基于PSCAD软件的串联谐振型故障限流器的仿真研究_程思远
PSCAD在电力系统电磁暂态仿真应用技术
2．机电暂态过程分析。主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰动后的静态稳定性能。其中暂态稳定分析是研究电力系统受到诸如短路故障，切除或投入线路、发电机、负荷，发电机失去励磁或者冲击性负荷等大扰动作用下，电力系统的动态行为和保持同步稳定运行的能力。为选择规划设计中电力系统的网络结构，校验和分析运行中电力系统的稳定性能和稳定破坏事故，制定防止稳定破坏的措施提供依据。静态稳定分析是研究电力系统受到小扰动后的稳定性能，为确定输电系统的输送功率，分析静态稳定破坏和低频振荡事故的原因，选择发电机励磁调节系统、电力系统稳定器和其他控制调节装置的型式和参数提供依据。
电力系统分析包括稳态分析、故障分析和暂态分析三方面内容。
1
主要研究电力系统稳态运行方式的性能，包括系统有功功率和无功功率的平衡，网络节点电压和支路功率的分布等，解决系统有功功率和频率调整，无功功率和电压控制问题。
潮流计算是进行电力系统稳态分析的主要方法。潮流计算的结果可以给出电力系统稳态运行方式下各节点电压相量和各支路功率分布。通过调整系统运行方式的给定条件，进行必要的潮流计算，可以研究并从中选择经济上合理、技术上可行、安全可靠的正常方式，及时发现电力网元件如变压器和线路过负荷、母线电压越限等异常工况并做出适当处理。潮流计算还给出电力网的功率损耗，便于进行网损分析，并进一步制定降低网损的措施。潮流计算还可用于电力系统事故预想，通过模拟发电厂、线路、变压器等元件的开断，分析其引起潮流分布的相应改变，确定事故影响的程度和防止事故扩大的措施。潮流计算也用于输电线路工频过电压研究和调相、调压分析，为确定超高压线路并联补偿容量、变压器可调分接头设置、发电机额定功率因数等系统规划设计的主要参数以及线路绝缘水平提供部分依据。潮流计算还是考虑负荷电流的短路电流计算和稳定计算的基础，为这些计算提供初始运行方式。
第一课应用PSCAD进行电力电子装置仿真
2019/12/5
6
第一部分 基本模块及功能介绍
2)如何实现？
Interpolated Firing Pulses Generator
输出为2维数组，包括：触发脉冲0或者1，以及插值时 间t，其结果是基于输入信号H和L的比较：当H>L时，输出 1，否则输出0。如果触发时刻在两次仿真步长之间，则会采 用插值算法求出准确的动作时刻t+Δt
PSCAD/EMTDC提供了丰富的帮助功能，在其自带的任一元件上点 右键选help则打开帮助文档，文档中对每个元件的功能、用法等都有 非常详细的说明。
2019/12/5
37
2019/12/5
30
主要内容
第一部分：基本模块及功能介绍
电力电子器件、插值触发脉冲发生器、控制系统的搭 建、自定义模块、与MATLAB的仿真接口
第二部分：软件自带例程介绍
Power Electronics、APF
第三部分：几个典型的应用案例分析
连续系统的仿真、数字系统的仿真、PWM脉冲策略的仿 真、缓冲吸收电路的仿真
2）安装合适版本的MATLAB （安装完的MATLAB目录必须没有 子目录\extern\lib\win32\digital\df60 才行） ；
3）安装PSCAD ，安装完后重新启动计算机，使其能够找到已安 装的Fortran编译器；
4）修改PSCAD的设置，设置Edit-Workspace settings中的 Fortran和MATLAB选项卡 中的内容
2019/12/5
22
第一部分 基本模块及功能介绍
5.2 PSCAD与MATLAB的仿真接口 2）在线帮助中给出的例程
串联谐振型限流器主电路的设计_赵永熹
依照保护装置投入状态不同， 限流器投入过 阀体动作和快速开关动作 3 程可分为 MOV 动作、 MOV 动作时间为 个阶段． 设故障发生时刻为 t0 ， t1 ， t ， 晶闸管阀动作时间为 2 快速开关动作时间为 t3 ， 线路断路器动作时间为 t4 ． 当电容器电压达到 避雷器马上动作． 设故障发生 避雷器启动电压时， MOV 在 203． 5 ms 动作， 时间在 200 ms， 故障电流 见图 5． 从电容转移到 MOV 上，
方案 1 中阻尼电流陡度最小， 但阻尼电抗消耗的 但电流 能量极大； 方案 2 中的阻尼电流衰减最快， 陡度最大； 方案 3 各项指标都较好， 采用 MOV 加 电阻的阻尼回路， 电流衰减很快， 阀前小电抗模式 能降低电流陡度．
图4
阀体初始电流波形
2
图2 限流器过电压保护电路的 3 种拓扑结构
电磁暂态过程分析
{
X L = X C0 = 1 － X L0 =
(
(
1 （ n － 1 ） X1 k2
1 1 1 － （ n － 1 ） X1 = 2 （ n － 1 ） X1 k2 k4 k
)
)
（ 2）
式中： n X L0
抑制因子， 代表加入限流器后抑制短 路电流效果； 谐振电容与其并联的阻尼电抗．
式中 k 的取值有一定范围， 在工程设计时要 躲避 6 n ʃ 1 次谐波． 而抑制因子 n 越大， 表示限流 但稳态时限流器上谐 器抑制短路电流能力越强， 振电容与电抗上的电压相等． 抑制因子越大， 电容 Metal Oxide Variable （ MOV ） 上的电压也就越大， 保护水平和能耗也线性增长． 若要使限流器工作 必须要优化参数， 才能使装置在合 能力得到提高， 理电气范围内工作 1． 2
限流式动态电压恢复器及其参数设计
限流式动态电压恢复器及其参数设计唐君华;涂春鸣;姜飞;刘子维;郭成;帅智康【摘要】为优化电网正常运行时的电能质量，针对电力系统短路故障问题，提出了一种限流式动态电压恢复器(Dynamic voltage restorer with fault current limiting, DVR-FCL)拓扑结构。
以限流阻抗值为目标函数，考虑直流侧电压整定的参数设计，给出了 DVR-FCL 的直流侧电压、输出滤波器、串联变压器参数、串联变流器、直流侧电容的整定方法。
利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证了DVR-FCL对电压跌落及短路故障的动作特性。
结果表明，所提拓扑结构和参数设计方法正确，可实现改善电压质量和短路限流的双重功能，保证了电力系统安全性和稳定性。
%For the voltage quality optimization under normal power operation, aiming at short-circuit fault in power system, a topology of dynamic voltage restorer with current limiting function (DVR-FCL) is proposed. A parameter design of DVR-FCL based on the objective function of current limiting impedance and the adjustment of DC voltage is introduced. The design methods of the DC link voltage, the output filter, series transformer capacity, the leakage reactance, the series converter and the DC link capacitor are analyzed in detail. The operations of DVR-FCL to voltage sag and short-circuit fault are respectively verified by PSCAD/EMTDC. Simulation results show that the proposed topology and parameters design methods are correct and reasonable, and can effectively realize the double functions of voltage quality improvement and fault current limiting. Thus, it can ensure the security and stability of power system.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2015(000)024【总页数】7页(P115-121)【关键词】短路故障;动态电压恢复器;限流器;LC滤波器;串联变压器【作者】唐君华;涂春鸣;姜飞;刘子维;郭成;帅智康【作者单位】国家电能变换与控制工程技术研究中心湖南大学，湖南长沙410082;国家电能变换与控制工程技术研究中心湖南大学，湖南长沙 410082;国家电能变换与控制工程技术研究中心湖南大学，湖南长沙 410082;国家电能变换与控制工程技术研究中心湖南大学，湖南长沙 410082;云南电力试验研究院集团有限公司，云南昆明 650217;国家电能变换与控制工程技术研究中心湖南大学，湖南长沙 410082【正文语种】中文【中图分类】TM760 引言随着光伏、风电等并网容量的不断扩大，所造成的电压质量问题越来越严重[1-2]。
基于PSCAD的SVPWM变流器闭环控制仿真研究
由此,可以画出如下图1所示的控制结构。
图1控制结构图2d轴简化控制结构对图1控制结构进行简化,可以分别得到d轴与q轴的等效简化Science&Technology Vision科技视界149Science &Technology Vision型开关器件;R L 为直流侧负载;e L 为直流侧电动势;N 为参考地。
图3三相VSR 电路图上图3中每一相桥臂相对应的两个开关以“互补”的方式进行工在某一时刻,若上侧管导通,则与之相对应的下侧管需断开为了统计计算方便,可以将每相桥臂的工作状态分为上侧导通与下侧导通两种。
由于每相有两种开关模式,共分为三相,很容易计算出三相整流器共有23=8种模式,可以如下式所示定义开关函数:1上通,下断0下通,上断{(k=a ,b ,c )对三相VSR 交流侧相电压进行转换至复平面中,可以进一步得4所示的SVPWM 空间矢量图。
图4SVPWM 空间矢量图VSR 交流侧的电压值均可以由上图4中的8个电压矢量合成表个电压矢量包括6个非零矢量与2个零矢量,其中非零矢量的/3,U 0(000),U 7(111)由于模为零定义为零矢量。
当用这压矢量去向电压圆逼近时,可以在输入端获得一相应的三相正弦电压波由此分析得出,任一电压矢量均可以由相对应的开关组合进行表示计算分析所得电压空间矢量如下:(u a 0+u b 0e j 2π/3+u c 0e -j 2π/3)若假设交流侧电压u a 0,u b 0,u c 0分别为对称的正弦电压,,从上式可以明显的看出,空间电压矢量的模值是交流侧正弦电压相电压峰值,沿逆时针方向匀速旋转,角频率为ω。
空间电压矢量的合成图5空间矢量的合成. All Rights Reserved.如下各图即为搭建的SVPWM主要仿真模型与部分仿真结果图6扇区判断仿真图图7开环下SVPWM扇区判断变量N图8计算变量X、Y、Z的仿真图图9SVPWM闭环控制直流输出电压图10SVPWM闭环控制交流侧电压与电流波形本文对三相电压型SVPWM整流器的控制策略进行了分析研究介绍了闭环控制下的SVPWM矢量控制算法的基本结构。
毕业设计论文---基于pscad的配电网潮流计算
太原理工大学毕业设计（论文）任务书第1页第2页第3页基于PSCAD/EMTDC的配电网稳态潮流分析与仿真摘要在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的损耗也将发生变化。
要严格保证所有的用户在任何时刻都有额定的电压是不可能的，因此系统运行中个节点出现电压的偏移是不可避免的。
为了保证电力系统的稳定运行，要进行潮流调节。
潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要手段和重要工作环节，因此潮流计算在电力系统的规划设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。
随着电力系统及在线应用的发展，计算机网络已经基本完善，为电力系统的潮流计算提供了物质基础。
电力系统潮流计算是电力系统分析计算中最基本的内容，也是电力系统运行及设计中必不可少的工具。
EMTDC/PSCAD仿真作为一种高效的电力系统仿真分析软件，可以较为简单地模拟复杂电力系统, 包括直流输电系统和其相关的控制系统。
可利用该仿真软件对电力电子电路进行仿真，本文以电力系统分析为基础以电力系统配电网电路为例对其进行仿真分析，从而进一步熟悉配电网潮流计算的基本知识。
关键词：潮流计算， EMTDC/PSCAD仿真, 电力系统Analysis and Simulation of the steady state power flow in distribution network based on PSCAD/EMTDCAbstractIn the normal operation of the power system, with the change of the mode of operation and system load changes, loss in the network will also change. To ensure strict voltage are rated all users at any time is impossible, so the system is running in a node voltage offset is inevitable. In order to ensure the stable operation of power system, for power flow regulation. Power flow calculation is the realization of power system security and economy of power supply of the necessary and important work segment, so the load flow calculation in power system planning and design, operation, management and scientific research have a wide range of applications.With the development of power system and online application, the computer network has been basically perfect, provides the material basis for the power system load flow calculation. Power flow calculation is the basic content of power system analysis, design and operation of power system is an essential tool. EMTDC/PSCAD simulation for power system simulation is an efficient analysis software, can be a relatively simple simulation of complex power system, including the DC transmission system and its related control system. For simulation of power electronic circuit by using the simulation software, based on the analysis of power system based on the circuit of power system distribution network as an example simulation analysis on the basic knowledge, thus further familiar with the distribution network power flow calculation.Keywords: power flow calculation, EMTDC/PSCAD simulation, power system目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。
基于PSCAD的STATCOM对电力系统短路故障影响仿真分析
目录绪论 (1)1.本文研究的主要目的及意义 (1)1.1论文研究背景和研究的意义 (1)1.2本文研究的主要内容 (2)2 STATCOM的工作原理及数学模型 (2)2.1 STATCOM的基本电路结构 (2)2.2 STATCOM的工作原理 (3)2.3 STATCOM的数学模型的建立 (6)3 无功功率检测方法和STATCOM的控制策略 (9)3.1 无功功率检测方法 (9)3.1.1 d-q矢量变换理论 (10)3.1.2 三相对称系统的瞬时无功功率 (12)3.2 STATCOM装置的控制方法 (13)3.2.1 直接电流控制 (13)3.2.2 间接电流控制 (14)3.2.3 电流间接与直接控制的特点 (15)4 STATCOM的仿真 (15)4.1仿真的主接线图 (15)4.2 仿真的主控制电路图 (16)4.3 仿真的调制电路图 (18)4.4 各仿真的波形图 (19)4.5 本章小结 (20)5 总结与展望 (20)5.1结论 (20)5.2展望 (20)参考文献： (22)致谢.................................................................................. 错误！未定义书签。
DirectoryIntroduction (1)1 The main purpose and significance of this study (1)1.1Research background and significance of the research (1)1.2The main contents of this paper (2)2 The working principle and mathematical model of STATCOM (2)2.1 STATCOM basic circuit structure (2)2.2 Working principle of STATCOM (3)2.3 The establishment of STATCOM model (6)3 Reactive power detection and STATCOM control strategy (9)3.1 Reactive power detection method (9)3.1.1 D-q vector transformation theory (10)3.1.2 Instantaneous reactive power for three-phase symmetric systems 123.2 STATCOM control method (13)3.2.1 Direct current control (13)3.2.2 Indirect current control (14)3.2.3 The characteristics of indirect current and direct control (15)4 STATCOM simulation (15)4.1 Main wiring diagram of simulation (15)4.2 Master control circuit diagram of simulation (16)4.3 Simulation modulated circuit diagram (18)4.4 Simulation waveform chart (19)4.5 Summary of this chapter (20)5 Summary and Prospect (20)5.1 Conclusion (20)5.2 Outlook (20)Reference： (22)Thanks .................................................................................. 错误！未定义书签。
基于PSCAD的电网故障选线算法仿真研究
基于PSCAD的电网故障选线算法仿真研究作者：袁阳来源：《价值工程》2018年第30期摘要：在电网运行中，如果线路发生故障必然会引起监测引号异常，然而由于系统实际运行中状况复杂、故障电流不易感知、故障类别多样等特点，对故障线路选线的准确程度带来了较大的考验。
针对PSCAD的故障选线方法开展了仿真验证，试验结果表明了该方法的正确性和适用性，为线路故障预防水平的提升提供有力支撑。
Abstract： In the operation of the power grid， if the line fails， it will inevitably cause the monitoring quotes to be abnormal. However， because the conditions in the actual operation of the system is complicated， the fault current is not easy to be perceived， and the fault categories are diverse， it brings big test to the accuracy of the line selection of the fault line. The simulation verification of PSCAD-based fault line selection method is carried out. The test results show the correctness and applicability of the method and it provides strong support for the improvement of line fault prevention level.关键词：故障选线；仿真分析；配电网；PSCADKey words： fault line selection；simulation analysis；distribution network；PSCAD中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）30-0170-02随着经济的迅速发展，现代电力系统的规模也日趋庞大，其电压等级由居民用电的400V 向特高压输电（±1000kV交流、±800kV直流）大幅度跨越，形成了长距离输电与大范围供电的系统复杂运行现状。
基于PSCAD的谐波干扰仿真
基于PSCAD的谐波干扰仿真张银;郝秀杰;张祥华;周晓华【摘要】谐波干扰是是电力系统中各种设备故障和经济损失的一个主要来源,而谐波干扰的仿真是电力系统谐波干扰检测算法理论研究的重要基础.将PSCAD(Power Systems Computer Aided Design)仿真技术应用于谐波干扰的仿真中,可以通过调整各种仿真参数,对谐波干扰进行动态仿真.与MATLAB对谐波的仿真效果相比,在PSCAD环境下仿真的谐波干扰信号更加贴近实际.应用PSCAD 软件可实现谐波干扰信号的动态仿真,有利于谐波干扰检测的理论研究,为谐波干扰检测算法的研究和提出提供动态可靠的仿真数据.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】3页(P178-180)【关键词】谐波干扰;PSCAD;仿真【作者】张银;郝秀杰;张祥华;周晓华【作者单位】广西科技大学电气与信息工程学院,广西柳州545006;广西高校工业过程智能控制技术重点实验室,广西柳州545006;国网山东省电力公司德州供电公司,山东德州253000;国网山东省电力公司泰安供电公司,山东泰安271000;广西科技大学电气与信息工程学院,广西柳州545006【正文语种】中文【中图分类】TM732随着各种微电子器件和非线性负载的不断增加，电力系统中谐波干扰造成的经济损失越来越大[1-2]。
为了解决该问题，如何快速准确地对谐波干扰进行检测和排除就显得尤为重要[3]。
鉴于电力系统的复杂性和重要性，直接进行谐波干扰的在线研究可行性比较差。
因此，将谐波干扰检测算法投入实际运用之前，需要进行算法的仿真数据验证。
为了进行谐波干扰检测算法的仿真数据验证，需要对谐波干扰进行动态仿真，为谐波干扰检测算法的提出和验证提供实用可靠的数据。
目前，应用较多的是基于MATLAB的谐波干扰仿真，该仿真主要依据文献[4]中提出的谐波干扰仿真模型。
该仿真模型对IEEE电能质量干扰标准[5]中规定的谐波干扰进行了很好的描述。
基于快速开关的串联谐振型故障限流器的仿真_娄杰
基于快速开关的串联谐振型故障限流器的仿真*娄 杰1,李庆民1,肖茂友1,孙树敏2(1.山东大学电气工程学院,济南250061;2.山东电力研究院,济南250002)摘 要:为限制电力系统短路电流,提出了一种开关作为电容器短路元件的串联谐振型故障电流限制器拓扑。
以220kV单相线路为例,利用EM T P软件对这种限流器拓扑的动态工作特性进行仿真分析。
提出了2种有效措施,以抑制电流转移过程由杂散振荡导致的电容支路高频过电流和过电压现象,仿真结果表明,在电容支路中串入电抗器比在快速开关支路中串入效果更佳。
快速开关的合闸时间对限流效果至为关键,对此做了具体分析。
结果指出,快速开关的合闸时间须足够短(10ms以内),才能有效实现故障限流。
该故障限流器拓扑结构简单、响应速度快,其中的快速开关只进行快速合闸操作,不需要具备电流开断能力,易设计,造价低廉。
关键词:故障电流限制器;串联谐振;快速开关;仿真;动态工作特性中图分类号:T M561文献标识码:A文章编号:1003-6520(2006)05-0080-04Simulation of an Series Resonant Type FCL Based on Fast Transfer SwitchLO U Jie1,LI Qing min1,XIAO M ao you1,SUN Shumin2(1.Schoo l o f Electrical Engineering,Shando ng U niversity,Jinan250061,China;2.Electric Pow er Research Institute o f Shandong,Jinan250002,China)A bstract:T o give an effective solution to fault cur rent suppre ssing,an se ries resonant type fault current limite r (F CL)topology based on fa st tra nsfer switch is presented,in which a fast transfe r switch is used as the sho rt-circuit e lement fo r the capacitor.Simula tions through EM T P are carried o ut to verify the dy namic per forma nce of the pro-posed cur rent-limiting to po lo gy,regar ding a sing le-phase equivalent circuit of220kV system.T wo effective mea s-ures are pr oposed to suppress the ov er-v oltage and o ver-cur rent in the capacito r branch caused by stray o scilla tions occur ring in the sho rt current tr ansfer pr ocess,and the simulatio n re sults demo nstrate tha t an series inducto r in ca-pacito r branch is preferable to that in the fa st tra nsfer switch branch,because in the latter case the sho rt-cir cuit cur-rent is ha rde r to tr ansfer and thus the shor t-circuit cur rent can no t be suppr essed effectively.Also,the series induc-to r must be o ptimally selected to achieve a balance betw een the ov er-curre nt and the o ver-v oltage acr oss the capaci-to r.T he impact o n cur rent limiting effec t of the closing time of fast transfe r sw itch is analy zed in de tail,w hich indi-cates that a closing time of less than10seconds is co mpulso ry fo r practicable fault cur rent limiting applica tions.T he proposed F CL to po lo gy is of simple str ucture and fa st respo nse,and fur the r,the tr ansfer sw itch is sim ply to com-ple te a fast clo sing o per ation without additional requirement o f its curr ent br eaking capacity,and therefo re co nve n-ie nt design and low cost can be achiev ed.Key words:fault cur rent limiter;series re so nance;fast tr ansfer sw itch;simula tion;dynamic perfo rmance0 引 言随着高压大容量输电系统的进一步发展[1-4],短路电流水平可能≥100kA[5],而目前高压开关尚无如此开断能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电工电气电工电气 (2011 No.11)基于PSCAD软件的串联谐振型故障限流器的仿真研究基金项目：四川省电力电子重点实验室项目(SZD0503)；西华大学智能电气设备重点实验室项目(XZD0819)作者简介：程思远(1987- )，男，硕士研究生，研究方向为电力系统故障限流技术； 过羽丰(1985- )，男，硕士研究生，研究方向为配电网规划。
摘 要：采用串联谐振型故障限流器是解决电网短路电流超标问题的一种新技术手段。
介绍了谐振型故障限流器的基本原理，用PSCAD 软件建立模型对串联谐振型故障限流器在电网中的应用进行了仿真并对其拓扑结构进行了改进，仿真结果表明串联谐振型故障限流器能有效地限制短路电流水平。
关键词：故障限流器；PSCAD 软件；串联谐振；集成门极换流晶闸管中图分类号：TM501 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2011)11-0022-03程思远1，过羽丰1，王惠波2(1 西华大学 电气信息学院，四川 成都 610039；2 四川省电力公司广安电业局，四川 广安 638000)Abstract: Adopting the series resonant type fault current limiter is a new kind of technology means to solve the problem of power grid’s short-circuit current over standard. Introduction was made to the basic principle of resonant type fault current limiter. Simula-tion was carried out by using PSCAD software to construct a model for application of series resonant type fault current limiter in power grid, its topology structure improved. The simulation result shows that the series resonant type fault current limiter can effec-tively limit short-circuit current level.Key words: fault current limiter; PSCAD software; series resonant; integrated gate-commutated thyristorCHENG Si-yuan 1, GUO Yu-feng 1, WANG Hui-bo 2（1 School of Electrical and Information Engineering, Xihua University, Chengdu 610039, China ; 2 Guang’an Electric Power Bureau, Sichuan Electric Power Company, Guang’an 638000, China ）Simulation Study on Series Resonant Type FaultCurrent Limiter Based on PSCAD Software电力系统规模的不断扩大，以至电力系统的短路水平大幅度上升，一些大型发电机和主变压器发生近区短路时，短路电流水平已经达到甚至超过了断路器的遮断容量。
以广东地区电网发展规划的概算为例，对于525kV等级，2010年最大短路电流达68kA，三相短路电流超过59.9kA的变电站达17个，超过47.5kA的变电站达94个；2015年最大短路电流将达81kA [1-4]。
电力系统事故中，短路故障对电力系统的破坏最为严重。
一般可以通过调整网络结构，采用高阻抗设备，变压器中性点经小电抗接地，加装故障限流器(FCL)等措施来限制短路电流水平。
其中在高压和超高压系统中装设FCL是一种行之有效的措施，FCL的使用将减轻断路器等电气设备的负担，提高系统运行稳定性和可靠性。
1 谐振型故障限流器基本原理目前FCL种类繁多，超导型故障限流器具有响应速度快、自触发等特性[5]，但目前超导技术在电工领域的应用还受到许多具体条件的限制，特别是在高电压、大功率场合的应用技术尚不成熟，运行可靠性难以保证，造价也极其昂贵；固态桥式限流器采用可控电力电子器件，结构简单，可适应重合闸等复杂操作[6]，但只能应用于配电网，其在高电压等级的应用受到一定限制；谐振型故障限流器在工程上具有可实现性，又能适应电网的各种复杂操作，是比较适用于高压甚至超高压电网的方案[7]。
1.1 并联谐振型故障限流器基本原理并联谐振型故障限流器基本原理如图1所示。
基于PSCAD软件的串联谐振型故障限流器的仿真研究电工电气电工电气 (2011 No.11)系统正常运行时晶闸管截止，电容C 和电感L 处于工频串联谐振状态，对外等效阻抗为零。
发生短路故障时，晶闸管导通，将电容C 短路，故障限流器对外呈现一定的阻抗，从而限制短路电流[8]。
2 基于PSCAD对串联谐振型FCL进行仿真2.1 仿真方案FCL安装在降压变低压侧，采用理想电源，限流电感5mH，电容值为2026μF时与限流电感发生工频串联谐振。
在变压器低压侧出口处0.2s时发生短路故障，1ms后晶闸管导通，仿真模型如图3所示。
系统运行时可关断晶闸管(GTO)截止，负荷电流通过电容C ，故障限流器对外呈现较小阻抗。
当发生短路故障，晶闸管导通，电容C 和电感L 处于工频并联谐振状态，对外表现为极大的阻抗，从而限制短路电流。
在高压长距离输电中都会安装串联电容补偿器提高线路传输容量和电力系统静态稳定性，且具有优化线路潮流和降低系统损耗作用。
并联谐振型FCL可与串补装置有效结合起来，当系统正常运行时，FCL起到串补电容的作用，故障发生后，FCL起到限流的作用。
1.2 串联谐振型故障限流器基本原理串联谐振型故障限流器基本原理如图2所示。
图1 并联型FCL基本原理图图2 串联型FCL基本原理图图3 仿真模型图基于PSCAD软件的串联谐振型故障限流器的仿真研究2.2 仿真结果及其分析表1是当变压器近端发生单相接地故障和三相短路两种典型故障时FCL未投入与投入时的短路电流的数据情况。
相应的仿真波形图如图4、图5所示。
LGTOGTOL表1 FCL投入前后的短路电流对比故障类型FCL运行状态稳态短路电流/kA单相接地短路三相短路未投入投入未投入投入2.552.1929.584.62电工电气电工电气 (2011 No.11)由表1可见，FCL投运后，变压器近端发生短路时，短路电流有不同程度的下降，其中单相故障短路电流由2.55kA下降到2.19kA，三相短路电流更是由较大的29.58kA下降到4.62kA，效果极其显著。
可见，故障限流器在不降低系统暂态水平、电压稳定水平，不改变潮流分布的同时，能较有效地降低系统的短路电流。
3 串联谐振型FCL装置的改进本次仿真表明串联谐振型故障限流器可以较好的限制短路电流水平，但是其中存在三点需要改进：(1)仿真发现，在故障发生1m s后晶闸管导通的瞬间，电容器会承受一个较大电流约为13kA，如图6所示。
为了确保电容器器件的安全，可在晶闸管处串联一个阻抗，可以有效地降低流经电容器的电流。
线路故障时为避免电容器承受高电压，在电容器两端可并联金属氧化物限压器[9]，从而限制住电容器两端电压的上升范围，实现对其过电压保护。
(2)在高压和超高压系统中，短路电流水平较大，晶闸管不能长时间承受大电流，为了保护晶闸管的安全，可以在晶闸管两端加装旁路断路器[9]。
旁路断路器初始为断开状态，当晶闸管导通后的几十个毫秒内，旁路断路器闭合，从而使晶闸管短路，避免其受到损害。
(3)故障限流器装置中的电力电子器件推荐使用集成门极换流晶闸管(IGCT)，它是将门极换流晶闸管(G C T)芯片与门极驱动器在外围以低电感方式集成在一起，综合了晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点，在导通阶段发挥晶闸管的性能，关断阶段呈现晶体管的特性。
IGCT具有电流大、电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、损耗低等特点，而且成本低、成品率高。
IGCT不需要吸收电路，可以像晶闸管一样导通，像绝缘栅双极型晶闸管(IGBT)一样关断，并且具有最低的功率损耗[10]。
IGCT、GTO、IGBT它们各有自身的特点[11]，由表2(硅片面积以IGBT为1作参考量)可以看出，IGCT 作为新型的电力电子器件，发展具有很好的应用前景。
4 结语本文通过PSCAD软件对串联谐振型故障限流器进行了简单的仿真研究，并对其拓扑结构做出了一定的改进，验证了故障电流限制器可在不改变电网主网架的情况下，有效抑制电网短路电流，降低或避免由于短路电流超标引起的电网结构调整及设备更换带来的投资成本。
然而当系统加装故障限流器之后，必然会改变电网的电气结构，从而对系统的继电保护尤其是距离保护产生很大的影响，需要进行深入的研究与讨论。
1.500.50-0.50-1.50-2.502.500.200.400.600.801.00t /s I l o a d /k A图4 单相接地短路故障FCL投入时的电流波形图5 三相短路故障FCL投入时的电流波形-6.0-10.00.200.400.600.801.00t /s I l o a d /k A-2.02.06.010.0-2.50-7.500.200.400.600.801.00t /s I C /k A2.507.5012.5017.50图6 流经电容器的电流波形表2 IGCT和GTO、IGBT的比较比较项IGCT GTO IGBT 可靠性硅片面积通态损耗/%开通损耗/%关断损耗/%d v /d t 吸收电路d i /d t 限制电路合适的应用领域最高0.65505100可以不用有大功率很高0.657030100必须用有大功率高1100100100可以不用无中等功率基于PSCAD软件的串联谐振型故障限流器的仿真研究(下转第45页)电工电气电工电气 (2011 No.11)与GSM通信系统流程图如图3所示。
系统的控制核心采用三菱FX2N系列PLC扩展一个三菱FX2N-232-BD通信板，再将三菱FX2N-32MR的PLC通过串口线与GSM短信息模块相连，利用手机通过GSM公网实现实时查询机器人自动抛光系统各种参数，如：抛光蜡余量、抛光轮直径等情况。