一种经济型故障限流器在电力系统中的应用研究

摘要

随着我国经济社会的快速发展，特高压交直流电网的建设，大区电网之间互联更加紧密。负荷的迅速增长，中低压系统变压器容量迅速增大。此外，分布式电源如风电、光伏、微型燃气轮机、微型水轮机、柴油发电机、燃料电池等也开始不断并入大电网，这些电源的加入和相关技术措施的应用能使电网供电的灵活性和电网的输电能力得到提高，同时也导致了电力系统中短路功率和短路电流的不断上升。电网短路电流水平持续增大，将给电网安全稳定运行带来了极大的隐患和危害，因此必须采取有效的措施对故障电流进行及时的限制。目前国内把应对短路电流越限问题的研究重点放在了故障限流器FCL(Fault Current Limiter)的研制上，因为它能够限制电网的短路容量，减轻断路器等各种高压设备的动热稳定负担，提高其可靠性和使用寿命，降低电网对各种电气设备(断路器、变压器、开关等)的设计要求和电网结构的设计容量要求，是电网运行方式更加灵活，节省大量的前期建设成本，综合性能良好，具有广阔的应用前景。国内外已经有一些科研院所和企事业单位展开了相关研究，其中一些中低压设备在挂网试运行。
　　 本文提出了一种新型柔性故障限流器设计方案及其控制策略：首先对该新型故障限流器的拓扑结构、工作原理进行了简单介绍；在此上基础，通过仿真计算验证了限流性能和对电力系统稳定性的影响；并提出了故障快速检测算法和新型FCL的控制策略，设计了控制系统。最后，通过对220kV变电站短路电流进行计算分析，设计了该变电站FCL的最优配置方案，并进行了仿真分析。通过以上的研究，表明该柔性故障限流器能快速有效的限制故障电流的第一冲击峰值和稳态峰值，同时也减小了功角振荡，提高电力系统的暂态稳定性。正常运行对系统继电保护配置影响较小，经济性好，能够在电力系统中得到广泛应用。