[实用新型]一种多目标短路电流故障限流装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种多目标短路电流故障限流装置。

背景技术

随着电力系统输送容量的不断扩大，电网短路电流水平也不断增大，短路故障对电力系统及电力设备具有非常大的潜在威胁，限制短路电流已成为现代电网发展中一个不可回避的重大技术和经济问题。此外，人们对电能质量、供电的安全性与可靠性也提出了更高的要求。然而，目前世界上短路电流主要依靠断路器的全额开断，致使电力系统容量的增长受到了断路器水平的限制。

针对限流优先考虑采取的有效措施为调整电力系统网架结构以适当减少电网之间的电气联系。目前网架结构调整的主要方式包括开断线路、分区运行、母线分裂运行、串联电抗器、采用高阻抗设备等。实践证明，受端电网线路开断相对简单易行，而且短路电流的限制效果也很显著，其通常的做法都是直接开断超标站点的出线，通过减少节点处注入短路电流的支路来降低该处节点的总电流，但实际上这种做法仅仅是达到了局部电流的优化效果，但并没有考虑到系统的全局性。尤其是大规模复杂电网，对维护系统的完整性和安全性存在一定的必要性。

现有的短路故障限流器多为固态限流器、超导饱和铁芯故障限流器等。固态限流器多采用电力电子器件来控制，电力电子器件的通流能力有限，需要采用多个器件并联的方式，同时在动作的同步性上也有要求，导致限流器成本升高，可靠性受到影响。超导饱和铁芯故障限流器需要额外的直流系统为超导直流线圈供电，以使正常工作时铁芯处于深度饱和状态，致使限流器制造成本增加，体积增大，可靠性降低。

为兼顾可靠性、快速性、成本低等综合性能的优势，大量的短路限流器电路尚处于实验和试验性阶段，由于性能、成本等因素目前还没有一种短路限流器达到有效的多目标决策方案。随着工业的迅猛发展，亟需提供一种多目标短路电流故障限流装置，可以根据系统需要控制其等效阻抗，因此在短路故障发生时，调节线路潮流、抑制系统振荡、提高系统稳定性等作用，亦可降低故障电流水平，适用于高压远距离输电。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供一种多目标短路电流故障限流装置，在短路故障发生时可以兼顾可靠性、快速性、成本低等多目标综合性能。

一种多目标短路电流故障限流装置，包括系统电源、并网电路、逆变电路和主控制系统；

所述并网电路的每个单相电路串接有短路限流电抗器和快速合闸开关，并通过所述短路限流电抗器与所述系统电源串接；每个所述快速合闸开关上并联有金属氧化物限压器和串补电容；

所述逆变电路包括：A相无源滤波器、B相无源滤波器和C相无源滤波器；所述A相无源滤波器的输出端通过第一快速合闸开关与A相短路限流电抗器连接；所述B相无源滤波器的输出端通过第二快速合闸开关K2与B相短路限流电抗器连接；所述C相无源滤波器的输出端通过第三快速合闸开关与C相短路限流电抗器连接；

所述A相无源滤波器、B相无源滤波器和C相无源滤波器的输入端分别连接一中频变压器组的交流侧，每个所述中频变压器组的直流侧连接一单相IGBT型逆变全桥；各相IGBT型逆变全桥共同连接有逆变全桥直流侧电容；所述各相IGBT型逆变全桥还与所述主控系统连接。

优选地，每个所述单相IGBT型逆变全桥包括开关换流元件以及与所述开关换流元件并联的IGBT无源吸收回路；

所述IGBT无源吸收回路由无感电阻和突波吸收电容组成。

优选地，所述主控制系统包括主控制器以及与所述主控制器分别连接的数据采集电路、过零检测电路和IGBT驱动电路；

所述数据采集电路和所述过零检测电路还与所述并网电路连接；所述IGBT驱动电路与所述各相IGBT型逆变全桥输入端连接。

优选地，所述A相无源滤波器、B相无源滤波器和C相无源滤波器分别包括多个并联的单调滤波器。

优选地，所述A相无源滤波器、B相无源滤波器和C相无源滤波器还分别包括与对应的中频变压器组的交流侧连接的高通滤波器。

上述多目标短路电流故障限流装置，兼顾谐波抑制和无功补偿的特点，不但具有故障运行时快速可靠限制短路电流，正常运行时减小串联限流电抗器造成的电压降落的作用，还能实现非线性负载的谐波抑制和无功补偿功能，提高了供电可靠性和系统稳定性。

附图说明

图1是本实用新型提供的多目标短路电流故障限流装置的一个实施例的结构示意图。

图2是本实用新型图1实施例提供的单相逆变全桥的一种可实现方式的拓扑结构原理图。

图3是本实用新型图1实施例提供的无源滤波器的一种结构示意图。