限流式UPFC保护电路的设计与验证

针对限流式统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)运行过程中极易发生的进线过流和输出过压等问题,分析了出现过流、过压的产生机理,并为限流式UPFC实验样机设计了一套详细的保护电路。该保护电路在限流式UPFC启动时,自动插入充电电阻防止过电流,不控充电结束后自动切除;在短路故障等引起的直流电容过电压时,无延时地将逆变桥出口短接,隔离故障电压和电流,而由限流器承担。PSCAD对比仿真结果表明,保护电路的设计能解决限流式UPFC的进线过流和输出过压问题。将所设计的保护电路应用于10 k V限流式UPFC样机,实验结果表明,该保护电路能保障限流式UPFC的设备安全,与仿真结果相符。

限流式UPFC中UPFC模块与限流器模块的交互影响分析

统一潮流控制器(UPFC)在电力系统发生故障时,其串联变换器易承受系统高电压与大电流的冲击而损坏。为了解决该问题,提出了一种采用饱和变压器耦合新型固态限流器的限流式UPFC拓扑。此拓扑由UPFC模块与限流器模块通过串联饱和变压器连接而成,正常运行时,UPFC模块实现常规优化控制功能并可动态补偿固态限流器所引起的压降;故障情况时,SSFCL模块呈现高阻抗状态限制系统及流入UPFC串联侧变换器的短路电流。该拓扑中串联饱和变压器的应用降低了SS-FCL侧整流桥的电压等级与容量,并将系统短路电流限制到设定值范围内,保证继电保护动作后可靠跳开故障回路断路器。最后通过100V/3kVA小样机试验证明此新型UPFC拓扑的正确性和可靠性。

新型限流式统一潮流控制器限流分析与参数设计

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)在电网系统发生短路故障时,极易受到大电流冲击而损毁。虽然具有短路限流功能的统一潮流控制器(限流式UPFC)在一定程度上限制了大电流冲击,但短路电流峰值仍然很大,限流时间较长。为此,提出一种采用RLC串联谐振电路的限流器二次侧拓扑结构,分析了其工作原理和限流动态过程,建立了发生故障时的数学模型。针对限流式UPFC直流侧电容电压在限流过程中不断上升,极易超出变换器IGBT耐压水平的缺陷,分析了故障模型中直流侧电容电压上升的原理,设计了用于改变短路电流流通路径的桥式电容限压器。仿真结果表明,改进方案能进一步减小短路电流峰值和上升率,使短路电流迅速衰减至零,同时限制直流侧电容电压的不断增大,确保限流式UPFC安全退出运行。

220 kV限流式统一潮流控制器设计

限流式统一潮流控制器(UPFC-FLC)通过故障限流器与统一潮流控制器的结合,组成了能有效控制系统短路电流的新型FACTS装置。针对220 kV线路,为缩短限流时间,减小装置体积和成本,实现更高效的短路故障切除,提出了一种采用饱和型自耦变压器作为串联变压器,二次侧限流支路采用RLC串联谐振电路的新型限流式UPFC。对其拓扑结构、限流过程进行了分析,设计了装置的主要参数,仿真结果表明新型限流式UPFC相较于常规型在体积成本更小的基础上具有更佳的限流效果。