赵延华[1]2002年在《电力系统短路实验控制系统应用研究与开发》文中指出在电力系统运行过程中，经常会发生各种故障，其中最为常见，且危害严重的故障就是各种形式的短路。因为短路故障会影响电力系统的正常运行，破坏电力的正常供应，给工农业生产和人民生活带来严重危害。通过对短路故障的研究，采取相应措施，可以防止短路故障的发生，或在故障发生后将故障带来的危害降到最小。因此，对于短路故障的研究具有非常重要的意义。 短路实验控制系统是我校“211”工程建设项目-动态模拟实验室的重要组成部分。利用它，可以进行短路故障研究，获取科研数据；也可承担相关学科科研项目和完成教学实验等。本论文主要基于短路实验控制系统，对系统设计开发过程中涉及的关键性技术和理论作详细的研究和探讨。文章首先从动态模拟实验室模拟电力系统组成和短路实验台结构出发，对控制对象和系统控制要求做了简要介绍。在此基础上，确定了控制系统结构和控制方案。其次是系统功能的实现，这也是文章的重点所在。文章主要从硬件和软件两个方面，对系统实现过程中的关键技术和理论进行了深入研究。硬件方面主要包括硬件选择、数据采集卡设计 以及采取的相应抗干扰技术；软件则主要从模块化设计、界面优化、数据通信和 软件抗干扰技术等几个方面进行了分析，并探讨了短路电流计算的计算机实现， 对Visual Basic环境下如何调用MATLAB进行复杂运算作了详细介绍。此外， 文章从系统可靠性设计的深层机理出发，对系统设计过程中硬件和软件的可靠性 设计进行了详细分析，并介绍了所采用的若干设计方法和技术。最后，文章还就 本系统存在的不足给出了系统发展的设想和展望。
王建中[2]2007年在《新型饱和铁芯型高温超导故障限流器控制系统及其实验研究》文中认为随着电网容量的不断扩大，短路电流的值不断提高，给系统的安全、稳定和可靠运行埋下了严重隐患，传统的限流技术已逐渐显现出局限性而越来越不能适应当今社会对电能质量上的高要求。短路电流限制技术已成为故障保护的一个研究热点。超导故障限流器以现今流行的超导技术为背景，被普遍认为是目前比较先进的短路故障电流限制装置。饱和铁芯型高温超导故障电流限制器就是其中一种。传统的饱和铁芯型高温超导故障限流器(high temperature superconducting fault current limiter，简称HTSFCL)在短路发生后采取不切断直流励磁的方式，限流效果较弱、超导励磁线圈要承受很高的感应电压和直流电源在较大的感应电压干扰时仍要保持恒流状态。为此，本文提出了一种新型主动式饱和铁芯型高温超导故障限流器，即在检测到短路故障时采用高压IGBT快速切断直流励磁系统的方式。并针对这种超导故障限流器的直流励磁控制系统进行研究，设计了这种高压IGBT的驱动和保护电路，并参与了380V／50A新型饱和铁芯型高温超导故障限流器的实验样机制作和短路故障限流实验。新型饱和铁芯型高温超导故障限流器样机的监控系统的作用就是电网正常运行时，闭合直流励磁系统，超导限流器工作在饱和段，呈现低阻抗；当电网故障发生时，切断直流励磁系统，此时限流器呈现高阻抗，超导限流器进行限流，当电网故障排除，需要重合闸时，限流器重新进入饱和段，使电网稳定运行。控制系统的设计要采用合理的故障检测和判断方法，对直流励磁系统采用合理控制策略，并能保证控制系统的可靠性。数据采集和检测由NI的16位PCI总线数据采集卡和电压电流传感器等组成，以LabVIEW为开放平台，实现故障信号高精度、高速率采样、显示和存储。短路故障限流实验系统主要包括短路实验平台、实时数据采集系统、监测控制系统叁部分。同时，为了使系统中的短路冲击达到最大，以反并联晶闸管作为短路开关，对短路合闸角和短路时间进行控制。最后完成了新型主动式饱和铁芯型高温超导限流器的低压短路实验。短路实验结果表明，采用该控制系统的高温超导限流器能有效限制短路故障发生后的短路电流冲击峰值和稳态短路电流，从而验证了这种高温超导限流器原理的可行性，为下一步研发35kV／1.5kA的新型饱和铁芯型高温超导限流器并在云南电网公司普吉电站进行挂网实验运行提供了理论和实践支持。
王鑫国[3]2004年在《电力系统短路试验台控制系统研究与开发》文中指出在电力系统运行过程中最为常见的故障之一就是短路故障。短路故障危害性极大，轻则会烧坏设备，重则有时甚至会破坏整个电力系统的正常运行，给工农业生产和人民生活带来严重干扰。通过对短路故障进行研究，可以了解其机理进而有助于采取相应措施，防止短路故障的发生，或将短路故障带来的危害降到最小。另外电力系统短路实验台是我校“211”工程建设项目——电力系统动态模拟实验室的重要组成部分。所以对于电力系统短路实验台控制系统的研究与开发具有非常重要的意义。 文中首先介绍了有关短路试验台控制系统的一些基本概念，并对短路试验台控制系统的特点和设计关键进行了分析。然后对合闸角控制的不同方法进行了研究，并根据合闸角控制的方法不同提出了基于PC机的不同设计方案，并对各种方案进行了详细说明，特别是Windows和DOS环境下精确短定时的实现以及在电力系统短路试验控制系统中的应用。通过对各种方案的优缺点进行分析和对比，最后选择了一种最合理的设计方案即双机主从控制方案作为最终设计方案。接下来分上位机和下位机对该方案设计中的一些具体实现方法分别作了讨论，这一部分是文章的重点。最后，对系统可靠性的概念和指标进行了介绍，并对系统设计中的抗干扰技术作了说明。
吕国芳, 马文静, 王鑫国, 孙洁[4]2005年在《电力系统短路实验控制系统的设计》文中认为介绍了一种适用于电力系统短路实验的实时数据采集和控制的系统。首先介绍了电力系统模型、控制系统的功能和整体设计,然后具体阐述了如何实现合闸角的准确控制以及如何实现定时输出。
孟照娟[5]2008年在《基于自关断器件的新型桥式短路限流器的研究》文中研究表明随着电力系统容量和规模地不断扩大、输配电系统短路电流地不断提高、短路故障对电力系统的危害日益严重,使得不同类型的短路限流技术得到了越来越广泛的关注和研究。短路故障限流器是一种高电压、大功率的电力设备,其可靠性与经济性是两个非常重要的指标。可靠性提高,一方面要求拓扑结构合理,控制策略成熟完善,另一方面要求电路结构与控制策略尽可能地简单,系统越简单,使用的器件越少,可靠性越高,成本也越低,经济性越好,所以优化系统设计、降低系统的体积、重量和成本,始终是短路限流器研究工作的核心。依据上述思想,本研究论文在大量文献阅读的基础上对现有的一些短路限流器进行了介绍和论述,特别是对基于可控硅的桥式短路限流器进行了重点介绍,指出了其不足之处——存在变流桥的失控时间。为了减少失控时间,本论文提出了采用自关断器件如IGCT代替桥路中的半控器件可控硅,从而将变流桥的失控时间,从半个周期缩短到电流信号检测延时,在限流目标确定的情况下,因而可以显着减小限流器的体积、重量和成本。文章着重研究了基于自关断器件的单相桥式短路故障限流器、叁相接地系统和叁相不接地系统桥式短路限流器的拓扑结构、工作原理和控制策略。根据不接地系统的短路故障模式和工作特点,又提出了一种基于自关断器件的半控桥式结构的短路限流器,能够降低主电路成本,大大简化控制方法和控制电路设计,显着提高系统的可靠性。本论文对所提限流器进行了仿真和实验研究,结果证明了所提故障限流器及其控制策略的有效性和实用性。
范宇[6]2015年在《220kV新型固态限流器工业化样机研究》文中研究表明随着电力系统的不断发展和规模的日益壮大,系统的短路容量迅速增加,对电力系统安全稳定运行造成了不利影响。研究有效的短路限流技术和研发相应的短路限流装置,以便能够增强电力系统稳定性并降低系统中各电气装置的相关设计值,已经成为短路限流技术的研究热点。为了研制与开发出一套适用于高压大容量系统的短路限流装置,课题组经过不断探索提出了一种基于自耦变压器耦合的新型固态限流器,并将其作为220kV限流器工业化样机的研究方案。本文将提出的新型固态限流器与谐振型限流器、磁饱和型限流器进行比较,分析上述限流器的优缺点,说明新型固态限流器在体积成本、运行特性等方面具有显着优势,适合在220kV系统中工业化实现。详细分析了新型固态限流器的拓扑结构与工作原理。通过建立等效电路对其正常运行状态、过渡限流状态和完全限流状态等叁个工作阶段的进行解析分析,并仿真验证了新型固态限流器工作原理的有效性,满足电力系统运行要求。分析了新型固态限流器对电力系统暂态稳定性的影响。故障后新型固态限流器能够减小系统发电机输入输出功率的不平衡,提高系统功角稳定性；还能够降低系统电压跌落的幅值,维持系统电压稳定性。进一步探讨了新型固态限流器作为220kV限流器工业化样机方案的可行性。根据220kV系统的限流要求,对220kV新型固态限流器工业化样机进行设计。样机设计分为主电路电气装置部分设计、水循环冷却系统设计和控制保护系统叁个部分。其中主电路电气装置包括饱和型自耦变压器、桥路晶闸管阀、直流限流电抗、自耦变压器二次侧并联限压阀、电压电流互感器和旁路隔离开关等。水循环冷却系统主要考虑桥路在不同工况下的功率损耗,并以其中的最大功耗作为冷却系统容量的选择依据。对控制保护系统硬件进行模块化设计,各功能模块相对独立实现自己的功能。控制保护系统的软件实现除了短路限流控制策略外,较为全面地考虑到了新型固态限流器运行过程中可能出现的情况。最后通过仿真分析验证了220kV新型固态限流器工业化样机设计的合理性。由于晶闸管为半控器件,故障后桥路晶闸管无法控制关断,整流桥只能在桥路冲击电流过零时退出运行。考虑到晶闸管完全恢复阻断能力需要一定的延时,因此在最严重的情况下,晶闸管在故障后将近一个周期才能全部关断。这导致过渡限流状态时桥路中存在较大的冲击电流,不仅对整流桥路的安全可靠要求较高,还增大了晶闸管的电流定额以及直流限流电抗的体积成本。针对上述问题,在新型固态限流器的基础上提出了一种基于复合型全控开关的改进型新型固态限流器拓扑结构。利用故障后全控开关的快速关断特性,使桥路尽快退出运行,降低桥路承受的冲击,从而可减小桥路晶闸管和直流限流电抗设计参数,进一步降低新型固态限流器的体积成本并提高其工作性能。通过仿真和实验验证了改进型新型固态限流器的可行性与有效性。
齐晓光[7]2014年在《双馈风电机组故障电流谐波特性研究及其对保护影响分析》文中提出基于双馈感应发电机(double fed induction generator, DFIG)的双馈风电机组是当前风力发电的主要装备，占风电并网容量的比例超过50%。DFIG的定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过交-直-交变流器与电网连接，本质上是一种与传统同步发电机异构的电源形态。随着双馈风电机组装机容量不断增加，故障期间其对电网的影响日趋严重，特别是在风电低电压穿越（low voltage ride through, LVRT）要求下，通过与电网之间的相互耦合，使双馈风电机组的故障暂态特性变的更为复杂。双馈风电机组故障电流谐波特性分析属于机组故障暂态分析的重要组成部分，通过对双馈风电机组故障电流谐波成分和含量的分析，有助于加深理解双馈风电机组的故障暂态过程，全面掌握故障全电流特性，对分析风电场输出短路电流对继电保护的影响具有理论指导意义。结合我国风电发展现状及特点，论文对双馈风电机组故障电流特性的研究现状进行了全面综述，并对并网双馈风电机组短路电流对传统电力系统继电保护的影响进行了阐述，在对相关文献进行搜集和整理后，分析了现有研究的特点和存在的问题，指出当前针对双馈风电机组故障电流谐波特性的研究还未引起足够重视。基于双馈风电机组的结构特点，通过空间坐标变换，分别在叁相静止坐标系和同步旋转坐标系内建立了双馈感应发电机的瞬时值模型及综合矢量模型，阐述了模型的理论基础；结合双馈感应发电机定、转子间电磁耦合关系以及磁路特点，建立了双馈感应发电机的谐波等效电路；随后，以矢量控制为基础，建立了转子侧变流器和电网侧变流器的控制模型，明确了变流器控制对双馈风电机组输出电气量的调控作用。为了全面分析与计算电网故障期间双馈风电机组转子故障电流的谐波分量，论文考虑转子侧变流器励磁调节对转子故障电流谐波分量的影响，通过建立转子侧变流器控制回路内的转子电压、电流指令值表达式，推导得到转子故障电流谐波分量的解析表达式，分析了转子故障电流中特定次谐波分量的产生机理，并通过仿真和实验验证了分析的正确性。为分析双馈风电机组定子短路电流谐波分量对电力系统继电保护可能造成的影响，论文研究了电网故障期间双馈风电机组定子短路电流的谐波特性。基于双馈风电机组的综合矢量模型，分析了Crowbar动作后的定子短路电流转速频谐波分量特性；基于转子侧变流器控制对定子短路电流谐波特性的影响分析，解释定子短路电流二次谐波的产生机理并推导二次谐波的解析表达式，指出在变流器矢量控制下双馈风电机组产生的定子电流二次谐波可能威胁变压器二次谐波制动的可靠运行。通过短路实验和时域仿真验证了上述分析的正确性。
王鑫国, 严刚峰[8]2005年在《电力系统短路实验台控制系统研究与开发》文中进行了进一步梳理本文介绍了一种适用于电力系统短路实验的实时数据采集和控制系统,主要阐述了系统的整体设计、短定时的实现和串行通信程序的设计.
敖志香[9]2007年在《新型固态限流器及其优化设计》文中进行了进一步梳理随着电力系统和现代化工业的发展，电网规模不断扩大，电力系统的短路容量日益增加，尤其在重负荷地区，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，随后涌现出较多的限流器，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)。随着电力电子技术的发展，固态限流器将有更广阔的发展前景。本文重点研究了串联谐振式限流器和新型固态限流器。串联谐振式限流器具有工作原理、拓扑结构简单等优点，并且可以根据需要设计成带串补型，但通过仿真分析得出：其在电网发生短路故障进入短路限流工况过程中，其电容器及并联转换开关将工作在相当恶劣的条件下。新型固态限流器具有较理想的限流效果，并通过仿真分析和10kV／500A／2500A样机试验证实了其良好的限流性能，然而，因体积和成本等问题使得其工程化不现实。在积极探索新型固态限流器工程化的过程中，针对新型固态限流器中耦合变压器的特殊用途，提出了饱和变压器型固态限流器。本文在此基础上研究饱和变压器型固态限流器，提出了一次回路参数设计思路，并对饱和变压器型固态限流器在正常运行和短路限流模式下的控制性能进行了仿真验证，论证了此方案的可行性。耦合变压器采用特殊结构设计的饱和型变压器，其体积与按普通结构设计的常规变压器相比将大为减小，并且由于在短路限流模式下其饱和电抗可等效为限流电抗，因此可省去旁路限流电抗，同时还能有效减小直流电感的体积，从而使整个限流器的体积和成本都明显下降。
周柳[10]2011年在《低压断路器群组智能控制器的研究》文中研究指明船舶电力系统在运行过程中，由于各种原因导致故障发生，特别是短路故障，要求实现船舶电力系统短路选择性保护。以前更多的是采用时间原则或电流原则来实现选择性保护，两者都有各自的不足。因此，研究区域选择性联锁来实现船舶电力系统选择性保护。配电系统分为多个区域，在这一区域内根据设定好的断路器之间的协同关系，同时把时间原则和电流原则考虑进去，能够减小故障波及范围，缩短总的故障时间，为船舶电力系统选择性保护提供更为可靠地保证。实现区域选择性联锁一个重要的前提是断路器的智能化，因此设计了一种新型智能控制器，即用于船舶低压配电系统的断路器群组控制的智能控制器，其改进之处是，将断路器的信号采集单元和动作执行元件安装在断路器本体之中，而智能控制器则与断路器本体相分离开来，单独设计成一个智能控制器装置，断路器本体和智能控制器之间通过信号电缆连接，智能控制器能够控制单个或多个断路器实现故障保护。文章首先阐述了船舶电力系统选择性保护以及船用断路器存在的一些问题，回顾了国内外在这些领域的研究现状，接着较为详细的分析了区域选择性联锁在船舶电力系统当中的应用，以及相关理论算法在智能控制器当中实现，然后主要讨论了群组控制器的硬件设计和软件设计，最后通过实验来验证系统，获得测试结果。硬件设计部分包括DSP最小系统电路、信号调理电路、脱扣电路、电源供电电路和数据通信电路等。信号调理电路和脱扣电路是设计的重点，在信号调理电路中针对互感器采集电流范围较广，设计了两路放大电路，一路放大倍数较大，用来放大小电流时的信号；另一路刚好相反，用于大电流的信号调理。脱扣电路设计了数字脱扣电路，同时增加模拟脱扣电路作为后备保护，提高断路器动作的可靠性。软件部分，DSP程序设计主要完成叁段电流保护功能，并完成电压和电流等有效值的测量、谐波分析、区域连锁等功能，还需要操作指令、显示、通信和事件记录等请求做出及时响应，DSP处理的工作量大，实时性又要求高，采用前后台操作的模块化编程模式很难完成软件的开发。因此，将嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到DSP当中，进行控制器软件开发。实验表明，本文所研制的低压断路器群组智能控制器基本上达到了预期的设计效果，为今后新型智能断路器在船舶电力系统上的应用提供了思想方法和设计依据。
参考文献：
[1]. 电力系统短路实验控制系统应用研究与开发[D]. 赵延华. 河海大学. 2002
[2]. 新型饱和铁芯型高温超导故障限流器控制系统及其实验研究[D]. 王建中. 太原理工大学. 2007
[3]. 电力系统短路试验台控制系统研究与开发[D]. 王鑫国. 河海大学. 2004
[4]. 电力系统短路实验控制系统的设计[J]. 吕国芳, 马文静, 王鑫国, 孙洁. 实验室研究与探索. 2005
[5]. 基于自关断器件的新型桥式短路限流器的研究[D]. 孟照娟. 南京师范大学. 2008
[6]. 220kV新型固态限流器工业化样机研究[D]. 范宇. 浙江大学. 2015
[7]. 双馈风电机组故障电流谐波特性研究及其对保护影响分析[D]. 齐晓光. 重庆大学. 2014
[8]. 电力系统短路实验台控制系统研究与开发[J]. 王鑫国, 严刚峰. 微计算机信息. 2005
[9]. 新型固态限流器及其优化设计[D]. 敖志香. 浙江大学. 2007
[10]. 低压断路器群组智能控制器的研究[D]. 周柳. 江苏科技大学. 2011
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