短路故障快速检测与限制技术综述

常规短路判据主要通过电流幅值判断电力系统中的短路故障,其存在检测速度较慢、短路电流大等缺点。在综述近年短路保护快速检测与识别方法的理论或应用研究基础上,为了限制过大的短路电流,介绍了故障限流的传统方法以及故障电流限制器技术的发展,提出短路故障早期限制技术,且通过中压配电系统建模仿真验证该技术的有效性。短路故障的早期及快速检测技术与故障电流限制器有机结合,具有良好的应用前景。     

基于实时小波变换的配网短路故障快速检测技术

针对10 kV配网容量不断增加而引起的短路故障电流急剧上升,甚至超过断路器开断电流能力的问题,常规的故障检测算法主要是通过有效值、瞬时值、斜率等特征进行判断,存在误检率较高、检测速度较慢等缺点。文中提出了一种基于实时小波变换的配网短路故障快速检测算法,即每次更新8个电流采样数据,并采用递推算法进行三层小波变换,以三相电流的第3层分解小波系数d3绝对值之和与电流瞬时值作为检测短路故障的综合判据。在MATLAB/Simulink下完成了10 kV配网三相短路故障的仿真,对仿真过程进行了详细的说明。最后对文中算法检测短路故障的时间进行了多次仿真,结果表明采用快速递推法进行实时小波变换可以快速、有效地检测出短路故障,具有良好的适用性。     

基于形态小波的低压系统短路故障早期检测

低压配电系统中存在着较强的脉冲噪声及自噪声干扰，影响了短路故障特征的准确提取。为充分利用短路后电流变化率剧增这一重要故障信息以对短路故障进行早期检测，必须设计有效的滤波算法，在保留故障信号特征的前提下最大限度地抑制噪声干扰的影响。该文将数学形态学滤波器作为多尺度小波变换的前置滤波单元，形成一种新型的形态小波算法模型，并应用于低压系统短路故障早期检测中。该模型兼顾了数学形态学滤波器与多尺度小波变换各自的优点，可以较好地提取故障特征、抑制各种噪声，并能够在硬件上实时实现。计算机仿真结果和在以TI TMS320F2812 DSP为核心的硬件系统实验证实了该模型的有效性。     

基于TMS320F2812的短路故障早期检测技术

基于电流形态小波判据,建立短路故障早期检测模型,设计了基于TMS320F2812的短路故障早期检测硬件电路。运用形态学滤波和3次B样条算法,实现了短路故障快速、准确地判断,为快速切断故障电路奠定基础。     

基于三相电流平方和比值的短路故障快速检测方法

为了快速准确地检测出短路故障,并使故障限流器快速投入运行,提出了一种基于三相电流平方和比值的短路故障快速检测方法。该方法利用前后时间窗内三相电流平方和均值之比作为故障检测量,在三相短路故障时不受故障初相角影响,不受谐波影响。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,建立了500 kV输电线路模型,合理选取了该方法的整定值与闭锁值。考虑不同故障类型、不同故障初相角、不同过渡电阻、空载合闸、谐波及噪声等因素,验证了该方法的快速性及有效性。在各类故障工况及干扰工况下,比较了该方法与常用三种检测方法的性能差异。仿真结果表明,该方法性能良好,能够快速可靠地检测出短路故障。     

基于小波变换的短路故障早期检测门限值的研究

当采用小波分解方法对低压配电系统短路故障进行早期检测时,门限值的合理设置对故障检测的可靠性及灵敏度是至关重要的.本文通过对低压配电系统电动机的起动、过载及线路短路的暂态过程进行深入研究,得到了基于三次B样条小波变换的短路故障早期检测门限值的设置方法.该方法与全波傅里叶模值检测方法相比,不仅可将短路故障与电动机起动、过载正确区分开,而且还可超高速地检测出短路故障.仿真结果证实了该方法的正确性及有效性.     

低压系统短路电流快速分断控制实现的研究

本文分析了实现低压系统短路故障早期检测的主要难题,设计了基于短路故障早期检测模型的短路电流快速分断控制系统并进行了有效验证,解决了短路故障早期检测理论的实际应用问题。同时,为开发智能型保护电器提供了一个有效的试验验证方法。     

超高速开断短路电流的新设备-DXK1短路电流限流开断器

介绍了一种可超高速开断电力系统特大短路电流，并具有显著节能和环保效果的的新型电气设备——DXK1系列短路电流限制器的原理、结构、性能及应用。     

1OkV短路故障电流限制技术在唐山电网的应用

针对电力系统故障电流限制技术在国内外的研究状况,结合该技术在唐山电网的应用,提出了适合于本地实际情况的10kV故障电流限制器设计方案,详细介绍了其工作原理和整定方案,并对应用效果进行了分析和说明。     

10 kV短路故障电流限制技术在唐山电网的应用

针对电力系统故障电流限制技术在国内外的研究状况,结合该技术在唐山电网的应用,提出了适合于本地实际情况的10 kV故障电流限制器设计方案,详细介绍了其工作原理和整定方案,并对应用效果进行了分析和说明。     

短路限流器的配置与优化

讨论了电力系统短路电流计算方程,在此基础上建立了由系统短路电流限值确定限流器阻抗的数学模型。对于单组限流器,该模型为线性方程组,具有唯一解,对于多组限流器则为线性不定方程组,存在多解情况。运用广义逆方法和优化方法,直接从线性不定方程组的相容解集合中求得符合要求的优化解,在系统短路电流不超限条件下实现多组限流器的配置和优化。算法具有非常良好的收敛特性和较快的计算速度,适合大系统应用。许多情况下使用单组限流器不能满足要求,而使用多组限流器则可以有效地将系统短路电流抑制在要求范围内。工程实例验证了算法的有效性和实用性。     

基于二维云模型的短路电流峰值预测

短路电流峰值预测对低压系统选择性保护的实现至关重要,目前仍缺乏深入研究。利用短路故障早期检测技术,建立了低压系统单相短路故障仿真模型。获取全相角范围短路故障电流波形,并分析不同相角下短路电流峰值的特点。通过短路故障电流历史数据,构建基于条件云发生器的预测规则,从而建立基于二维云的短路电流峰值预测模型。实验结果表明,基于二维云模型的短路电流预测方法能够准确预测出短路故障电流峰值,为低压选择性保护技术的实现奠定基础。     

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...     

蒋庄站主变短路限流的方案设计

为限制变电站主变低压侧短路电流和解决35kV断路器遮断容量不足,论证和提出了加装故障限流器的技术方案。     

Influence of output power out of a synchronous generator installed in a customer system on current limiting effects due to a fault current limiter

In this paper, it was assumed that a synchronous generator in a customer system was connected to a distribution system via the fault current limiter (FCL). We theoretically investigated the influence of the output power of the generator on the limiting effect of the fault current when a three‐phase short‐circuit fault occurs. It was shown that the fault current out of the customer system, limited by the FCL, rises with the output power of the generator. It was found that the larger the output, the higher the fault current at the fault point is when the limiting resistance is less than 15 Ω in the case of the resistive‐type FCL. On the other hand, the fault current at the fault point decreases with an increase in the output power for a limiting resistance more than 15 Ω. In contrast, it was found that the suppressing effect on the fault current at the fault point due to the inductive‐type FCL hardly depends on the output power. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 148(3): 15–24, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10357     

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.     

一种具有限流能力的新型混合式高压直流断路器拓扑

受到高压直流断路器开断容量以及关断时间的限制,直流电网面临故障抑制与清除的难题。提出了一种具有限流能力的混合式高压直流断路器拓扑,通过在电流转移回路中引入限流装置,达到有效抑制故障电流目的。分析了该断路器的拓扑结构、工作原理,并给出了断路器关键参数的计算方法,最后,针对三端柔性直流输电系统应用,在PSCAD/EMTDC平台进行仿真验证。仿真结果表明相较于其他方案,该断路器在系统正常运行情况下的通态损耗小、动态特性好,出现故障时能够快速切除故障电流,满足多端柔性直流输电系统对故障电流的抑制要求。     

Fault current limiting system for 500‐kV power systems

Recently, expansion in the scale of power systems and development of localized power sources are leading to an increase in fault current of 500‐kV systems. In the future, it is quite likely that the fault current at the interconnection of such power systems may exceed the rated short‐time current of existing electric power facilities. As one of the solutions of this problem, a thyristor‐controlled series‐resonant‐type fault current limiter (FCL) is proposed to restrain the fault current. This paper deals with the FCL system configuration, the placement method of the FCL in power systems, the outline of the FCL's specification, and the operation method of the protective relay in the multimachine system. Finally, the effectiveness of the FCL is evaluated from the viewpoints of limiting the fault current by simulation analysis. The FCL is shown to be a useful protection device for large, high‐capacity power systems. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 127(1): 11–22, 1999     

直流混合型断路器与直流故障限流器的匹配研究

目前,直流断路器的开断容量还难以达到直流电网的要求,通过限流器和断路器的配合是解决问题的有效方式之一。本文在分析混合型直流断路器开断原理及其特性的基础上,对断路器与直流限流器的配合问题进行研究。首先,以ABB公司混合型直流断路器为例,通过PSCAD/EMTDC软件建立仿真模型,对其开断原理和过程进行分析;然后,根据直流电网电压等级、开断电流大小和开断过程IGBT承受电压电流等不同要求,研究限流器对断路器的影响,进而确定匹配原则;最后,通过故障状态分析计算确定限流器的参数。