一种混合励磁的多功能饱和铁芯故障限流器

饱和铁芯型故障限流器是一种有效限制高压系统短路电流的方法,但存在功能单一、利用率低和损耗较大等问题。因此,该文提出一种混合励磁的多功能饱和铁芯型故障限流器,该限流器具有降低直流损耗和控制稳态电感平滑调节的优点。首先,介绍多功能饱和铁芯型故障限流器的组成和拓扑结构;其次,建立出多功能饱和铁芯型故障限流器的等效电磁路模型,分别分析限流和稳态电感调节的工作机理;然后搭建有限元仿真模型验证新结构的限流效果和电磁特性,并通过Simulink仿真验证其稳态电感调节功能的可行性;最后,设计试验样机,建立试验平台并进行样机试验,证实了所提结构的正确性与可行性。

经济型三相饱和铁芯故障限流器

故障限流器是限制高压电网短路故障电流的有效措施。由于高压故障限流器存在限流器是单相结构、励磁容量大、损耗高、体积大和成本较高等问题,提出了一种经济型三相饱和铁芯故障限流器结构。该结构采用三相共用铁轭方式,能有效限制电网的各种短路故障电流,具有永磁体涡流损耗小、永磁体可靠性提高、铁芯磁性材料和永磁体用量小等显著优点。首先介绍了经济型三相饱和铁芯故障限流器的工作原理,建立其等效电路和磁路模型。其次采用有限元方法分析了经济型三相饱和铁芯故障限流器各种状态的阻抗特性和磁场分布特性。最后设计并研制出限流器小容量试验模型,开展了试验研究。仿真和试验结果均证明了文中所提出方法和结构的可行性和有效性。

混合励磁型饱和铁芯故障限流器

应用饱和铁芯故障限流器是限制高压大容量电力系统中短路故障电流的有效措施,为解决现有饱和铁芯故障限流器直流励磁损耗大、限流效果不佳的问题,提出了一种基于永磁体的混合励磁型饱和铁芯故障限流器。通过建立等效磁路、等效电路对该新拓扑的基本原理与工作特性进行研究,着重分析了永磁体对限流器性能的影响。通过搭建基于Maxwell-3D的有限元电磁仿真模型,证明该文所提混合励磁结构可有效限制故障电流,增加永磁体用量可有效降低直流励磁损耗,但会削弱限流器的限流性能与励磁磁动势利用率。最后,通过220 V/10 A限流器样机试验,验证了该文所提结构的有效性与理论的正确性。

紧凑型混合励磁三相饱和铁芯型故障限流器

加装饱和铁芯型故障限流器是限制高压系统短路电流的有效方法,但其需要与外加的限流空心电抗器配合,导致整个限流系统占地面积和体积很大。因此,基于非正交解耦原理提出了一种紧凑型混合励磁三相饱和铁芯型故障限流器(compact hybrid-biased three-phase saturated core fault current limiter,CTFCL),其具有占地面积和体积小的优点。首先,提出了含非正交解耦绕组的CTFCL拓扑。其次,建立了CTFCL的等效电磁路模型,分析了其工作原理。然后,给出CTFCL的参数设计准则,搭建了220 kV的有限元模型,仿真验证了CTFCL的限流效果和电磁特性。最后,设计并研制出小容量样机,开展了实验研究。仿真和实验结果均证明了该文所提CTFCL的有效性,CTFCL对各种短路均有良好的限制效果,且对比得到CTFCL限流系统占地面积和体积较传统三相SCFCL限流系统分别减少了44%和26%,适合实际高压系统的安装与应用。

饱和铁芯型高温超导故障限流器漏磁场分析与等效磁路模型的建立

在分析饱和铁芯型高温超导故障限流器(Saturated iron-core superconducting fault current limiter,SISFCL)基本结构的基础上,建立由44个双饼组成的单螺管型超导绕组的限流器三维模型;利用三维有限元方法(Finite element method,FEM)计算限流器漏磁感应强度的大小和方向,得到了漏磁的分布特点;采用磁场分割的方法建立了考虑漏磁影响的SISFCL等效磁路模型;最后将仿真计算结果与实测结果进行对比,验证了所建立的等效磁路模型的有效性。

基于非正交解耦原理的紧凑型高压交流磁饱和限流器研究

磁饱和故障限流器需要外加空心电抗器来提升限流性能,这导致体积和占地面积大,为此提出了一种基于非正交解耦原理的紧凑型高压交流磁饱和限流器(compact saturated core fault current limiter,CSFCL),其具有占地面积小、体积小和限流性能较好的优点。首先介绍了非正交解耦原理,结合传统混合励磁饱和铁芯型故障限流器(hybrid type SFCL,HSFCL)的磁路结构,提出了集成非正交解耦绕组的限流器拓扑,分析了其等效磁路和电路模型,并阐述了限流器的工作机理。然后提出一种带气隙的多段解耦绕组电感计算方法,较传统方法精度提升35%。再对限流器响应时间和限流比进行参数设计计算。接着进行了220 kV CSFCL和HSFCL有限元仿真,验证了理论分析的正确性。最后设计研制出限流器小容量试验模型,并开展了试验研究,对比得到CSFCL限流系统总体体积相较于HSFCL减少47.8%,占地面积减小85.1%。仿真和试验结果均证明了该拓扑的有效性。

基于支持向量机的超导限流器故障电流模式识别研究

对于饱和铁芯型超导限流器，指出短路故障电流需要快速识别，设计和制造了三相小样机和相应的基于labview和NI板卡的实时检测控制系统．提取了短路故障电流的2个重要特征：电流实时幅值，电流变化率，根据特征，分别采用神经网络感知机模式分类，线性核的支持向量机和径向基函数核的支持向量机，离线在matlab环境下训练，找出最优分类面．对几种方法进行比较实验，实验数据验证表明了RBF核支持向量机具有最好的识别效果．但是该方法难以在FPGA中实现，而线性核支持向量机是综合识别效果和可实现性2个指标的最佳选择．

超导故障限流器对高压电网稳定性影响

超导故障限流器作为非线性元件的短路电流限制器,具有体积小、重量轻、损耗小、自动响应等特点。饱和铁芯型超导故障限流器由于结构简单、动作特性良好、故障后恢复能力强等技术优势,是一种可以工程应用于高压电网中的限流器。通过分析研究表明,该饱和铁芯型超导故障限流器不仅可以在故障时有效地限制短路电流,而且还能对电网稳定性产生积极的影响。