故障限流器在电力系统中应用研究现状

故障限流器可以快速地限制短路电流,保证系统安全稳定运行,是一种具有发展潜力的限制短路电流技术.在综合大量文献的基础上综述了国内外故障限流器的应用研究现状、发展应用;详细介绍了故障限流器的分类、基本原理和应用要求,归纳了它们在电力系统中的安装地点,提出了在实用化过程中故障限流器研究亟待解决的问题,包括:FCL与电力系统整体性能的交互影响;FCL与电网关键设备的交互影响;FCL的经济性评价;FCL与其他现有FACTS装置控制系统、电网调度控制系统的协调配合问题;FCL的最优化配置问题等.     

故障限流器在电力系统中应用研究现状

故障限流器可以快速地限制短路电流,保证系统安全稳定运行,是一种具有发展潜力的限制短路电流技术。在综合大量文献的基础上综述了国内外故障限流器的应用研究现状、发展应用;详细介绍了故障限流器的分类、基本原理和应用要求,归纳了它们在电力系统中的安装地点,提出了在实用化过程中故障限流器研究亟待解决的问题,包括：FCL与电力系统整体性能的交互影响;FCL与电网关键设备的交互影响;FCL的经济性评价;FCL与其他现有FACTS装置控制系统、电网调度控制系统的协调配合问题;FCL的最优化配置问题等。     

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。     

超导故障限流器

电力系统的高速发展导致了短路电流水平急剧增大，短路电流的增加严重影响了电网的安全运行。超导故障限流器集检测，触发和限流于一身，可快速有效地限制短路电流，突破电网安全瓶颈，有效解决困扰电力系统发展的短路电流问题。文中介绍各种超导故障限流器的基本工作原理、国内外发展概况及其应用情况。     

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。     

桥式超导故障限流器的数字仿真研究

桥式超导故障限流器,它由超导磁体、二极管桥路和直流偏压源组成。超导故障限流器与常规限流电抗器不同之处是:将其接入电网,当电力系统正常运行时,超导体电阻几乎为零,对电力系统运行无影响;当电网发生短路故障时,超导线圈可以无时延地被自动串入线路,从而限制了短路故障电流,使得轻型断路器可以正常动作。通过PSCAD软件对超导故障限流器的运行特性进行仿真分析,证明超导故障限流器在电力系统中应用的意义与前景。     

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。     

桥式超导故障限流器的数字仿真研究

桥式超导故障限流器,它由超导磁体、二极管桥路和直流偏压源组成.超导故障限流器与常规限流电抗器不同之处是:将其接入电网,当电力系统正常运行时,超导体电阻几乎为零,对电力系统运行无影响;当电网发生短路故障时,超导线圈可以无时延地被自动串入线路,从而限制了短路故障电流,使得轻型断路器可以正常动作.通过PSCAD软件对超导故障限流器的运行特性进行仿真分析,证明超导故障限流器在电力系统中应用的意义与前景.     

海上平台电力系统故障限流技术应用

近年来,随着海上油田群电力组网技术的应用,海上电网的容量和复杂性不断扩大,从而增大了电力系统的短路故障电流水平,给短路电流的限制提出了挑战.整理了故障限流技术的国内外研发现状,探讨了电网中故障限流技术的不同应用场合,以实际工程案例分析了海上电网中故障限流器的适用性,为后续工程中类似故障限流问题提供借鉴.     

500 kV超导限流器在广东电网应用选点研究

随着电力需求的不断发展,广东电网短路电流水平迅速提高。超导限流器对电力系统的正常运行无影响,一旦发生故障能够立即投入限制短路电流,达到对短路电流的抑制。以2015年作为研究水平年,以广东规划电网为研究对象,对广东500 kV电网短路电流水平进行计算分析。综合考虑超导限流器安装对短路电流的抑制效果、对电网发展的适应性及对电网运行的影响等方面来进行其在广东电网应用选点方案的研究,推荐西江站、东纵站及深圳站考虑作为加装超导限流器的站点,有力降低广东电网短路电流水平,促进广东电网发展。     

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。     

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。     

有源等效阻抗限流器的研究

有源等效阻抗限流器由电压型电力电子逆变器、直流电容、滤波器组成,通过变压器串联接入电网.电网正常时,限流器实现提高电能质量的功能或停止工作;故障发生后,立刻投入限流,对电网来说限流器等效为一可调阻抗,此阻抗设定为纯电感时可同时满足限流及使装置提供的有功最小.给出了实际电路与控制方法,理论分析与仿真结果均表明限流器具有优良的限流特性.     

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。     

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...     

基于自关断器件的三相不接地系统短路限流器及其实验研究

为了减小桥式短路故障限流器的体积、重量和成本,提出一种基于自关断器件的三相不接地系统桥式短路故障限流器,详细研究了限流器的拓扑结构和控制策略,根据不接地系统的短路故障模式和工作特点,提出一种基于自关断器件的半控桥式结构限流器,能够降低主电路成本,简化控制方法和控制电路设计,提高系统的可靠性.对所提限流器进行了详细的仿真和实验研究,结果证明了所提故障限流器及其控制策略的有效性和实用性.     

串联谐振型FCL对高压断路器开断短路故障的影响

基于串联谐振型故障限流器的等效分析模型,分别针对短路出线故障和近区故障,详细研究了限流电感及其并联杂散电容对短路电流、断路器瞬态恢复电压第一个峰值以及瞬态恢复电压上升率的影响,并综合以上指标得到了断路器苛刻度的变化规律。研究表明,选取合适的限流电感、采取合理的措施改变限流电感并联杂散电容能够有效地降低断路器的苛刻度,有利于断路器对短路故障的开断。     

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.     

三相偏磁桥路型限流器控制系统研制

设计的三相限流器控制系统由3个单相偏磁桥路型限流器、3个限流电抗器、励磁电源系统及电网运行状态监测系统组成,采用以2个数字信号处理器(DSP)为核心处理器的控制器,一个主要负责为偏磁桥路型限流器提供励磁电流;另一个主要负责监测电网电流、电压,实时采集电流、电压数据,当发生短路故障时及时作出判断,并通过CAN总线将控制参数发送给励磁控制器.分析了系统的工作原理,给出了三相控制系统的硬件、软件设计方案,并为控制系统的偏磁桥路型限流器设计了可以克服偶倍频反电势的基于DSP和现场可编程门阵列(FPGA)的数字励磁控制器.在所研制的380V/150A、最大故障限流1000A的偏磁桥路型限流器试验样机上进行了各种短路试验,试验结果表明所设计的控制系统软、硬件方案可行有效.     

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