串联补偿型故障限流器的研究与应用

发布时间：2017-10-24 22:33

  本文关键词：串联补偿型故障限流器的研究与应用

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【摘要】：随着电网逐渐向着智能化和高压化发展,电力系统各级网络中短路电流显著增大,严重危害了电网和各种电气设备的安全运行,大规模更换电力系统一次设备将带来巨大的人力、物力成本,而传统故障限流器的运行效率低、限流效果差,同时存在降低系统稳定性和供电可靠性的风险。为此,本文设计了一种新型串联补偿型故障限流器,并针对其工作原理及性能进行了研究。本文首先介绍了电力系统短路故障的危害,并对传统故障电流限制措施的优缺点进行了研究分析,得出饱和电抗型故障限流器是最符合当前条件的选择。然后,在饱和电抗型故障限流器的基础上加以改进,设计了一种新型串联补偿型故障限流器,使其在电网正常工作时起到串联补偿作用,在电网发生短路故障时,用于限制短路电流,文章对其基本工作原理及直流控制回路进行了深入地分析研究,建立了其数学模型,从理论上验证了其可行性。利用MATLAB/Simulink控制系统仿真平台搭建了应用该限流器的220kV/300km电力传输线路模型,仿真实验表明限流器具有良好的补偿效果和限流能力。最后,本文对该限流器控制电路的电压、电流检测电路,信号调理电路,驱动电路,开关电源等主要硬件进行了设计,同时,为了配合硬件电路,实现相应的控制目标,设计了系统主程序、A/D转换主程序、中断服务子程序以及PWM脉冲发生程序的流程图,介绍了其软件设计思路。采用该新型串联补偿型故障限流器,有效降低了电力传输线上的电能损耗,提高了系统的输电能力及供电系统的功率因数,同时能够显著降低电力系统短路电流,提升系统暂态稳定性,保护电力系统一次设备免受短路冲击电流的危害,明显减少了系统设备维护和升级带来的经济成本。
【关键词】：故障限流器 饱和电抗器 串联补偿 铁芯 双滞环控制
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM471
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 课题的研究背景及意义12-14
• 1.1.1 短路故障的危害12-13
• 1.1.2 限制短路电流的传统措施13-14
• 1.2 故障限流器分类及研究现状14-23
• 1.2.1 故障限流器概述14-16
• 1.2.2 故障限流器分类及研究现状16-23
• 1.3 主要研究内容23-24
• 2 新型串联补偿型故障限流器的理论分析24-38
• 2.1 饱和电抗器24-28
• 2.1.1 饱和电抗器的结构24-26
• 2.1.2 铁芯的铁磁特性26-27
• 2.1.3 饱和电抗器的工作原理27-28
• 2.2 新型串联补偿型故障限流器28-35
• 2.2.1 基本工作原理28-30
• 2.2.2 直流控制回路分析30-32
• 2.2.3 串联补偿型故障限流器的数学模型分析32-34
• 2.2.4 串联补偿型故障限流器的控制策略34-35
• 2.3 本章小结35-38
• 3 新型串联补偿型故障限流器的仿真与分析38-44
• 3.1 串联补偿型故障限流器的仿真38-41
• 3.1.1 系统仿真模型38-39
• 3.1.2 仿真参数设定39-41
• 3.2 仿真结果分析41-42
• 3.2.1 正常运行时的仿真分析41
• 3.2.2 短路故障时的仿真分析41-42
• 3.3 本章小结42-44
• 4 新型串联补偿型故障限流器软硬件设计44-56
• 4.1 硬件电路设计44-49
• 4.1.1 DSP控制电路设计45
• 4.1.2 电流检测电路45-46
• 4.1.3 电压检测电路46-47
• 4.1.4 信号调理电路47
• 4.1.5 开关管驱动电路47-48
• 4.1.6 辅助电源48-49
• 4.2 软件设计49-53
• 4.2.1 主程序流程图50-51
• 4.2.2 A/D转换子程序流程图51
• 4.2.3 中断服务子程序流程图51-52
• 4.2.4 PWM脉冲发生程序流程图52-53
• 4.3 本章小结53-56
• 5 故障限流器在电力系统中的应用56-64
• 5.1 故障限流器的安装位置及作用56-57
• 5.2 故障限流器对电力系统暂态稳定性的影响57-60
• 5.2.1 功角特性分析57-60
• 5.2.2 极限切除时间60
• 5.3 故障限流器对继电保护装置的影响60-62
• 5.3.1 故障限流器对电流三段保护的影响61
• 5.3.2 故障限流器对距离保护的影响61-62
• 5.4 本章小结62-64
• 6 总结与展望64-66
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 作者简介72

【参考文献】

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本文编号：1090885