基于PSCAD/EMTDC的液态金属限流器暂态过程研究

为了正确模拟液态金属限流器的限流过程,以液态金属限流器短路试验系统为研究主体建立了基于电磁暂态分析仿真平台PSCAD/EMTDC的含液态金属限流器的非线性电路仿真模型,并对液态金属限流器限流暂态过程进行了仿真分析.针对液态金属限流器燃弧过程复杂的特点,基于电弧的外特性采用设定等效时变非线性电导的方法对燃弧过程进行了模拟.仿真分析得到的液态金属限流器限流暂态过程中电压电流特性符合实际试验结果,证明了该方法对于模拟液态金属限流器暂态过程的正确性.     

电阻型超导限流器仿真模型及其对10 kV配电网的影响

在对电阻型超导限流器失超机理及失超过程进行深入分析的基础上,利用PSCAD仿真软件搭建了电阻型超导限流器的自定义模型,并通过仿真该模型的电阻、电流和温度曲线验证自定义超导限流器模型的正确性。对超导限流器与继电保护装置的配合问题进行了初探。理论分析及该模型的实例验证表明,模型较全面地呈现了限流器真实的工作状态。将其投入10 kV配电网中的仿真结果表明,超导限流器不仅对系统短路电流有显著的限制作用,同时还有利于改善非故障馈线的供电电压质量。为了与继保装置配合,选择最优的超导限流器参数将对限流器的挂网运行有重要参考价值。     

基于PSCAD／EMTDC的液态金属限流器暂态过程研究

为了正确模拟液态金属限流器的限流过程,以液态金属限流器短路试验系统为研究主体建立了基于电磁暂态分析仿真平台PSCAD／EMTDC的含液态金属限流器的非线性电路仿真模型,并对液态金属限流器限流暂态过程进行了仿真分析。针对液态金属限流器燃弧过程复杂的特点,基于电弧的外特性采用设定等效时变非线性电导的方法对燃弧过程进行了模拟。仿真分析得到的液态金属限流器限流暂态过程中电压电流特性符合实际试验结果,证明了该方法对于模拟液态金属限流器暂态过程的正确性。     

变压器型故障限流器限流效果研究

介绍了变压器型故障限流器的基本原理,该限流器由电容器及二次侧带放电间隙的并联变压器组成。通过分析该故障限流器在抑制短路电流过程中的稳态特性,定量地描述了它的限流效果。研究该故障限流器在限流过程中的工作条件,利用PSCAD软件建立仿真模型,对该故障限流器在500kV超高压输电系统中的应用进行仿真。为了验该故障限流器的限流效果,给出了实用可行的短路实验电路,分别就未装设和模拟限流器情况进行了短路实验。结果显示,该故障限流器具有较好的限流效果,能够作为一种有效的保护设备限制电力系统的短路电流。     

一种新型永磁磁饱和式故障限流器的研究

故障电流限制器是一种重要的限制故障电流的设备。提出了一种新型内部永磁偏置式的导磁体结构,并构成一种新型磁饱和故障限流器。对这种限流器的工作原理进行了分析,给出了限流器设计的一些主要参数。在220 V系统下设计并制作了限流器模型,并用Matlab对限流器在正常及故障情况下的特性进行了仿真。试验结果与仿真结果基本一致,设计的模型限流器可以达到预期的限流效果。这种新的结构的优点是造价经济、结构简单、反应迅速和不需要检测控制装置。     

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.     

超导限流器对感应电动机负载的影响分析

随着高温超导技术的发展,超导限流器成为研究热点之一。针对一种新型桥路高温超导限流器,分析了其对感应电动机启动及短路故障动态过程的影响,建立了含超导限流器的感应电动机的电磁暂态方程。基于Matlab的Simulink平台进行了仿真研究,并结合实验室超导限流器样机进行实验研究,仿真和试验结果表明超导故障限流器可以有效限制启动电流和故障电流,可以缓解大容量电动机启动困难及在短路故障时向短路点提供短路电流问题。     

具有可控串补功能的短路限流器的研究

介绍了一种具有可控串补功能的短路限流器,其在电力线路正常情况下,作为可控串联补偿装置使用,故障时,迅速切换到故障限流器模式,有效地限制了短路电流.本文分析了多功能短路限流器的参数整定及基于人工神经网络的控制策略,该系统在动态模拟实验室进行了仿真,仿真数据证明了该控制策略的可行性.本文对短路限流器给电力系统带来的谐波问题也进行了分析.     

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。     

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。     

交流发电机整流供电系统故障限流装置的分析与设计

提出了一种新型的整流发电机供电系统区域问限流保护方案及限流器电路。给出了适用于限流器分析的整流发电机的简化模型。建立了该型限流器的数学模型，得到了整流发电机电源参数对FCL承受的最大电压和最大电流的影响关系，通过MATLAB仿真验证了简化模型和所推导结论的正确性。研制出小功率实验样机，完成了三相整流同步发电机直流侧突然短路故障时限流的动态模拟实验。实验结果表明该限流器设计合理，限流效果明显。     

一种新型故障限流器的拓扑结构及仿真

提出了一种新型故障电流限流器,它由一个由脉宽调制原理控制的电感模块和一限流电感并联,然后再与一补偿电容串联组成。由脉宽调制原理控制的电感模块通过简单的占空比控制可以获得一连续可变的电抗,从而限流器可以快速、灵活地调节限流度和串联补偿度。文中详细分析了限流器的工作原理,指出它可运行于不同工作方式。最后建立了它的模型,并用电磁暂态程序（EMTP）进行了仿真。仿真结果表明,此装置性能良好,是电力系统中一种有效的保护设备。     

一种基于10kV配电网的新型短路限流器研究

配电网容量增大和非线性负荷的增加致使短路电流的增大、电能质量的变差,传统的固态短路限流器性能已满足不了电网运行的要求.提出了一种主要由限流电感与并联在电感两端的背靠背系统组成的新型短路限流器,分析了新型短路限流器的拓扑结构及其控制策略,通过搭建仿真模型进行仿真分析,证明该方法可以对电网中任意的短路故障进行操作,且可以改善电网的电能质量.     

永磁饱和型高压直流限流器参数优化设计

随着高压直流系统短路电流水平的提升,故障电流可能超出断路器遮断容量,或使其体积与成本急剧增加。使用故障限流器抑制故障电流上升速度,能够降低对直流断路器性能的要求。其中,永磁饱和型故障限流器具有无需外加控制、自动响应、无需外加励磁电流和损耗较低等优点。目前限流器参数设计主要针对稳态电感值,考虑暂态特性的参数设计及优化方法仍待研究。为此,文中提出一种用于直流系统的永磁饱和型故障限流器参数优化设计方法。首先,介绍了该类型限流器的工作原理。其次,提出了限流器优化设计的约束条件和优化目标函数,以成本最低为目标进行了限流器参数优化设计。最后,建立了有限元和电路仿真模型进行仿真计算,并研制了一台限流器样机,进行了试验。仿真和试验结果表明:采用所提方法可以设计出符合要求的限流器,降低了限流器成本,减小了直流断路器分断过程中的应力。     

FCL对电力系统暂态稳定性影响的机理分析与仿真

基于晶闸管控制的故障限流器FCL（fault current limiter）作为一种新型保护,已开始应用于电力系统。首先提出了FCL的暂态模型,然后详尽地分析了具有FCL的电力系统在各种情况下的功率特性,并且利用等面积准则则推导出了具有FCL系统的极限切除角的严格数学表达式。基于以上分析,从理论上严密地解释了FCL对于电力系统暂态稳定性影响的机理。仿真结果表明：FCL可以显著减小发电机转子在第一摇摆周期内的摇摆幅度,并且还可以大大增加系统的极限切除角,从而对改善电力系统的暂态稳定性起到积极作用。     

计及行波折反射的柔性直流电网故障限流器参数优化

行波的折反射过程对故障暂态响应有重要影响,目前对故障限流器(FaultCurrentLimiter,FCL)参数优化配置时,均未考虑故障行波折反射过程对FCL参数选取的影响。因此,提出了一种计及行波折反射的故障暂态响应时域分析方法,并用此方法对混合阻感并联型FCL进行了参数优化。首先,建立换流器故障等效模型,对比不同限流阻抗类型的FCL对故障电流的抑制能力。其次,推导了故障行波的频域和时域表达式,根据彼得逊法则建立各个时序的等效模型从而准确求得故障电流。并以故障电流和FCL两端的电压应力为优化目标,利用粒子群算法对FCL参数进行优化配置,得到限流阻抗最优匹配值。最后,通过在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建三端直流电网模型进行仿真对比。仿真结果验证了计及行波折反射的故障电流计算方法以及优化模型的准确性。     

工频零点电流转移限流及40.5kV快速真空开关仿真

随着电网的发展和负荷密度的增加,故障电流不断增大,如不采取措施,一些区域的故障电流将超过现有断路器的开断能力。笔者提出了一种基于工频零点电流转移的限流器方案。由快速真空开关和限流阻抗并联组成限流器,放弃限制故障电流的第一个峰值,降低了限流器实现的难度。笔者从工作电压、电流转移、动稳定性和热稳定性,以及快速真空开关等方面,论证了这种限流器的可行性。建立了基于等效回路法的仿真分析方法,对40.5kV真空断路器的电磁斥力机构进行了计算和优化。结果表明,工频零点电流转移型限流器所需的快速真空开关是可以实现的。     

Proposal of flux‐lock‐type fault current limiter with high‐TC superconducting element

This paper proposes a new type of fault current limiter (FCL), which consists of a high‐T_C superconducting (HTS) element and two coils wound on the same core without any leakage magnetic flux. In this FCL, either the limiting impedance or the initial limiting current level can be controlled by adjusting the inductances and the winding direction of the coils. Therefore, this FCL could relax the material restrictions on high‐T_C superconducting FCL. A current‐limiting experiment by a model FCL was carried out, and the limiting performance was observed. The initial limiting current level of the model FCL was 1.7 times higher than the critical current of the HTS element, and the fault current is suppressed to 52% immediately after the short‐circuit in the test. Considering voltage–current characteristics of a high‐T_C superconductor in a computer simulation, the calculated results almost agreed with the experimental results. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 127(1): 31–38, 1999