配电台区电力电子化趋势下的固态限流器应用研究
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广东电网有限责任公司电力科学研究院、新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学）的研究人员刘晶、马明、郝毅，在2018年第3期《电气技术》杂志上撰文指出，配电台区电力电子化趋势对台区稳定性与供电可靠性提出更高要求，固态故障限流器凭借其控制灵活、动作迅速的特点，更加适应未来电力电子化台区的发展需求。
本文在总结典型固态故障限流器的发展与研究现状的基础上，详细推导了桥型固态限流器的数学模型和工作模式，基于PSCAD软件搭建含桥型固态限流器的电力电子化配电台区模型进行仿真研究，仿真结果表明桥型固态限流器具有良好的限流效果，满足电力电子化台区的发展需求。
传统配电台区主要电气设备是工频变压器和装有机械开关的开关柜，电力电子化程度很低。配电网不断建设与扩大，[1]对配电台区开关技术的要求也越来越高，传统机械开关寿命短，开关速度较慢，实时性较差，易产生电弧等缺点逐渐暴露出来。
基于电力电子技术的固态开关凭借其动作迅速、灵活可控的特点发展迅速，在配电台区得到一定应用[1]，使得台区呈现出部分电力电子化。
随着配电网负荷类型日趋多样，低压配电台区电能质量问题愈发复杂，各类有源补偿装置如有源滤波器、静止无功发生器和基于电力电子开关投切的电抗器、电容器广泛应用到配电台区中来保障电能质量[2]，使得台区电力电子化程度加深。
随着电力电子设备在配电台区的不断渗透，大量电力电子器件在台区将广泛应用。由于电力电子元件过载能力较小，如IGBT的过流倍数仅为额定电流2倍左右，并且其保护设备的极限通断能力有限[3]，所以为了保障电力电子设备的正常工作，配电台区电力电子化趋势下的故障电流限制将成为关键问题之一。
在电力电子化趋势下的配电台区中，要求故障限流器（Fault Current Limiter，FCL）必须具有快速、灵活和可靠等技术特性。传统的故障限流器[4]，由于采用机械开关，虽然经济，但速动性差，可控性低，很难迎合电力电子化台区的高标准要求。
而基于电力电子器件的固态故障限流器（Solid-State Fault Current Limiter，SSFCL），以其体积小、动作快、实时性强、控制灵活等特点受到了广大电力领域研究者越来越多的研究青睐，目前已经取得了一定的研究成果[5,6]。
本文在总结典型固态故障限流器的发展与研究现状的基础上，推导了桥型固态限流器的数学模型和工作模式，详细介绍了配电台区的实际情况，并基于PSCAD软件搭建含桥型固态限流器的电力电子化配电台区模型进行仿真研究。
图 5 配电台区SSFCL的应用系统图
结论
本文在总结固态故障限流器发展与研究现状的基础上，推导了固态限流器的数学模型，介绍了实际应用的台区情况，并基于PSCAD软件进行了仿真研究，可得结论如下：
（1）本文对SSFCL的发展与研究现状进行分析，介绍了串联开关型、谐振型、桥型三大主要类型的SSFCL拓扑结构和工作原理，详细推导了桥型SSFCL的数学模型和工作模式；
（2）通过仿真验证了桥型SSFCL在限流模式和开关模式均具有良好的限流效果，满足电力电子化配电台区对故障电流的限流需求。