曾琦[1]2003年在《带串联补偿故障限流器的仿真和实验研究》文中进行了进一步梳理随着人们生产生活对电力需求的日益增加，电力系统的规模逐步扩大，与此同时，对远距离、大容量的系统的运行稳定性的要求也相应提高。而另一方面，系统容量的扩大将直接导致短路容量增加，这对电网原有的和新投运的开关设备的开断能力是一个严峻的考验。采用短路电流限制器是解决这一问题的有效方法之一。 近几年来，随着电力电子技术的发展，固态开关因其具有动作速度快、允许动作次数多、控制简便、成本低廉、体积小等优点而被认为具有很强的实用性。基于此，研究者提出了各种不同拓扑结构的采用固态开关的故障限流器，其中，带串联补偿的故障限流器，既具有串联补偿的功能，又能根据短路的实际情况改变限流程度，因而具有较大的灵活性和实用性。 本文研究了一种带串联补偿的故障限流器的模型，它由补偿电容和旁路电感并联后与限流电感串联而成。正常情况下，由电容和限流电感对线路进行串联补偿，发生故障时，根据短路电流的大小控制GTO的导通角，从而改变投入的限流电抗，达到限流目的。论文从该限流器的拓扑结构出发，有针对性的对该限流器的元器件作了介绍，并结合拓扑图，分析了该类限流器的工作原理和特点。同时，论文从设计的角度，分析了该类限流器的参数选择和故障检测方法。为了验证该限流器的工作性能，采用Matlab仿真了馈线短路的情况下，FCL分别安装在馈线支路，发电机—主变压器支路和母线联络线处时短路电流和母线电压的变化情况，仿真结果显示，该限流器具有良好的限流效果。 为进一步验证该限流器的可行性，采用单相电路对该FCL进行了实验研究。由于单片机具有电路设计调试简单，维护方便，成本低等优点，实验采用单片 四川大学硕士学位论文机控制方案。论文从装置的结构入手，重点介绍了控制系统，主要分为硬件和软件两部分。硬件部分以实验中各部分的功能为线索，介绍了实现各个功能所采用的芯片，包括芯片的功能和特点及其在实验中的具体应用。软件部分介绍了程序流程以及一些主要的程序片断。实验结果表明，该限流器明显限制了短路电流的峰值，限流效果理想，同时，采用单片机控制方案在技术上是可行的。 利用该限流器具有可控串联补偿的功能，本文更进一步采用了部分输出量反馈最优控制理论设计了一定的控制规律以提高系统的稳定性，仿真结果表明该控制方案有效减小了发电机功角振荡，改善了系统的性能。
杨学良[2]2008年在《基于真空电弧工频零点电流转移的限流器的研究》文中提出随着我国国民经济的快速发展,我国部分地区电网的负荷密度快速增加,导致系统故障电流不断提高。故障电流增大和断路器开断能力的限制是目前电力系统发展面临的一个重大而紧迫的问题。论文针对断路器开断能力限制的问题,提出了真空电弧工频零点电流转移的限流方法,该方法放弃对故障电流第一峰值的限制。此方法采用快速真空开关和限流阻抗并联,正常运行时,快速开关闭合导通电流,在发生故障时,真空开关快速打开,在第一个工频电流零点真空电弧熄灭,故障电流由真空开关转移至限流阻抗,实现限流。线路中的断路器通常是在故障电流的第一个工频零点后才开断短路电流,此时故障电流已被限制。论文通过仿真分析和模拟试验观察了电流转移过程。仿真部分使用PSCAD软件进行仿真计算,仿真模拟大电流在过零点时由开关支路转到限流电感支路的过程,仿真结果显示采用电感作为限流元件不会给系统带来过电压。模拟试验部分是在实验室中的振荡回路设备上进行的,振荡回路可以产生峰值为80kA的工频电流,可以用来模拟系统的故障电流。试验的过程中,峰值为36.8kA电流在其第一个工频零点成功的从真空开关(开断能力为30kA)支路转移到限流电感支路(3.3mH),转移过程平稳。论文还针对故障电流工频零点转移方案存在的一些问题,进行了相关的讨论。主要包括故障电流首个峰值对系统的热稳定和动稳定影响、真空开关电流转移能力与电流开断能力的异同、限流与开断对系统的影响以及快速开关等问题进行了相关的探讨。
杨思学[3]2016年在《串联补偿型故障限流器的研究与应用》文中进行了进一步梳理随着电网逐渐向着智能化和高压化发展,电力系统各级网络中短路电流显着增大,严重危害了电网和各种电气设备的安全运行,大规模更换电力系统一次设备将带来巨大的人力、物力成本,而传统故障限流器的运行效率低、限流效果差,同时存在降低系统稳定性和供电可靠性的风险。为此,本文设计了一种新型串联补偿型故障限流器,并针对其工作原理及性能进行了研究。本文首先介绍了电力系统短路故障的危害,并对传统故障电流限制措施的优缺点进行了研究分析,得出饱和电抗型故障限流器是最符合当前条件的选择。然后,在饱和电抗型故障限流器的基础上加以改进,设计了一种新型串联补偿型故障限流器,使其在电网正常工作时起到串联补偿作用,在电网发生短路故障时,用于限制短路电流,文章对其基本工作原理及直流控制回路进行了深入地分析研究,建立了其数学模型,从理论上验证了其可行性。利用MATLAB/Simulink控制系统仿真平台搭建了应用该限流器的220kV/300km电力传输线路模型,仿真实验表明限流器具有良好的补偿效果和限流能力。最后,本文对该限流器控制电路的电压、电流检测电路,信号调理电路,驱动电路,开关电源等主要硬件进行了设计,同时,为了配合硬件电路,实现相应的控制目标,设计了系统主程序、A/D转换主程序、中断服务子程序以及PWM脉冲发生程序的流程图,介绍了其软件设计思路。采用该新型串联补偿型故障限流器,有效降低了电力传输线上的电能损耗,提高了系统的输电能力及供电系统的功率因数,同时能够显着降低电力系统短路电流,提升系统暂态稳定性,保护电力系统一次设备免受短路冲击电流的危害,明显减少了系统设备维护和升级带来的经济成本。
楚烺[4]2013年在《新型多功能固态故障限流器的研究》文中认为随着电网的快速建设和发展，电力系统短路容量不断增大，严重制约了电网的进一步建设和发展，必须采取有效措施限制系统短路电流，减小短路故障对电力系统的危害。安装短路故障限流器是一种十分有效的限流措施，近年来倍受关注。尤其是固态故障限流器，随着电力电子技术的进步成为国内外研究的热点之一。但是，由于系统发生故障的概率很小，固态限流器长期处于闲置状态，设备利用率不高，经济性不好。所以需要研究具有多种功能的固态限流器以提高设备利用率，改善经济性。而电能质量问题也是影响系统高效可靠运行的严重威胁之一，需要采取有效措施进行治理。因此本文研究一种具有电能质量治理和故障限流功能的新型多功能固态限流器(MSSFCL)，在系统正常运行时用于改善电能质量，在系统发生短路故障时则可限制短路电流。（1）本文首先通过对比典型固态限流器和典型电能质量治理装置的异同，并结合对现有多功能固态限流器的分析，总结了新型多功能固态限流器研究需要解决的问题。在此基础上提出了单相新型多功能固态限流器的拓扑结构，详细阐述了拓扑结构的设计思路。然后提出了适用于中性点不接地和直接接地叁相系统的叁相MSSFCL拓扑结构，并分析了其具体工作原理。（2）然后，对MSSFCL的综合控制策略进行了研究，针对电能质量治理和故障限流的复合控制，提出了一种基于状态判断的复合控制方法，能根据系统的运行状态控制MSSFCL的工作模式，即在系统正常时工作在电能质量治理模式，在系统故障时工作在故障限流模式。研究了电压跌落、谐波电压等电能质量问题的复合补偿技术，提出了一种基于补偿能力优化的电压跌落指令计算方法。另外，本文还提出了一种适用于MSSFCL的系统状态快速检测方法。（3）最后，针对特定电压等级及负载容量的系统环境，分析了MSSFCL的主电路参数设计方法，并利用设计得到的具体参数值对MSSFCL在中性点不接地和直接接地系统中的运行效果进行了仿真研究。仿真结果表明MSSFCL能够有效实现对电能质量问题的治理和对短路电流的限制，验证了MSSFCL系统的有效性和本文理论研究的正确性。
孟照娟[5]2008年在《基于自关断器件的新型桥式短路限流器的研究》文中指出随着电力系统容量和规模地不断扩大、输配电系统短路电流地不断提高、短路故障对电力系统的危害日益严重,使得不同类型的短路限流技术得到了越来越广泛的关注和研究。短路故障限流器是一种高电压、大功率的电力设备,其可靠性与经济性是两个非常重要的指标。可靠性提高,一方面要求拓扑结构合理,控制策略成熟完善,另一方面要求电路结构与控制策略尽可能地简单,系统越简单,使用的器件越少,可靠性越高,成本也越低,经济性越好,所以优化系统设计、降低系统的体积、重量和成本,始终是短路限流器研究工作的核心。依据上述思想,本研究论文在大量文献阅读的基础上对现有的一些短路限流器进行了介绍和论述,特别是对基于可控硅的桥式短路限流器进行了重点介绍,指出了其不足之处——存在变流桥的失控时间。为了减少失控时间,本论文提出了采用自关断器件如IGCT代替桥路中的半控器件可控硅,从而将变流桥的失控时间,从半个周期缩短到电流信号检测延时,在限流目标确定的情况下,因而可以显着减小限流器的体积、重量和成本。文章着重研究了基于自关断器件的单相桥式短路故障限流器、叁相接地系统和叁相不接地系统桥式短路限流器的拓扑结构、工作原理和控制策略。根据不接地系统的短路故障模式和工作特点,又提出了一种基于自关断器件的半控桥式结构的短路限流器,能够降低主电路成本,大大简化控制方法和控制电路设计,显着提高系统的可靠性。本论文对所提限流器进行了仿真和实验研究,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。
张绪红[6]2003年在《超导故障限流器的研究》文中认为随着电网容量的扩大，短路电流值不断增高，严重威胁着设备和人身安全。为了降低短路电流值于开关设备可断开的水平之内，有时不得不分割系统，或者采用一些限制短路电流的措施，如利用空芯电抗器、热敏电阻、高内阻变压器、可关断晶闸管等限流，但这些方法均会给系统带来负面影响或存在使用条件的限制。利用超导体制作的超导限流器(SCFCL)是一种具有革新意义的理想限流装置，系统正常运行时，SCFCL对系统无影响，若发生短路故障时，SCFCL的阻抗迅速增大以限制短路电流。SCFCL集检测、触发和限流于一体，具有自恢复功能，若能将其实用化，不仅可降低系统保护装置的规格或提高现存电网输送容量，还可提高系统的安全可靠性和供电质量。 本文首先介绍了超导的基本特性以及决定超导／正常转换的叁个临界参量，扼要阐述了其电性机理，回顾了寻找具有高临界温度、高临界磁场和高临界电流密度的可应用超导体的艰难历程，概述了超导体在能源、交通、医学、军事及科研领域的电工技术，指出了超导电力技术发展的方向，综述了SCFCL的研究现状，介绍了各种样机结构，分析了它们各自的特点和工作原理，提出了电力系统对SCFCL的要求，运用工程经济学的现值法，分析了SCFCL的巨大经济效益，并从可靠性和降低系统绝缘水平两个方面论述SCFCL的技术利益。随后，重点研究了磁屏蔽感应型、叁相电抗器型和饱和铁芯型叁类超导故障限流器。 磁屏蔽感应型SCFCL由一次筒绕组、二次超导屏蔽筒、铁芯和冷冻箱构成。正常状态下，超导筒的感应电流小于它的临界电流值，处于超导态，从而屏蔽了铜绕组产生的磁通，筒内无磁通穿过，铜绕组相当于空心线圈，对系统几乎无影响。若出现短路故障，超导筒因感应电流超过临界值，失超转入正常态，失去磁屏蔽作用，铜绕组的阻抗值迅速上升，从而限制短路电流。本文构建了磁屏蔽感应型超导故障限流器的动态数学模型和等效电路，并对国外一样机进行了仿真实验，获得了与该样机实验近乎一致的结果，为设计和研究该类型限流器提供了新的方法和思路，并通过仿真，研究了超导筒失超电阻、一次绕组匝数、铁芯截面积、时间响应等参数对限流效果的影响。研究了基于磁通跳跃的失超机理的设计方法，并给出了其临界屏蔽场、铁芯特性和限制阻抗等设计指标参数的表达式。 叁相电抗器型SCFCL由叁个同匝数的超导绕组绕在单一铁芯上组成，正常工作时阻抗为零，接地短路时，相当于串联了一个大电感，若发生叁相或两相短路，超导体失超，电阻突然增大；文章从叁相电力系统电流特征出发，推导出了叁相电抗器型SCFCL在各种故障状况下的阻抗，将该类型限流器从结构、功耗、限流效果几个方面与常规限流分裂电抗器进行了比较，在深入分析原理的基础超导故障限流器的研究上，构建了等效电路，设计了一个样机，并通过对样机的仿真实验，证明了理论分析的正确性。 饱和铁芯型SCFCL由两个铁芯组成，每个铁芯上有一个交流铜绕组和一个直流磁化超导绕组，系统无故障时，铁芯工作在深度饱和区，交流铜绕组的感抗非常小，ScFCL对系统无影响，若发生短路故障，铁芯脱离饱和区，交流绕组的感抗突然增大从而限制短路电流。针对饱和铁芯型SCFCL的这一特殊工作原理，引入了J一A磁化曲线模型，构建了含饱和铁芯型SCFCL的动态方程，在此基础上，提出了基于数字计算的设计方法，给出了设计步骤。此方法还为含铁芯的电器装置的设计提供了新的思路。并研制了一个小型模型机，对该限流器进行了短路实验。通过实验，深入研究了限流阻抗、磁化电流、电源电压、负载电阻、SCFCL电压降、功耗几个物理量之间的关系。 本文最后对超导限流器的电流引线技术、降低功率损耗和限流器保护等方面进行了深入的研究，结合模型机，介绍了限流器的低温绝缘与绕制技术。以上所有工作不仅从理论和实验两方面论证了SCFCL的可行性和优越性，而且为超导限流器的产品开发奠定了的基础。
参考文献：
[1]. 带串联补偿故障限流器的仿真和实验研究[D]. 曾琦. 四川大学. 2003
[2]. 基于真空电弧工频零点电流转移的限流器的研究[D]. 杨学良. 清华大学. 2008
[3]. 串联补偿型故障限流器的研究与应用[D]. 杨思学. 安徽理工大学. 2016
[4]. 新型多功能固态故障限流器的研究[D]. 楚烺. 湖南大学. 2013
[5]. 基于自关断器件的新型桥式短路限流器的研究[D]. 孟照娟. 南京师范大学. 2008
[6]. 超导故障限流器的研究[D]. 张绪红. 湖南大学. 2003
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