基于铁芯控制的串联补偿型故障限流器

基于饱和铁芯型故障限流器的结构,提出控制直流偏置电流改变限流器输出电抗,从而当故障限流器与电容串联时,可以调节电容补偿系数。设计了限流器直流控制系统,利用氧化锌电阻的非线性特性和双滞环比较控制技术对直流偏置电流进行快速控制。对研制的限流器试验样机进行试验,试验结果表明,应用所提方法及直流控制系统后,串联补偿型故障限流器在系统正常运行时可以实现输出电抗的调节,在系统发生故障时可有效限制短路电流,并在重合闸之前恢复低阻抗状态。     

偏流切换桥路型高温超导故障限流器的实验研究

研究了应用于三相电力系统中偏流切换桥路型高温超导故障限流器实验室样机。正常工作情况,在电桥上引入直流偏置电流,不出现限流;短路故障情况,整流桥中的直流偏流影响限流效果,将直流偏置电压源切换到限流电阻,使故障电流限制到预定的范围。研究了该限流器的工作原理,分析限流参数的变化对其限流特性的影响。实验和仿真表明,该限流器有很好的限流和重合闸能力,能显著减少暂态及稳态的故障电流,有效提高系统的动态稳定性和电网的电能质量。     

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。     

永磁饱和型故障限流器的高压大容量化分析

为提高永磁体的偏置能力以利永磁饱和型故障限流器朝高压大容量发展,从温度和外磁场两方面分析了钕铁硼永磁体的稳定性问题,论证了其应用到该限流器的可行性;提出"饱和深度比"的定义,指出改善永磁体的偏置能力与提高铁心的饱和深度比等价;基于一种结构参数可调的永磁饱和型故障限流器拓扑,分析了限流器结构参数与铁心饱和深度比的数量关系,并通过有限元法仿真以及实验加以验证;最后给出了10kV等级永磁饱和型故障限流器的一个设计实例。仿真与实验结果均表明,增加永磁体的厚度与截面积可获得较优的偏置能力,实现永磁饱和型故障限流器的高压大容量化在技术上是可行的。     

直流超导故障限流器方案设计及限流效果仿真分析

为满足直流电力系统故障保护的需要,提出了一种新型直流超导故障限流器 (SCDCFCL)的结构,介绍了其工作原理,建立了数学模型,进行了两种不同直流源的Matlab仿真。仿真结果证明系统正常运行时,该型直流超导限流器对系统无影响;系统发生故障时,限流器的限流效果明显。     

磁控串联补偿型故障限流器参数设计与性能研究

通过改变磁控限流器的直流偏置电流可以改变限流器输出电抗,与串联电容配合可在限流的基础上具备串联补偿功能。本文提出了一种磁控串联补偿限流器(MSCFCL),通过等效磁路等理论分析方法对其铁心与线圈的主要参数进行了详细设计;并提出了铁心开气隙结构来满足对输出电抗调节的需求。通过JMAG软件仿真分析了MSCFCL稳态下电抗输出与故障态下限流性能。仿真结果表明,以饱和电抗器为核心加入合理气隙结构的MSCFCL,可满足串联补偿的输出电抗平滑度要求,并且对限流性能有明显影响。     

计及永磁体漏磁效应的磁饱和型高压直流限流器设计方法

高压直流系统故障电流极快速的上升速度对系统安全稳定运行产生严重影响.永磁偏置磁饱和型高压直流限流技术是一种经济可靠的抑制高压直流系统故障电流快速上升的方法,但现有的磁阻网络计算法无法考虑永磁体漏磁效应带来的计算误差,导致设计计算结果不准确,因此亟待研究该类限流器的设计方法.该文提出一种基于高阶麦克劳林展开的磁通管区段拟合方法,能有效计及永磁体漏磁效应,进而精确计算限流器工作电感值,为该类限流器及永磁偏磁型电力设备提供设计方法.首先计算不同漏磁区段等效磁导值,其次重构限流器等效磁导网络,最后计算得到限流器电感值及相关尺寸参数.多组有限元仿真及样机试验结果表明,该文所提出方法较常规方法准确度等级提高约20％,且计算时间大大缩短,符合装备设计实际需求.     

直流超导故障限流器方案设计及限流效果仿真分析

为满足直流电力系统故障保护的需要,提出了一种新型直流超导故障限流器(SCDCFCL)的结构,介绍了其工作原理,建立了数学模型,进行了两种不同直流源的Matlab仿真.仿真结果证明系统正常运行时,该型直流超导限流器对系统无影响;系统发生故障时,限流器的限流效果明显.     

直流断路器与直流故障限流器的匹配研究

快速直流断路器是切除直流电网故障必不可少的设备,而其开断容量难以达到直流电网的要求,通过限流器和断路器的配合能够有效提升断路器的开断能力,从而确保直流电网安全运行。文中在深入开展快速机械断路器的特性的基础上,对断路器与直流限流器的配合问题进行研究:首先,分析机械断路器的开断原理,通过MATLAB/Simulink建立直流断路器电弧特性仿真模型;然后,根据直流电网电压等级、开断电流大小和开断时间等不同要求,研究限流器对断路器开断时间、开断瞬间峰值电压的影响,仿真分析与之相匹配的限流类型及其参数值优化方法;最后,根据超导带材的数学模型,搭建了电阻型超导故障限流器(RSFCL)的仿真模型,用可变电阻模拟超导限流器失超过程的电阻变化,进一步分析限流器对开断过程的影响,上述工作对直流超导限流器的直流电网应用有重要指导意义。     

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。     

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。     

短路限流技术的研究与发展

综述了国内外限流技术研究与发展状况,概述了各种短路故障限流器(如超导限流器、磁元件限流器、PTC电阻限流器、固态限流器)的特点;详细介绍了固态限流器的工作原理和样机研制、试验情况,为限流技术及新型限流装置的研发提供了参考。     

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。     

高压及超高压故障电流限制技术分析

220kV和500kV高压及超高压故障电流限制技术被认为是保障大电网安全稳定运行、提高供电可靠性和灵活性的有效途径。本文结合国内外高压及超高压领域的几个限流器工程示范项目,对比分析串联电抗限流技术、串联谐振限流技术、分裂电抗开断技术、超导限流技术以及其他混合限流技术的原理、设计和制造关键技术、可靠性和造价,并对各种限流技术的优缺点进行了评述。     

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。     

基于二次变异改进生物地理学优化算法的限流器配置方法

针对开关型限流器的优化配置问题,为准确评估限流器动作后的限制效果,建立了断路器的最大开断电流与限流器配置的数学关联模型,在此基础上以各支路两侧安装限流器的电抗值为优化变量,以区域电网配置限流器的单位成本限流效果最大化为优化目标,以母线短路电流、断路器最大开断电流以及单个限流器的限流电抗为约束条件,建立限流器优化配置模型。以余弦迁移模型和柯西变异的生物地理学优化(BBO)算法为基础,并针对优化变量中相邻维度对适应度函数影响相近的特点,在算法中引入相邻维度间的二次变异操作,提出了基于适用于限流器优化配置的二次变异改进BBO算法。以某500 kV区域电网为例,进行限流器优化配置;为了验证所提改进BBO算法的优化性能,运用多个不同优化算法对限流器优化配置模型进行求解,优化结果表明,改进BBO算法具有较好的收敛速度、稳定性以及寻优能力。     

电力系统故障限流器研究综述

总结了电力系统故障限流器(fault current limiter,FCL)的研究和发展现状,介绍了FCL的主要分类、特点以及不同限流方式的经济型FCL实现方案,归纳了FCL实用化研究中需要解决的关键问题,包括：FCL与电力系统整体性能的交互影响;FCL与电网中发电机、变压器、断路器、继电保护装置等关键设备的交互影响;FCL的经济性评价;FCL的优化设计;FCL在线状态监测等。文章还简要介绍了作者针对ZnO避雷器式故障限流器提出的新型实用化设计方案及其应用研究的进展情况。     

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。     

500kV故障限流器对保护的影响及解决方案

故障限流器(FCL)在短路故障发生前后改变了系统阻抗,对传统的继电保护特别是以阻抗为特征量距离保护影响非常大.分析了故障限流器对距离保护的拒动、误动和超越的原理.介绍了安装于瓶窑站的国内第一套500 kV故障限流器对继电保护影响的解决方案,为FCL的推广应用给出启示.