新型電能質量調節與故障限流複合系統關鍵技術研究

《新型電能質量調節與故障限流複合系統關鍵技術研究》是依託湖南大學，由塗春鳴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型電能質量調節與故障限流複合系統關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：塗春鳴
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

故障限流器是限制電網短路電流的必要手段，是電網安全穩定運行的重要保障。但故障限流器使用頻次和時間非常少，長期閒置，利用率低下。本項目擬研究新型電能質量調節與故障限流複合系統HPQFC，實現一機多用，在電網未出現短路故障時，長期運行在電能質量調節模式，提高電能質量；當出現短路故障時，運行在限流模式，將短路電流限制在期望範圍內。重點解決故障限流的高電壓、大電流、低頻器件與電能質量調節的低電壓、小電流、高頻器件間的矛盾，提出HPQFC拓撲結構；揭示電網不同接地方式和故障下HPQFC的運行機理，確定其運行模式以及與電網繼電保護的配合方法；研究HPQFC在電能質量調節模式、故障限流模式以及模式間切換情況下的控制策略；探索電網故障時HPQFC在非故障相持續電能質量調節的可行性。本項目將為解決故障限流器長期閒置、利用率低下的問題提供有效途徑，為提高電網資產利用率做出貢獻，具有重要的科學意義和研究價值。

結題摘要

為克服傳統串聯型電能質量治理設備在短路故障下無法實現自身保護，傳統故障限流設備功能單一、利用效率低等問題，本項目基於電能質量調節與故障限流的綜合利用思想，採用拓撲復用技術，提出了新型電能質量調節與故障限流複合系統（Hybrid Controller for Power Quality and Fault Current，HPQFC），重點研究內容包括：①HPQFC系統的拓撲結構研究；②不同接地方式和故障類型下HPQFC運行機理研究；③HPQFC的控制策略研究；④功能性樣機和測試平台搭建。本項目研究主要成果包括： （1）提出了HPQFC系統一機多用的設計思想與最優拓撲結構，進行了多種複合系統的分析對比，理清了不同故障類型下HPQFC系統的短路限流需求，實現了HPQFC系統各相獨立運行、靈活控制。 （2）刻畫了HPQFC系統不同運行模式和不同故障類型下能量的流通與分布，並提出了HPQFC系統不同模式間平滑切換的安全動作時序，確保其在不同功能間可靠切換。 （3）建立了不同運行功能下HPQFC系統的數學模型及統一電氣模型，並基於電網實時狀態的綜合控制技術, 構建了一種通過改變反並聯晶閘管觸發角與串聯變壓器變比相配合的故障電流主動調節方法。 （4）提出了考慮靈敏性校核的HPQFC系統時間調節方法、考慮選擇性校核的HPQFC系統故障電流調節方法，實現了HPQFC系統與電網線路電流、線路重合閘保護的正確配合。 （5）搭建了數字仿真試驗平台、物理模擬實驗平台進行HPQFC系統實驗室模擬，在此基礎上驗證了所提拓撲與控制策略的正確性和有效性。 在該研究項目支持下，本項目組成員按研究計畫完成了全部研究內容，較好實現了項目的既定研究目標。共資助發表SCI檢索期刊論文3篇、EI檢索期刊論文13篇、CSCD檢索期刊論文5篇；授權發明專利5項、實用新型專利3項；登記軟體著作權6項；獲得國際、國內優秀論文獎4項，相關成果獲雲南電網有限公司科技進步二等獎1項。