新型固态限流器整流桥在线故障诊断技术的研究

论文摘要

随着电力系统和现代化工业的发展,电网结构日趋复杂,电网规模不断扩大,电力系统的短路容量日益增加,尤其在经济较发达的重负荷地区,由于电网密集、结构复杂,短路电流已经达到甚至超过了开关设备的遮断容量。为了解决这一问题,人们积极探索、研究短路故障限流技术。上世纪七十年代有人提出了短路限流器的概念,随后涌现出很多的限流器,如超导限流器(SFCL)、磁元件限流器、PTC(positive temperature coefficient)电阻限流器、混合式限流器以及固态限流器(SSFCL)等。浙江大学电气工程学院在综合国内外研究成果的基础上,提出了新型固态短路限流器。本文对新型固态限流器各种拓扑结构主电路进行了分析,详细阐述了其工作原理,并比较了各种拓扑结构下短路限流器的优缺点。详细分析了新型固态短路限流器控制系统的功能,对控制系统各个子模块功能进行了详细的论述。完成了限流器控制系统后台核心监控平台中的DSP子系统核心模块外围电压监控电路、复位电路以及光纤通讯电路的设计。针对新型固态限流器本体,尤其是整流器桥路在实际运行中可能发生故障的情况,提出了一种整流器桥路故障在线诊断的方法。通过对限流器整流桥其中一只或两只晶闸管同时发生直通或开断故障情况下的仿真分析,得出直流限流电感电流和续流管电流可以完整、全面的反映整流器桥臂发生故障时的特征信息这一重要结论。利用MATLAB软件及频谱分析方法对限流器整流桥发生故障时的直流限流电感电流和续流管电流进行离散傅立叶分析,得到了当限流器整流桥臂中的一只或两只晶闸管同时发生直通或开断故障时的特征值,最后给出了故障类型的判据。该方案简单、可行,易于实现,对新型三相桥式固态限流器的工业化应用具有实际的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 短路电流的危害
• 1.2 限流措施的发展状况
• 1.2.1 常规限流方法
• 1.2.2 现代短路限流器
• 1.2.3 新型固态限流器
• 1.3 故障诊断的发展概述
• 1.3.1 故障诊断产生的背景及意义
• 1.3.2 电力电子装置的故障诊断特点
• 1.3.3 现有电力电子装置故障诊断方法
• 1.4 本文的工作
• 第二章 新型固态限流器主电路及工作原理分析
• 2.1 三相不接地系统新型固态限流器
• 2.2 三相接地系统新型固态限流器
• 2.2.1 不带耦合变压器的固态限流器
• 2.2.2 变压器耦合三相桥式固态限流器
• 2.2.3 带旁路电感的变压器耦合三相桥式固态限流器
• 2.2.4 耦合饱和变压器型新型固态限流器工作原理
• 2.3 小结
• 第三章 新型固态限流器控制系统
• 3.1 现场测控模块
• 3.1.1 交流信号处理模块
• 3.1.2 直流信号处理模块
• 3.1.3 状态信号处理模块
• 3.2 后台核心监控平台
• 3.2.1 DSP子系统核心模块
• 3.2.2 MMI子系统核心模块
• 3.3 光纤通信电缆
• 3.3.1 光纤发送器
• 3.3.2 光纤接收器
• 3.4 小结
• 第四章 SSFCL整流器桥路在线故障诊断技术的研究
• 4.1 常用故障诊断方法概述
• 4.2 新型固态限流器整流桥的故障分类
• 4.3 在线诊断方案的选择
• 4.4 限流器整流桥故障状态的在线诊断
• 4.4.1 频谱分析理论
• 4.4.2 整流器桥臂故障时的仿真
• 4.4.3 桥臂故障时的判据分析
• 4.5 小结
• 第五章 结语与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附:攻读硕士学位期间发表的学术论文