磁饱和铁芯限流器及其快速故障检测算法研究

摘要

随着电力系统的发展，电网发生短路故障时短路电流水平的不断提高，短路电流的限制难度日渐提高。现有的短路电流限制方法有很多种，其中在短路故障最为严重的区域安装限流器的方法最为直接有效。本文对限流响应速度快、谐波污染小的主动型饱和铁芯故障限流器进行了详细的研究，内容主要分为两部分:
　　第一部分为故障限流器本体设计研究。首先对饱和铁芯限流器的基本理论进行了详细阐述，介绍了“日字型”磁饱和铁芯型限流器的工作原理。利用Jmag仿真软件对限流器本体拓扑结构进行设计，并利用本体参数在MATLAB/Simulink中建立了限流器本体模型，仿真分析了限流器本体在线路中的运行情况，结果显示“日字型”饱和铁芯限流器对故障发生的第一个电流波峰与故障稳态电流均有较好的限制效果。
　　第二部分为对线路故障检测算法的研究。本文首先对现有几种应用于主动型限流器的故障检测方法进行了详细分析，针对基于工频或低频故障检测方法检测速度慢、易受谐波噪音干扰的问题提出了一种基于高频暂态行波信号的新型故障检测及定区域算法，利用小波分析算法提取行波信号，并能够在150μs内实现线路故障判断。此外，结合行波折射反射特点对故障发生区域进行判断，实现短路电流重灾区的准确、快速的故障电流限制。本文针对线路中可能发生的三相故障、相间故障以及单相接地故障在全相角范围内对所提出算法做了详细的仿真及实验验证，实验结果表明所提出的故障检测算法具有良好的准确性、稳定性及快速性并对限流器的限流效果提升明显。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 故障限流器的国内外研究现状

1．2．2 故障检测算法的国内外研究现状

1．3 研究内容与设计指标

1．4 论文组织

第二章 “日字型”磁饱和型故障限流器的理论分析

2．1 磁饱和铁芯限流器的基本理论

2．1．1 基本磁学概念

2．1．2 磁饱和铁芯电抗器的基本结构及其磁特性分析

2．1．3 磁饱和铁芯型故障限流器的研究现状

2．2 “日字型”磁饱和铁芯型故障限流器基本原理

2．3 本章小结

第三章 “日字型”磁饱和铁芯型故障限流器的仿真分析

3．1 限流器本体仿真模型设计

3．2 限流器直流励磁控制拓扑设计

3．3 限流器限流效果分析

3．4 本章小结

第四章 应用于饱和铁芯限流器的新型故障检测算法分析

4．1 现有故障检测算法及其原理分析

4．1．1 基于电流变化率的故障检测原理

4．1．2 瞬时功率快速检测法

4．1．3 曲率故障识别算法

4．2 基于行波的新型短路故障识别及定区域算法理论及仿真分析

4．2．1 行波以及小波分析的基本理论

4．2．2 基于行波的新型短路故障识别及定区域算法原理及仿真分析

4．3 本章小结

第五章 应用于饱和铁芯限流器的新型故障检测算法硬件实验研究

5．1 硬件实验电路设计

5．2 硬件实验步骤以及硬件实验结果

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献