速储能式直流限流器拓扑的电气参数分析

传统饱和铁心型故障限流器在开断时反向过电压较高,而耗能型故障限流器承受故障电流时间长、发热大和成本高,因此该文提出一种快速储能式直流限流器拓扑,具有过电压小、响应快及能量二次利用等优点.首先,分析该快速储能式限流器的拓扑结构和工作原理,即通过磁耦合的方式引入辅助支路,从而实现快速吸收故障能量的目的;其次,建立该限流器的电路模型,给出主要电气参数设计方法;然后,通过磁路有限元与电路仿真相结合,对关键电气参数进行优化计算;最后,进行全过程工况仿真,得到限流器的暂态电压和电流波形,并通过与解析解计算结果和不同类型直流限流器仿真结果的对比.验证了该文所提出限流器的可行性和有效性.     

A dual-functional bridge type FCL to restore PCC voltage

The bridge type Fault Current Limiter (FCL) can limit the fault current without any delay and smooth the surge current waveform. Therefore the DC reactor and fault current increase and the voltage of Point of Common Coupling (PCC) decrease gradually. The voltage sag of PCC would affect the loads on the parallel feeders connected to PCC. In this paper, to limit the fault current and restore the PCC voltage, the power quality improving function is proposed and integrated in the bridge type FCL. This function is realized by a resistor and parallel switch which are in series with DC reactor. It is shown that controlling turn on and turn off duration of switch, can not only limit the fault current but also restore the voltage of PCC during fault. The theory of proposed bridge type FCL for limiting the fault current and improving the power quality has been presented and its model has been simulated by PSCAD/EMTDC software. A test setup has been built and the measurement results have been compared with the simulation results. It is shown that the proposed FCL is superior over the conventional bridge type FCL.     

具有旁路电感的新型固态故障限流器的研究

提出一种适用于高压电网的具有旁路电感的新型固态故障限流器，分析了新型固态故障限流器的工作机理，给出了在各种短路故障情况下的控制策略，并对其进行仿真研究。理论分析和仿真结果及试验表明，系统正常运行时，限流器对电力系统没有明显的影响；故障一旦发生，立刻控制桥路，尽快关闭桥路使桥路退出故障回路的运行，同时旁路电感立刻插入线路进行限流，不会引起附加振荡和过电压，控制方法简单，新型固态限流器具有良好特性，是电力系统中有前途的保护设备。     

基于半控桥的三相接地系统短路限流器及其控制方法

提出了一种用于三相接地系统的基于半控桥的新型短路故障限流器拓扑结构。对新型限流器在单相对地短路、两相对地短路和三相短路状态下的控制方法和限流工作原理进行了详细介绍。该限流器中含有一对功率二极管组成的桥路,可以自动为直流电感提供续流通道,因此,在短路故障发生并被检测到之后,只需要控制关断与故障相相连接的桥臂上的开关管,则故障相即可退出系统,非故障相仍然正常供电。采用PSIM6软件,对各种短路模式下的限流方法及限流效果进行仿真研究。制作了小容量的半控桥式限流器实验装置,并进行了详细的实验研究,给出了3种短路模式下主要变量的实验波形。仿真和实验结果一致,验证了所提限流器及其控制策略的有效性和实用性。     

故障限流器在电力系统中应用研究现状

故障限流器可以快速地限制短路电流,保证系统安全稳定运行,是一种具有发展潜力的限制短路电流技术。在综合大量文献的基础上综述了国内外故障限流器的应用研究现状、发展应用;详细介绍了故障限流器的分类、基本原理和应用要求,归纳了它们在电力系统中的安装地点,提出了在实用化过程中故障限流器研究亟待解决的问题,包括：FCL与电力系统整体性能的交互影响;FCL与电网关键设备的交互影响;FCL的经济性评价;FCL与其他现有FACTS装置控制系统、电网调度控制系统的协调配合问题;FCL的最优化配置问题等。     

基于单可控开关的短路故障限流器

为简化电路和控制方法,降低成本并提高可靠性,提出了一种基于单个可控开关的新型桥式短路故障限流器.对新型限流器的拓扑结构、控制策略和限流工作原理进行了详细介绍.在正常情况下,可控开关被触发并处于常通状态.限流器在系统中等效为一个点.对电力系统几乎无不良影响.当短路故障发生并被检测到之后.只需要简单地关断唯一的可控开关,即可实现对限流器的控制.采用PSIM6软件对新的短路限流器进行了仿真研究.制作了小容量的限流器实验装置,并进行了详细的实验研究.仿真和实验结果一致,验证了所提限流器及其控制策略的有效性和实用性.     

基于可控串补的故障限流器

研究了一种基于可控串补结构的故障限流器,可对电网进行功率控制并在故障时降低短路电流水平。该故障限流器主要由并联电容、并联电感、反并联晶闸管和与开关并联的串联电感构成。开关用于装置在串补和限流模式间进行切换,装置正常工作时运行于串补模式,故障时迅速切换到限流模式运行,有效限制短路电流。该装置在原有串补装置上改动较少,可为现有设备增加故障限流功能做参考。通过Matlab/Simulink软件对系统进行仿真研究,结果表明此装置能够控制功率并限制短路电流,是电力系统中可靠的保护和控制装置。     

故障电流限制器在500kV变电站的应用

介绍了故障电流限制器(FCL)的结构图和各个电气元件的作用、串联谐振型FCL的基本原理及其显著特点,详细说明了FCL控制保护系统中的动作依据、动作过程、电容器组的重投机制等,分析了如何利用故障电流瞬时值和故障电流斜率等判据来实现FCL的可靠动作,阐述了FCL对电流差动保护、距离保护、方向零流、线路联动保护等继电保护的影...     

有源等效阻抗限流器的研究

有源等效阻抗限流器由电压型电力电子逆变器、直流电容、滤波器组成,通过变压器串联接入电网.电网正常时,限流器实现提高电能质量的功能或停止工作;故障发生后,立刻投入限流,对电网来说限流器等效为一可调阻抗,此阻抗设定为纯电感时可同时满足限流及使装置提供的有功最小.给出了实际电路与控制方法,理论分析与仿真结果均表明限流器具有优良的限流特性.     

一种多功能模块化直流故障限流器拓扑及控制策略

直流故障限流器(FCL)作为是抑制限制直流短路故障电流的关键重要设备之一,在交直流混合电网输电系统中应用中作用十分重要。得到广泛应用,在故障发生时能有效限制故障电流的激增。针对传统直流限流器仅具备限流功能且故障电流无法被完全限制的问题,本文提出一种多功能模块化直流故障限流器拓扑,在分析其工作机理的基础上,分别针对故障限流、能耗泄放和直流网压支撑三种功能,完成了相应及其控制策略开发。,实现了多种故障情况下采用对应故障限制功能,有效抑制故障电流,稳定直流侧电压。为验证拓扑结构及控制策略的有效性,在Matlab/Simulink中搭建构建交直流混合输电极间短路故障及模块化限流器系统多工况模型,仿真结果表明所提出的模块化直流限流器拓扑及控制策略,满足交直流混合电网多种故障情况下的故障限流需求,可维持直流网压的稳定。能有效限制直流短路故障。