新型固态短路故障限流器及其应用研究

摘要

随着电力系统规模和容量的不断扩大，当前的短路电流水平已严重威胁到电力系统的安全稳定运行。传统限制短路电流的方法存在各种缺点，因此，新的限流技术或限流方案的研究十分紧迫。
　　本文在对几种典型的故障限流器进行简要分析的基础上，着重对电力电子型桥式短路限流器进行了深入的研究，对基于半控开关和自关断器件的故障限流器进行了分析比较，提出了一种基于单个可控开关的具有可调阻抗的新型固态故障限流器。根据功率器件的工作特点，对限流器中的电流关系、参数选择、分流性能、输出电压电流波形及谐波进行了设计与分析。
　　设计了单相和三相系统的主电路拓扑，利用自关断器件的导通与关断的可控性，针对正常与短路的不同状态，使得直流侧电感也可以参与限流，有效减小了旁路电感的体积。为验证新的拓扑结构和控制方法的有效性和可靠性，利用PSIM仿真软件对单相系统及三相不接地系统发生不同短路情况进行了仿真。在此基础上，设计了一个用于单相系统的短路故障限流器模型，进一步验证了该种拓扑结构的实用性与可行性。
　　此外，为了研究故障限流器在工程中的应用，本文阐述了限流器在系统中的装设位置以及对系统的影响;研究了故障限流器对电力系统暂态稳定性的影响，对电抗型、电阻型、阻抗型限流器对于系统暂态功角的影响特性进行了仿真分析，表明故障限流器对电力系统暂态稳定性的改善具有积极的作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究目的与意义

1．2 传统限流的措施与分析

1．3 国内外短路限流器的研究现状与发展

1．4 本课题的主要研究内容

第2章 新型固态短路故障限流器的工作原理与特性

2．1 基于全控桥的短路故障限流器

2．2 基于半控桥的短路故障限流器

2．3 基于单可控开关的桥式短路故障限流器

2．4 基于单个自关断器件具有可调阻抗的短路故障限流器

2．4．1 限流桥中的电流关系

2．4．2 参数选择

2．4．3 桥式短路限流器的分流性能

2．4．4 输出电压电流的波形和谐波分析

2．5 本章小结

第3章 新型固态短路故障限流器的仿真及实验研究

3．1 新型固态短路故障限流器的拓扑结构

3．1．1 单相新型固态短路故障限流器拓扑电路

3．1．2 三相接地系统短路故障限流器拓扑电路

3．1．3 三相不接地系统短路故障限流器拓扑电路

3．2 新型固态故障限流器的仿真研究

3．2．1 单相新型固态故障限流器的仿真分析

3．2．2 三相不接地系统短路故障限流器的仿真分析

3．3 单相新型固态故障限流器的实验研究

3．3．1 脉冲发生模块设计

3．3．2 隔离电路设计

3．3．3 驱动电路设计

3．3．4 实验参数及设置

3．3．5 实验分析

3．3．6 实验结论

3．4 本章小结

第4章 故障限流器在电力系统中的应用研究

4．1 故障限流器在电力系统中的装设位置

4．1．1 装设于发电机接线处

4．1．2 装设于厂用配电处

4．1．3 装设于母线联络线处

4．1．4 装设于限流电抗器并联处

4．1．5 装设于大型工业负荷配电出线端

4．2 故障限流器对系统暂态稳定性的影响

4．2．1 具有FCL系统的暂态稳定性机理分析

4．2．2 电抗型FCL对系统暂态稳定的影响

4．2．3 电阻型FCL对系统暂态稳定的影响

4．2．4 阻抗型FCL对系统暂态稳定的影响

4．3 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢