具有旁路电感的新型固态故障限流器的研究

提出一种适用于高压电网的具有旁路电感的新型固态故障限流器，分析了新型固态故障限流器的工作机理，给出了在各种短路故障情况下的控制策略，并对其进行仿真研究。理论分析和仿真结果及试验表明，系统正常运行时，限流器对电力系统没有明显的影响；故障一旦发生，立刻控制桥路，尽快关闭桥路使桥路退出故障回路的运行，同时旁路电感立刻插入线路进行限流，不会引起附加振荡和过电压，控制方法简单，新型固态限流器具有良好特性，是电力系统中有前途的保护设备。     

新型多功能固态限流器对0?接线方式的影响及其解决办法

固态限流器通过在线路中串入等效阻抗实现限流,这势必对系统距离保护产生不良影响。以新型多功能固态限流器为例,分析了固态限流器接入系统对反映相间短路故障0°接线方式的影响,提出了一种消除等效限流阻抗影响的接线方式。利用PSCAD/EMTDC对比分析了采用所提出接线方式和不采用的两种情况下,系统不同位置发生相间短路故障时距离保护继电器的动作特性。仿真结果表明：所提方法消除了固态限流器对继电器测量阻抗的影响,保证了继电器动作的可靠性。     

新型多功能固态限流器对0°接线方式的影响及其解决办法

固态限流器通过在线路中串入等效阻抗实现限流,这势必对系统距离保护产生不良影响。以新型多功能固态限流器为例,分析了固态限流器接入系统对反映相间短路故障0°接线方式的影响,提出了一种消除等效限流阻抗影响的接线方式。利用PSCAD/EMTDC对比分析了采用所提出接线方式和不采用的两种情况下,系统不同位置发生相间短路故障时距离保护继电器的动作特性。仿真结果表明：所提方法消除了固态限流器对继电器测量阻抗的影响,保证了继电器动作的可靠性。     

改进桥路型高温超导故障限流器的实验研究

由于基本桥路型超导限流器对短路电流稳态值限流效果较小,本文提出了一种改进桥路型高温超导故障限流器。正常工作情况下,限流器四个桥臂上的二极管均导通,对系统无影响;系统发生短路故障后的前100μs内,该限流器像基本桥路型限流器一样立即限制短路电流峰值,其后利用固态开关的切换,将二极管和偏压电源从限流器中退出运行,超导线圈的电感能限制故障电流峰值和稳态值,利用限流电阻与超导线圈串联限流,进一步提高其限流能力,从而使装置能有效地限制短路电流稳态值。实验表明,该限流器具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,有效提高系统动态稳定性和电网电能质量。     

一种新型固态短路限流器拓扑及其控制策略

介绍一种适用于中高压电网的新型固态短路故障限流器,正常工作时对线路几乎无影响;当故障发生时,旁路交流电抗器立即自动插入故障回路进行限流,检测到故障后将故障相桥路进行逆变,直流电抗器中的能量回馈电网,桥路尽快退出故障线路的运行,随后故障电流完全由旁路交流电抗器限制。新型限流器的固态器件和直流电抗参数不受电网允许的短路电流水平约束,所以可进行灵活优化设计。理论分析和单相固态限流器在三相系统中的仿真结果表明,整个单相桥路相当于过零点断开的开关,限流器不会引起附加振荡和过电压,控制方法简单,新型固态限流器具有良好特性,在电力系统中有深入研究和开发的意义。     

一种基于10kV配电网的新型短路限流器研究

配电网容量增大和非线性负荷的增加致使短路电流的增大、电能质量的变差,传统的固态短路限流器性能已满足不了电网运行的要求.提出了一种主要由限流电感与并联在电感两端的背靠背系统组成的新型短路限流器,分析了新型短路限流器的拓扑结构及其控制策略,通过搭建仿真模型进行仿真分析,证明该方法可以对电网中任意的短路故障进行操作,且可以改善电网的电能质量.     

变压器型可控电抗器在故障限流器中的应用

介绍一种基于变压器型可控电抗器的故障限流器(FCL)的工作原理。在正常运行时,故障限流器呈现很大的变压器励磁阻抗,与阻抗小的串补电容并联,不影响系统运行。在发生短路故障时,故障限流器呈现与电容阻抗相当的变压器漏抗,发生并联谐振,电路中产生很大的限流阻抗,从而达到限流的目的。用ATP程序进行数字仿真,结果表明,此装置性能良好,可作为电力系统中限制短路电流的一种有效的保护设备。     

超导故障限流器在电力系统中的应用研究

超导故障限流器与常规限流电抗器不同的是：它不但可以限制短路电流,使得轻型断路器可以正常动作,而且在电网正常运行时不呈现任何阻抗和电压降。首先对超导故障限流器的原理,分类及主要运行参数进行了讨论。通过ＥＭＴＰ９６对超导故障限流器的运行特性进行了仿真,证明超导故障限流器可以在电力系统中的应用。     

具有短路限流功能的统一潮流控制器设计

统一潮流控制器(UPFC)在电力系统发生短路故障时,其串联变换器极有可能因承受系统高电压和大电流的冲击而损毁。针对该问题,提出了一种新型柔性交流输电系统装置——具有短路限流功能的统一潮流控制器(简称限流式UPFC),给出了其主电路拓扑结构、工作原理和控制策略。PSCAD/EMTDC软件的建模和仿真结果表明,在电网正常运行状态下,该装置特性等效为常规UPFC;当电网在装置安装点附近发生短路故障时,装置中的限流器模块能立即自动从零阻抗转变为高阻抗,将系统及流经UPFC的短路电流限制到较低数值,保护了UPFC免受系统高电压和大短路电流的冲击,同时也降低了系统的短路电流水平,增加了系统的可靠性和经济性。     

基于故障限流器的直流多馈入受端系统动态分区技术

为提升直流多馈入受端系统的运行性能,提出一种基于故障限流器的电网动态分区技术。该技术的基本思想是根据网架结构,选择合适的交流线路安装故障限流器,从而将系统划分为若干个相互之间由故障限流器隔开的区域。在正常情况下,故障限流器等效阻抗为0,不会影响系统的潮流分布和电压水平;当交流系统发生短路故障时,故障限流器将投入限流阻抗以限制短路电流,阻隔故障在各区域电网之间的传递,从而有效缩短直流线路换相失败的持续时间,加快直流功率恢复,缓解多回直流线路同时换相失败引起的交流系统功率不平衡和潮流转移问题,提升整个系统的暂态稳定性。以2个典型结构的直流多馈入受端系统为例,验证上述分区技术的有效性。     

Harmonic analysis and improvement of a new solid-state fault current limiter

This paper presents a harmonic study on a newly developed solid-state fault current limiter. Using this device, the supply voltage sag is reduced when a short-circuit fault occurs on a cable feeder in the downstream network, hence improving the power quality. The device will eventually isolate the faulted part from the healthy network. Harmonics caused by the fault current limiter are analyzed and a method is proposed to prevent undesirable harmonic interactions. Analytical and experimental results are compared with existing regulations. It is verified that, with precautions, the operation of the solid-state fault current limiter will not cause problems to either the supply network or the loads.     

限流式动态电压恢复器及其参数设计

为优化电网正常运行时的电能质量,针对电力系统短路故障问题,提出了一种限流式动态电压恢复器(Dynamic voltage restorer with fault current limiting,DVR-FCL)拓扑结构。以限流阻抗值为目标函数,考虑直流侧电压整定的参数设计,给出了DVR-FCL的直流侧电压、输出滤波器、串联变压器参数、串联变流器、直流侧电容的整定方法。利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证了DVR-FCL对电压跌落及短路故障的动作特性。结果表明,所提拓扑结构和参数设计方法正确,可实现改善电压质量和短路限流的双重功能,保证了电力系统安全性和稳定性。     

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。     

选好高压并联电容器的额定电压和绝缘水平

对如何根据电网的实际运行电压、系统的短路容量、电容器组的容量、串联电抗率等因素,选用合适的高压并联电容器的额定电压;对如何根据电容器组在电网中的结线方式、电容器外壳接地与否等因素,选择电容器的绝缘水平,进行了说明.并指出正确选择额定电压和绝缘水平对高压并联电容器在电网中安全、无故障运行的重要性.     

Control of fault current limiter by series‐connected voltage sag compensator

This paper describes a control scheme of fault current limiter by series voltage injection. The current limiter proposed in this study is based on the use of a SMES‐based series‐connected voltage sag compensator, which has been previously studied by the authors, for controlling fault current caused by short circuit on the load side. An algorithm for fast discriminating between power system voltage sag and load‐side short circuit is proposed for the equipment to correctly function either for voltage sag compensation or for fault current limiting purpose. Furthermore, a new control strategy based on output voltage phase control of the series compensator is proposed for current limiting with good waveform characteristics and low active power absorption. Experimental results demonstrated the validity of the proposed strategy. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 155(2): 64–72, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20128     

选好高压并联电容器的额定电压和绝缘水平

对如何根据电网的实际运行电压、系统的短路容量、电容器组的容量、串联电抗率等因素,选用合适的高压并联电容器的额定电压;对如何根据电容器组在电网中的结线方式、电容器外壳接地与否等因素,选择电容器的绝缘水平,进行了说明。并指出正确选择额定电压和绝缘水平对高压并联电容器在电网中安全、无故障运行的重要性。     

合闸750kV空载变压器引起的系统电压暂降现场实测与计算分析

结合新疆与西北750 kV联网工程乌北变电站合闸750 kV空载变压器现场实施情况,分析了合闸空载变压器引起系统工频电压暂降现象的机制,提出励磁涌流及系统短路容量是影响合空变电压暂降的主要因素。并利用EMTP工具对合空变引起的电压暂降进行仿真建模分析,得出的合空变励磁涌流及系统电压暂降特性与现场实测基本一致,验证了仿真方法的有效性。提出了采取断路器装设合闸电阻的措施可以有效抑制合空变操作引起的系统电压暂降,另外采取系统调压、调整系统运行方式、消除剩磁等措施也有助于缓解合空变电压暂降对系统运行造成的不利影响。     

故障电流限制技术及其新进展

负荷中心大电源的投入和系统互联都会大大增加系统的短路电流。如果短路电流超标,则相应设备必须更换,这既需要昂贵的费用也需要较长的工期。故障电流限制器提供了另外一种解决方案。文章首先综述应用于中高压领域的故障电流限制技术;然后介绍成熟的和正在研究的比较有代表性的故障电流限制器,并重点突出基于晶闸管保护型串补的短路电流限制器;最后介绍华东500 kV电网故障电流限制器示范工程,给出该工程采用的主电路和过电压保护措施,并展望故障电流限制器的发展方向。     

高电压大容量实验基地接入电网的电压暂降影响研究

目前,国内接入电压等级最高的电器实验基地将接入甘肃天水330 kV电网,开展开关电器动热稳定实验和变压器短路等实验项目,实验期间持续性的短路将引起甘肃电网严重的电压暂降。为了评估电压暂降给系统带来的影响,先对电网考核实验基地接入的标准进行了筛选,并以甘肃电网数据为基础,仿真计算了不同实验项目和不同实验容量的电压暂降幅值,最终根据仿真结果和国家标准分析了电压暂降对继电保护、发电厂辅机、周边敏感负荷设备等的影响。研究结论可用于支撑大容量开关电器短路实验基地接入系统的安全性评估。     

Is快速限流器对提高电能质量的应用

基于电压暂降的原因和危害,提出采用主变并联运行的方式降低电源阻抗,减少电压暂降的影响.介绍了Is快速限流器在主变并联运行中的应用及与电抗器的并联应用,解决了开关设备分断容量不够的问题,最后介绍了Is快速限流器设计原理.