基于真空触发开关与快速合闸真空开关的新型故障电流限制器的研究

摘要

该文在查阅国内外在故障电流限制器方面研究成果的基础上,了解各自的原理、技术难点,以及在性能、造价及性能、造价及性能价格比等方面的情况,结合近年来国际上电子计算机技术和开头技术的最新进展,提出了一种性能价格比优良的新方案——基于真空触发开关与快速合闸真空开关的故障电流限制器.通过EMTP仿真和合成回路的物理模拟实验,证实了新方案的无功补偿与故障限流均有良好的特性,并对方案中主要元件的工作条件进行了理论分析和设计.该论文结合串补FCL的工况对真空触发开关进行了较深入的研究,提出了提高了真空角发开头触发可靠性减少触发时延的方法,并就FCL中真空触开关的特殊性做了分析和解释.在论文中设计和分析了两种快速合闸真空开关方案;基于永磁操动的和基于涡流电磁斥力操动的快速闸开关,通过模型实验得到弛有应用价值的结论.该文提出基于故障分量的快速电流检测方法,电路结构简单,功能可靠.最后,该论文从含串补FCL的电力系统稳定性的一般分析以及次同步谐振分析两上方面入手,分析了新方案FCL对电力系统稳定性的影响.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1 引言

1.2 FCL的发展

1.2.1 传统FCL

1.2.2 固态电流限制器

1.2.3 现有FCL的主要技术障碍

1.3 本论文的主要工作

2新型串补故障限流器(FCL)的原理

2.1 引言

2.2 新型FCL的装置结构和原理

2.3 新型FCL的主要工作参数：限流率和补偿度

2.4 系统原理仿真分析

2.5 新方案中主要器件的工作条件

本章小节

3 FCL用真空触发开关研究

3.1 真空触发开关的工作原理

3.1.1 真空触发开关的结构

3.1.2 TVS的导通原理

3.2 真空触发开关的工作特性

3.3 真空触发开关的触发实验研究

3.3.1 触发极性对触发性能的影响

3.3.2 触发能量对触发性能的影响

3.3.3 主间隙电压对触发性能的影响

3.4 触发极的可靠性设计

3.5 FCL中TVS的特殊性

本章小节

4快速合闸真空开关的设计和分析

4.1 引言

4.2 基于永磁操动的快速合闸开关的设计和分析

4.2.1 永磁机构的结构和工作原理

4.2.2 永磁操动机构的磁场分析

4.2.3 永磁操动机构电磁驱动系统的负载特性

4.2.4 永磁操动机构电磁驱动系统的吸力特性

4.2.5 快速合闸永磁操动机构的设计和动态仿真

4.3 基于超高速电磁斥力的快速合闸开关的设计和分析

4.3.1 电磁斥力机构的原理

4.3.2 电磁斥力机构的涡流场矢量微分方程

4.3.3 瞬态电磁场的有限元解法

4.3.4 磁场力的数值计算

4.3.5 仿真结果分析

4.3.6 实验结果与分析

本章小节

5故障电流限制器的物理模拟实验研究

5.1 引言

5.2 实验电路及实验原理

5.3 实验系统的设计与改进

5.4 实验结果及其分析

本章小节

基于突变量法的快速故障检测系统

6.1 引言

6.2 突变量检测法基本原理

6.3 快速电流检测电路及其特点

6.3.1 电流快速检测电路的分析与仿真

6.3.2 检测时间Td的分析

6.3 模拟试验

本章小节

7故障电流限制器对电力系统稳定性的影响

7.1 串补FCL对电力系统稳定性作用的分析

7.1.1 串补FCL提高静态稳定性的原理

7.1.2 FCL提高电力系统动态稳定的原理

7.1.3 带FCL的电力系统暂态稳定性的数字仿真

7.2 FCL中串补电容可能引起次同步振荡问题的分析

7.2.1 次同步振荡的机理

7.2.2 次同步振荡分析方法

7.2.3 适于串补FCL的工程综合分析法及其实例分析

本章小节

8论文总结

致谢

参考文献

附录A作者攻读博i士学位期间所发表的文章与成果