超导故障限流器抑制短路电流直流分量的仿真分析

短路电流中的周期分量和直流分量对系统短路容量都有贡献,而后者在工程应用中没有引起足够的重视.目前我国宁夏、上海、广州等电网普遍面临短路电流直流分量超标,系统保护装置难以可靠清除故障的状况,严重威胁电力系统的安全可靠性.基于此,本文提出使用超导故障限流器在限制短路电流幅值的同时,抑制短路电流直流分量的方法,缓解断路器的开断负担.目前超导限流器对短路电流直流分量的抑制效果及在高直流分量系统超导限流器的设计方法尚不清楚.因此,搭建了超导故障限流器模型,以330 kV系统为例,研究了不同直流分量时间常数下超导限流器阻值与直流分量的关系,提出了超导故障限流器失超阻值的优化设计方法.结果表明在不同的短路故障条件下,超导限流器对直流分量的抑制效果均非常明显,能有效提高系统的可靠性.     

短路保护用聚乙烯限流器

ABB控制电器公司开发了以聚合物为主体的新型短路限流技术并称之为“新颖掺杂聚合物尖端保护技术”。在开发该项技术过程中材料科学起着主导的作用。利用该技术制成的新型限流器适合于额定电压400V,额定电流36A,短路电流达7～100kA的工业部门使用。限流器限制短路电流仅需时0.1～1.0ms。限流器同传统断路器配合使用可降低短路保护的费用。     

串联谐振型高压故障限流器研究及应用进展述评

近年来,中国部分区域电网短路电流水平(特别是500 kV等级)显著增加,或逼近甚至超过设备遮断容量,制约系统安全可靠运行。相对于传统的被动式短路电流控制措施,故障电流限制器能够主动式地限制短路电流,是具有可观发展潜力的限制短路电流技术。笔者首先介绍了故障限流器的主要分类,其次调查分析了固态故障限流器研究和应用现状,重点展示了串联谐振型故障限流器的拓扑结构和工作原理。最后,针对该型限流器,从系统侧,讨论了安装位置确定、容量选择、布点优化、继电保护整定等外部应用技术问题,从装置侧,讨论了过电压分析、谐波分析和抑制、损耗分析及降损等内部核心技术问题,为中国故障限流器特别是串联谐振型高压故障限流器的深入研发与应用推广提供参考。     

电力系统短路限流技术的应用现状及发展

短路电流限制技术是电力系统故障保护的一个研究热点。介绍了短路限流技术的应用现状,论述了故障电流限制器（fault current limiter,FCL）的应用要求、优点和实现方案,并对限流器在电网中实际应用需要考虑的一些问题进行了讨论,认为固态限流器作为一种新型限流技术具有广泛的应用前景。     

新型桥式固态限流器原理及试验研究

随着电网容量的不断扩大,短路电流的限制技术已成为故障保护的一个研究热点。重点介绍一种新颖的桥式固态限流器拓扑及工作原理,并根据此原理研制了220V/2200A桥式固态限流器,正常运行时限流器阻抗几乎为零,短路时自动投入,短路电流缩减率达到50%以上。     

基于高耦合电抗器的500 kV限流器限流特性等效试验

基于高耦合电抗器的500 kV限流器在限流状态下的阻抗较大,而由于试验室电源电压有限,限流状态下的试验电流远小于额定短路电流,因此500 kV限流器在额定短路工况下的限流特性试验和动稳定性考核试验无法直接进行。针对上述问题,提出了一种间接验证限流器限流特性的等效试验方法。通过设计降低阻抗参数的比例缩小样机,在试验室条件下进行全电流的比例缩小样机间接试验,同时结合试验室内500 kV限流器比例缩小样机的低电压试验和500 kV限流器接入实际系统的高电压人工短路试验,综合验证500 kV限流器的限流能力。研究结果表明,500 kV限流器在额定短路工况下的限流幅度满足设计要求,所设计试验方法具有良好的等价性。     

新型桥式固态限流器原理及试验研究

随着电网容量的不断扩大,短路电流的限制技术已成为故障保护的一个研究热点.重点介绍一种新颖的桥式固态限流器拓扑及工作原理,并根据此原理研制了220 V/2200 A桥式固态限流器,正常运行时限流器阻抗几乎为零,短路时自动投入,短路电流缩减率达到50%以上.     

基于改进桥路型的高温超导限流器的研制及现场试验研究

笔者提出了改进型桥路模型,该模型可限制瞬态短路电流和稳态短路电流。文中对电阻型、桥式和改进桥式超导限流器进行了仿真,提出了高温超导限流器的技术方案和技术参数,在此基础上研制了10 kV高压系统的高温超导限流器。限流器于2005年8月14日在湖南省娄底电业局高溪110 kV变电站进行了短路试验,并挂网运行。短路试验中,成功将3 500 A(有效值)限制到635 A(有效值),且短路瞬间波形无突变。从6个月的运行经验来看,超导限流器各种运行指标良好,为超导限流器的规模应用奠定了基础。     

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。     

基于改造粒子群游的超高压故障限流器全局优化配置算法

考虑超高压故障限流器在大电网中的应用特点,以获取预设全局限流效果和确保配置最优经济性为目标,基于邻接转移阻抗灵敏度加权值,提出一种能够区分短路电流关键路径、反映限流经济代价、指示全局限流效果及均衡水平的适应函数,作为故障限流器优化配置问题的数学模型。将装设数量、单台阻抗及布点配置视为大规模混合整形优化问题,根据故障限流器应用特点对粒子群游的解编码、位移操作等方面进行改造,引入灵敏度排序降维、追加支路法简化中间计算量,形成了一种故障限流器配置问题的全局优化算法,并以不同规模算例测试验证了该算法的有效性。     

故障电流限制器现状及应用前景

目前我国某些地区短路电流过高制约着电网发展, 故障电流限制器可以快速限制短路电流,保证系统安全稳定运行, 是具有发展潜力的限制短路电流技术。故障电流限制器包括超导和和固态故障电流限制器2 种, 每种故障限流器具有各自的特性、工作原理、优缺点, 某些故障电流限制器已在国外投入使用。通过分析我国短路电流的特点及国外故障电流限制器的使用情况可知, 故障电流限制器是目前解决我国短路电流过大的措施之一。     

桥式固态限流器在舰船电网中的应用研究

随着舰船配电网络容量的不断增大,短路电流限制技术已成为故障保护的一个研究热点.结合电力电子技术的应用,分析了一种新颖的桥式固态限流器拓扑.介绍了桥式限流器的基本工作原理,阐明了它对电力系统的正常运行无明显影响,而在短路故障发生时可以几乎无时延地自动插入一个阻抗以限制短路电流值,并能迅速切除故障回路,而且在断开短路电流时不会引起附加的振荡和过电压.仿真和实验结果证明了该理论分析的正确性.     

基于TPSC技术的短路电流限制器在华东电网中的应用研究

基于TPSC技术的短路电流限制器作为一种新型FACTS设备,不仅能够有效地抑制短路电流,而且具有不改变电网正常情况下的有功、无功和电压分布的优点。对基于TPSC的短路电流限制器在华东电网中的应用进行了全面的研究,探讨了华东电网的短路电流水平、限制器的布点和抑制短路电流效果、限制器安装后系统的暂态稳定性等问题,并进行了限制器基本原理的电磁暂态过程仿真。     

三相不接地系统短路故障限流器的研究

介绍了一种适用于三相不接地系统的短路故障限流器。给出了其主电路拓扑结构 ,针对不接地系统可能出现的两相短路和三相短路故障 ,分析了限流电路的工作机理和控制策略 ,并用电力电子专用仿真软件 PSIM对其进行了仿真验证。理论分析和仿真结果证明 ,这种限流器具有对电力系统的正常运行无明显影响 ,在短路故障发生时无延时自动插入限流 ,断开故障电流时不会引起附加振荡和过电压 ,控制方法灵活 ,可实现无电流冲击的软自动重合闸等显著优点。     

串联补偿型故障电流限制器应用研究

随着电网规模和电力需求的不断增大,控制电网的短路电流水平已成为急需解决的问题。文章提出了一种具有串补功能的故障电流限制器,由电容器、电力电子器件控制的旁路电感、串联电感等组成。该装置在系统正常运行时可调节输电线路等效电抗值,提高系统传输能力;系统故障后,可以快速投入旁路电感限制短路电流。以2017年安徽省电网规划运行数据为基础,研究了故障电流限制器在短路电流超标的变电站中的应用点,搭建了仿真模型,仿真结果表明该装置可有效地抑制短路电流,缓解故障引起的电压暂降问题。     

考虑多节点条件约束的柔直系统故障限流器与断路器优化配置方法

首先建立了适用于多节点柔直系统的潮流及故障电流的数值计算优化模型,并在三端仿真系统中验证了所建模型的准确性.随后设置约束条件及目标函数,利用粒子群优化算法建立了多端柔直系统中故障限流器与断路器的优化配置数学模型.在3节点环网中进行优化求解,并将结果配置到仿真模型检验其限流效果,验证了所提优化配置方法的准确性.最后通过所提多目标粒子群优化算法对11节点柔直系统进行故障限流器与断路器配置的优化求解,并将所得结果与多目标遗传算法进行对比.结果表明,所提优化配置方法具有较高的普适性,可实现多节点柔直系统中故障限流器与断路器的低成本配置.     

桥式固态短路限流器在电网中的应用研究

随着电网容量的不断扩大,短路电流的限制技术已成为故障保护的一个研究热点。文中结合电力电子技术的应用,介绍了一种新颖的桥式固态限流器拓扑。介绍了桥式限流器的基本工作原理,阐明了它对电力系统的正常运行无明显影响,而在短路故障发生时可以几乎无时延地自动插入一个阻抗以限制短路电流值,而且在断开短路电流时不会引起附加的振荡和过电压。利用桥式电路的特点,该限流器还能实现无电流冲击的软自动重合闸。仿真和实验结果证明了文中理论分析的正确性。     

一种新型超导直流故障限流器

与用于交流系统或双极直流系统的限流器不同,用于多端柔性直流系统的故障限流装置应能够在短路故障发生初期有效抑制故障电流的快速上升,避免在线路断路器动作之前换流器桥臂闭锁。针对这一性能要求提出了一种专门用于多端柔性直流电网中的新型超导故障限流器的基本结构和工作原理,并制作了原理验证样机。通过对原理验证样机开展的一系列实验,证明了设计结构与原理的可行性。实验结果也充分展示了这类限流器的功能特性,如其能充分利用铁芯的最大磁导率在短路故障发生的几个毫秒内实现最大限流感抗,从而有效抑制故障早期的短路电流上升率。此外,可以通过对超导隔离环组数量的调整,设定限流器的限流阈值,灵活适应不同直流系统的限流需求。