基于人工智能的故障限流器EMTP建模

电网规模日趋扩大,电网短路水平不断攀升,安装限流器是一种经济可行的限流措施。文中基于大数据手段与行业通用的EMTP电磁暂态仿真方法,提出一种符合实际情况的快速开关型故障限流器电磁暂态仿真建模方法。给定时间步长,对快速开关式故障限流器内部元件的电磁暂态过程进行时域差分离散化,形成适用于EMTP电磁暂态仿真的伴随电路的形式。通过对大量的限流器的试验数据以及电力系统各种限流场景下的运行数据进行大数据特征分析,结合快速开关型故障限流器固有参数与结构特征,形成描述限流器电磁暂态过程的相关特征序列,并利用BP神经网络算法对伴随电路诺顿等值参数的构造函数进行了训练,得到了适用于EMTP电磁暂态仿真方法求解的限流器模型。最后,对典型的快速开关型故障限流器实验数据进行了神经网络训练与算例仿真,结果显示该方法可以很好地模拟快速开关型故障限流器动作过程中的电磁特性。     

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。     

基于快速开关的节能型故障限流器

提出快速开关型限流器的拓扑结构,并对其限流原理和取能方式作了介绍分析,通过Matlab软件仿真分析其限流效果。本文所介绍的故障限流器,拓扑结构简单,在正常状态下由快速开关短路,完全没有电能损耗,应用最新的快速开关技术,相对于现有限流器来讲开关的分合闸动作时间更快。     

新型磁控开关型故障限流器拓扑及试验研究

基于饱和铁心型高温超导故障限流器的拓扑,提出了一种适用于中高压电网的磁控开关型故障限流器拓扑结构,在偏置回路中串联了一个限流电感,通过故障前后交流电流的变化自动实现限流电感的退出和接入,从而实现对短路电流的限制,并研制了一台220 V/50 A试验样机。对限流器样机的试验结果表明,磁控开关型故障限流器在正常工作时电压损耗很小,对线路几乎没有影响;故障发生后,限流电感立即自动插入故障回路进行限流,基本不产生谐波,运行控制灵活且简单可靠,对短路电流具有快速、有效的限制作用。     

磁元件型故障限流器电网接入技术研究

随着电力系统输送容量不断增加,电网短路电流水平增长,传统的被动限流措施难以有效降低短路故障电流。通过对磁饱和开关型和磁通约束型2类磁元件型故障限流器的结构分析,研究磁元件型故障限流器的响应特性,并建立统一的响应分析模型。建立单机无穷大分析系统,研究了磁元件型故障限流器的响应特性对短路电流的抑制效果,以及限流器对电网安全稳定性的影响。研究福浙断面投入故障限流器对输电断面输送功率的影响,仿真分析对电网安全稳定性的影响。使用浙江电网数据对磁元件型故障限流器不同接入方案进行分析,得出在短路电流最严重处布置故障限流器抑制效果最明显的结论。     

超导限流器基本概念和发展趋势

超导限流器是多年以来人们在超导电力技术领域的研究焦点之一,也是被认为最有可能率先实现工业化应用的超导电力设备。本文在介绍超导限流器的基本概念、组成要素和功能特点的基础上,讨论了超导限流器设计和应用相关的一些重要技术参数和性能指标。文章还较系统地分析了电阻型和饱和铁心型两种目前发展水平较高的超导限流器的工作原理和应用情况,并比较了两者的优缺点。随着性能的进一步完善,可靠性和可用性的进一步提高,超导限流器有可能成为理想的电网短路故障限流装置。作者期待在不远的将来超导限流器会在各种电网中得到广泛的应用,并由此推动电网的深刻技术革命。     

谐振型限流器限流电抗快速接入控制策略

串联谐振型限流器是应用在500kV超高压电网的实用化限流器。谐振电容器快速旁路是实现限流器的关键技术。限流电抗快速接入控制策略主要研究快速旁路器件动作时序配合和快速保护判据。快速旁路电路采用多种旁路器件。在极短的时间内,动作时序要协调各个器件的配合,保证旁路电路快速性和可靠性。依据限流器基本控制策略,设计旁路器件动作时序,对动作时序中的判据处理、器件换流等过程作了详细分析。以华东电网限流器工程为研究背景,确定了阈值指标,该方案能保证限流器在出口短路故障发生后5ms内动作。     

多断口快速开关型高压故障限流器

随着电网容量不断发展,局部地区电网短路电流过高,严重威胁系统稳定、安全运行。文中提出了一种多断口串联的高压快速开关型故障限流器,通过隔离变压器将操作机构与断口等电位,采用“一拖二”式电磁斥力机构,取消了绝缘拉杆,既实现了快速分合闸,也解决了故障限流器采用电容式电压互感器供能时系统不带电情况下无法分合闸的问题。另外,通过三维有限元仿真,优化设计了双线圈串联型斥力机构参数,提取了多断口对地杂散电容,并通过增加断口均压电容保证多断口均压一致性。最后,搭建了LC振荡试验回路,对所研制的220 kV多断口串联快速开关型故障限流器进行了原理验证,获得了多断口快速开关在向限流电抗转移短路电流动态过程中的均压特性。此外,对该样机快速开关进行了不同燃弧时间的开断合成试验,试验测试结果表明,快速开关能够在一个周期内开断高直流分量的短路电流。     

串联补偿型限流器的设计与仿真

针对10 kV配电网系统,研究了一种串联补偿型故障限流器,该限流器由主回路串联的电容电感、与电容并联的金属氧化物避雷器、阻尼回路、反并联晶闸管以及旁路开关组成。在正常工作时它可以对线路进行无功补偿,改善功率因素;在短路故障时能够起到限制短路电流的作用。首先建立了10 kV配电网仿真模型,根据限流器的限流系数设计了该限流器的拓扑结构。通过Matlab/Simulink模型仿真的方法,对该限流器的工作原理和限流过程进行了描述,给出了限流器中各个器件参数的设计与选型过程,特别是获得了阻尼回路器件参数对限流特性的影响规律。研究表明该限流器在系统中可以起到明显的限流作用,并且易于实现工程应用。     

故障限流器的工程应用分析方法研究

故障限流器能够在电网正常运行时控制串抗退出,电网故障时控制串抗快速投入,因此既能有效限制短路电流,又不影响电网正常运行。在对故障限流器的技术特点进行简要分析的基础上,进一步对故障限流器在大电网短路电流限制方面的应用进行研究,提出了故障限流器在实际电网应用的一般性分析方法。以某实际电网为例,对故障限流器在电网中应用的选址、定容方法进行了验证。结果表明:合理的选址、定容方案能够最大化发挥故障限流器对电网的短路电流限制效果。     

新型饱和铁心高温超导限流器的实验研究

饱和铁心型超导限流器的直流超导绕组中的直流影响短路故障电流的限流效果,研究发现,饱和铁心型超导限流器直流超导绕组中的直流还可以抑制谐波,并减少正常情况交流电流的波形畸变率。该文提出了一种新型饱和铁心高温超导限流器。新型饱和铁心高温超导限流器在正常工作情况下,两个固态开关SSTS处于闭合状态,直流超导绕组中的直流使饱和铁心型超导限流器处于饱和状态,限流器不会出现限流现象。在短路故障情况下,两个SSTS快速动作,断开限流器直流超导绕组中的直流,提高限流能力,同时使限流电阻快速串入超导限流器的交流回路限流,进一步提高限流效果。研究了该新型限流器的工作原理,分析限流参数的变化对其限流特性的影响。通过仿真和和实验研究发现,新型限流器的限流效果非常明显,并能实现线路重合闸,电网的稳态和暂态短路电流显著减少,电网电能质量和动态稳定性得到有效提高。     

故障电流限制器工程应用性能研究

故障电流限制器是解决电网短路电流超标最理想的手段之一,而如何选择合适类型的故障限流器尚未有合理的依据。首先比较短路电流水平和故障电流限制器应用支路短路电流的区别,分析出决定故障电流限制器的主要影响因素;在此基础上,引入CIGRE对故障电流限制器的定义和相关性能指标;最后介绍超导型、并联开关型、串联谐振型、电力电子型故障电流限制器的基本原理和样机、工程应用情况,并归纳出几种故障电流限制器的性能评价指标,为故障电流限制器的工程应用提供依据。     

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。     

故障限流器在电力系统中安装位置综述

随着电力系统规模的逐步扩大,各级电网的短路电流水平不断增大,使得故障限制器的应用越来越广泛。故障限流器在电网中所起的作用和安装在电网中的具体位置等问题已成为研究热点。详细介绍了故障限流器在电网中的不同安装位置并对其进行简单分类,全面阐述了这些场合发生短路故障时的特点以及安装故障限流器的意义,指出了在故障限流器实际应用中还需要深入考虑和研究的问题。     

两级式串联补偿型故障限流器

针对传统故障限流器运行效率低、限流效果差等问题,设计了一种两级式串联补偿型故障限流器。通过滞环控制方式控制直流励磁电流,从而快速调节限流器输出阻抗,在电网正常运行时对电网进行动态串联补偿,在发生接地故障时实现两级式限流。利用MATLAB/Simulink软件平台搭建系统仿真模型。仿真结果表明,两级式串联补偿型故障限流器具有良好的补偿效果及限流能力。     

解决电能质量的快速转换开关技术

介绍了快速转换开关技术在电能质量领域的应用前景.结合已研制的快速转换开关样品,阐明了开关的结构特点和工作原理以及综合式故障限流器的实现方案.大量实验表明,快速转换开关的快速开关特性能满足动作时间要求,构成的综合式故障限流器也可顺利实现故障电流的两级快速转移.这些技术对提高电力系统供电质量有重要意义.     

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。     

限流开断技术用直流快速旁路开关设计与研究

在直流系统中合理配置超导限流器,可有效降低短路电流水平,改善直流系统的稳定性和安全性。超导限流器正常工作对于确保直流断路器可靠动作至关重要,为此,基于某多端柔性直流工程,开展直流超导限流器用快速旁路开关的设计与研究。分析快速旁路开关的应用工况,获取设备的参数要求;攻克了高电位隔离供能、毫秒级驱动及缓冲、绝缘区分等关键技术难题;设计了满足工程要求的快速旁路开关,实现毫秒级时间内快速合闸;设计并搭建试验回路,验证了所设计快速旁路开关的合闸机械特性和关合能力。     

故障限流器控制系统的设计与实现

针对故障限流器高速性、高实时性的应用需求,设计并研制了一套基于嵌入式平台的故障限流器控制系统。系统采用模块化设计,硬件部分包括数据采集单元、主控单元和子模块控制单元三部分,其中主控单元中的核心控制模块采用高性能DSP和FPGA的硬件模式。软件部分包括故障识别模块、状态监测模块和逻辑控制模块,其中故障识别模块采用基于短数据窗的幅值计算方法,对控制逻辑及相关定值也进行了详细设计。通过型式试验和数模仿真试验验证,控制系统能够快速识别短路故障并控制故障限流器动作,为故障限流器的工程应用奠定基础。