经济型故障限流器与系统的交互影响研究

论文摘要

随着电网规模的不断扩大，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，采取适当的短路电流限制措施势在必行。故障限流器（FCL，FaultCurront Limiter）的综合性能较优，具有广阔的应用前景，已成为目前国内外研究的热点。本文重点针对该种故障限流器与电力系统的交互影响开展了研究。本文首先介绍了故障限流技术的发展现状和应用情况。对各种限流器的性能比较分析表明，ZnO避雷器式故障限流器的技术、经济性能较优，实用价值较大。给出了ZnO避雷器式故障限流器的总体设计方案，详细分析了其工作原理。提出采用基波阻抗复平面法和动态阻抗法来分析ZnO避雷器式故障限流器对距离保护的影响，并提出了动态阻抗概念，给出了其定义和严格的数学表达式。针对有间隙和无间隙两种情形，本文应用PSCAD／EMTDC构建了仿真模型，详细研究了发生单相接地故障时限流器对距离保护的影响，并获得了新的整定公式。仿真结果表明，采用新算法整定的距离继电器能够在保护区内可靠动作而不会使保护距离缩短。另外，本文提出了两种确定ZnO避雷器动态电阻值的方法，并分析了其优劣所在。本文深入分析了ZnO避雷器式故障限流器对电力系统暂态稳定的影响。针对安装故障限流器的单机-无穷大系统，研究了不同工况下发电机的功角特性曲线，利用等面积定则分析了其暂态物理过程。在此基础上定义了一系列定量描述暂态稳定的指标，分别针对有无故障限流器两种情况，应用MATLAB构建了单机和多机系统的仿真模型，分析了不同限流比、故障类型和故障切除时间下的系统暂态稳定特性。理论分析和仿真结果都表明：安装ZnO避雷器式故障限流器，可有效抑制摇摆曲线的振荡幅度并缩短衰减周期，延长系统的极限切除时间，提高系统的暂态稳定能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 故障限流器的研究背景
• 1.1.1 电力系统短路电流水平
• 1.1.2 短路电流对电力系统的危害
• 1.1.3 电力系统限制短路电流的措施及其优缺点
• 1.2 故障限流器的研究意义
• 1.3 论文的主要内容
• 第二章 故障限流器概述
• 2.1 故障限流器的发展现状和应用前景
• 2.2 各种故障限流器的工作原理
• 2.2.1 混合式故障限流器
• 2.2.2 超导型故障限流器
• 2.2.3 非超导型故障限流器
• 2.3 几种非超导型故障限流器经济性分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 经济型故障限流器的总体设计方案
• 3.1 故障限流器新型拓扑设计
• 3.2 串联电容器设计方案
• 3.3 串联电抗器设计方案
• 3.4 避雷器设计方案
• 3.5 并联可控放电间隙G设计方案
• 3.6 旁路快速合闸开关K设计方案
• 3.7 隔离开关设计方案
• 第四章 故障限流器对距离保护的影响
• 4.1 引言
• 4.2 距离保护的基本原理
• 4.2.1 基本工作原理
• 4.2.2 距离保护的时限特性
• 4.2.3 阻抗继电器的动作特性
• 4.3 两种分析距离保护方法的介绍
• 4.3.1 阻抗复平面分析法
• 4.3.2 动态阻抗分析法
• 4.4 故障限流器对距离保护的影响分析
• 4.4.1 线路模型
• 4.4.2 线路上没有FCL情况分析及整定策略
• 4.4.3 加入FCL模型-Ⅰ的影响分析及整定策略
• 4.4.4 加入FCL模型-Ⅱ的影响分析及整定策略
• 4.5 小结
• 第五章 故障限流器对电力系统暂态稳定的影响
• 5.1 电力系统暂态稳定概述
• 5.2 单机无穷大系统暂态稳定分析模型
• 5.2.1 故障限流器FCL的模型
• 5.2.2 参数定义
• 5.3 具有FCL的单机无穷大系统暂态稳定性机理分析
• 5.3.1 具有FCL的单机无穷大系统的功率特性
• 5.3.2 系统功角特性分析
• 5.3.3 极限切除时间
• 5.4 具有FCL的单机无穷大系统暂态稳定仿真分析
• 5.4.1 不同限流系数α，三相短路，对暂态稳定的影响
• 5.4.2 限流系数α为0.5，不同切除时间，对暂态稳定的影响
• 5.4.3 限流系数α为0.5，不同短路形式，对暂态稳定的影响
• 5.5 多机系统暂态稳定分析模型
• 5.6 具有FCL的多机系统暂态稳定仿真分析
• 5.6.1 母线7处发生短路故障，多机系统的暂态稳定分析
• 5.6.2 母线8处发生短路故障，多机系统的暂态稳定分析
• 5.7 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表