一种新型饱和电抗型故障限流器的研究与分析

摘要

电能已成为人类社会不可或缺的能源之一,大规模电力系统的出现为人类利用电能提供了极大的方便。但是,随着大容量发电机组的不断投入以及网际互联的影响,电力系统的规模在不断地扩大,进而使短路电流的水平也不断地提高,给系统的安全、稳定和可靠运行埋下了严重隐患,有效地限制短路电流已成为迫切需要解决的问题。故障限流器(Fault CurrentLimiter,FCL)作为一种有效的限流技术措施,受到了电气领域研究工作者的广泛关注。
　　本文旨在研究一种新型饱和电抗型故障限流器的拓扑结构和限流原理,并通过仿真来验证其限流效果。本文的主要研究工作包括以下几个方面：
　　首先,介绍了各种类型的故障限流器的基本原理及其发展现状,并重点分析了饱和电抗型故障限流器的限流原理,在此基础上,研究了一种新型饱和电抗型故障限流器。此种限流器由两个铁心组成,其直流控制回路的电能是通过小型变压器从交流回路中提取的,并且在其直流回路中加入了IGBY开关。通过理论分析,研究了此种新型饱和电抗型故障限流器的限流原理,建立了数学模型,并着重分析了此种限流器限流时的暂态过程,详细记述了此暂态过程中限流器的限流特性,并推出了限制系数的计算方法,在理论上证明了此限流器良好的限流效果。
　　其次,本文对新型饱和电抗型故障限流器进行了仿真分析。应用MATLAB/SIMULINK仿真软件,构建了电网的系统模型,通过仿真分析,介绍了新型饱和电抗型故障限流器拓扑结构的优化过程;对新型饱和电抗型故障限流器进行单相系统的仿真分析,利用仿真波形讨论其各个电气量之间的相互关系,通过分析短路电流的变化情况,得出新型限流器的限流效果;对比不同短路点处的限流效果,探讨短路点对限流效果的影响;对新型饱和电抗型故障限流器进行三相系统的仿真分析,得出此时限流器的限流效果。
　　最后,本文分析了故障限流器对电力系统的影响。研究了故障限流器对电力系统暂态稳定性的影响,讨论了电力系统中装设故障限流器后,对继电保护的影响,对新型饱和电抗型故障限流器给电力系统带来的新问题进行了探讨。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.1.1 短路故障的危害

1.1.2 通常采用的限制短路电流的措施

1.2 故障限流器的研究综述

1.3 故障限流器的分类介绍及研究现状

1.3.1 固态限流器

1.3.2 超导型故障限流器

1.3.3 PTC电阻型故障限流器

1.4 本文的主要研究内容

第二章 新型饱和电抗型故障限流器的理论分析

2.1 饱和电抗型故障限流器的基本原理

2.1.1 饱和电抗器的结构

2.1.2 饱和电抗器的铁磁特性

2.1.3 饱和电抗器的限流原理

2.2 饱和电抗型故障限流器的研究现状

2.2.1 永磁饱和型故障限流器

2.2.2 直流偏置型饱和故障限流器

2.3 新型饱和电抗型故障限流器的原理

2.3.1 基本工作原理

2.3.2 直流控制回路的分析

2.3.3 新型饱和电抗型故障限流器的数学模型分析

2.3.4 新型饱和电抗型故障限流器的限流特性分析

2.4 本章小结

第三章 新型饱和电抗型故障限流器的仿真与分析

3.1.MATLAB/SIMULIJINK仿真软件的简介

3.2 新型饱和电抗型故障限流器拓扑结构的优化

3.2.1 α拓扑结构的仿真与分析

3.2.2 α拓扑结构的仿真与分析

3.3 新型饱和电抗型故障限流器的仿真

3.3.1 仿真系统参数的设定

3.3.2 短路电流合闸角的探讨

3.3.3 直流偏置电流的确定

3.3.4 新型饱和电抗型故障限流器的单相仿真实验

3.3.5 新型饱和电抗型故障限流器的三相仿真实验

3.4 本章小结

第四章 故障限流器对电力系统的影响

4.1 故障限流器在电力系统中的安装位置

4.2 故障限流器对电力系统暂态稳定性的影响

4.3 故障限流器对继电保护的影响

4.3.1 故障限流器对电流三段式保护的影响

4.3.2 故障限流器对距离保护的影响

4.4 新型饱和电抗型故障限流器对电力系统的新影响

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢

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