永磁偏置型故障限流器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化、配置與影響研究.pdf

1、隨著我國電網(wǎng)互聯(lián)程度的不斷提高和特高壓建設(shè)的逐步推進(jìn)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日益增強(qiáng)，短路電流超標(biāo)愈發(fā)嚴(yán)重，如何經(jīng)濟(jì)有效地限制短路電流水平是電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行維護(hù)亟待解決的關(guān)鍵問題。故障限流器(Fault Current Limiter,FCL)是一種非常有應(yīng)用前景的新型故障電流限制技術(shù)，近年來成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。其中，永磁偏置型故障限流器(Permanent-magnet-biased Saturation based FaultCurrent

2、Limiter,PMFCL)憑借經(jīng)濟(jì)實(shí)用、性能可靠等優(yōu)勢，有望應(yīng)用于高壓大容量場合。
　　為實(shí)現(xiàn)直線式PMFCL在高壓電網(wǎng)中的工程應(yīng)用，本文針對其中的關(guān)鍵問題開展了一系列探索研究，內(nèi)容包括:針對高壓大容量PMFCL自身的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化設(shè)計，PMFCL在大規(guī)模電網(wǎng)中的優(yōu)化配置，并從暫態(tài)穩(wěn)定性的角度研究了PMFCL對系統(tǒng)的影響。
　　對于高壓大容量的限流器，經(jīng)濟(jì)性比技術(shù)性更加主導(dǎo)其應(yīng)用價值。基于表征PMFCL特性的電感比、電感和以及

3、飽和深度比3個獨(dú)立電磁變量，建立了其經(jīng)濟(jì)性分析和優(yōu)化設(shè)計模型，將PMFCL的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為3個電磁變量的優(yōu)化組合問題，針對500kV經(jīng)濟(jì)性分析實(shí)例求取PMFCL的最優(yōu)成本及對應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并通過有限元仿真驗(yàn)證了優(yōu)化設(shè)計模型的準(zhǔn)確性。
　　限流器在大規(guī)模電網(wǎng)中的優(yōu)化配置是其實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用迫切需要解決的問題。將節(jié)點(diǎn)自阻抗作為節(jié)點(diǎn)短路電流水平的衡量指標(biāo)，基于節(jié)點(diǎn)自阻抗增量建立了兼顧整體限流效果和經(jīng)濟(jì)性的PMFCL優(yōu)化配置模型，提

4、出依據(jù)PMFCL啟動條件和節(jié)點(diǎn)自阻抗對支路阻抗參數(shù)的靈敏度指標(biāo)來縮小尋優(yōu)空間的方法，并利用IEEE39節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)算例驗(yàn)證了利用該模型確定PMFCL最優(yōu)數(shù)量、安裝位置和限流電抗的有效性。
　　PMFCL在電網(wǎng)中的使用應(yīng)以不破壞系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性為前提。以單機(jī)無窮大系統(tǒng)為例，利用正序增廣網(wǎng)絡(luò)建立了含PMFCL的暫態(tài)穩(wěn)定分析模型，基于發(fā)電機(jī)功角曲線和等面積法則，詳細(xì)分析了在輸電線路不同位置發(fā)生不同類型的短路故障時，PMFCL限流電抗值以及故