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在各種電力系統(tǒng)故障中，短路故障是最嚴(yán)重的故障之一，危及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并導(dǎo)致大規(guī)模的停電事故。短路故障對(duì)社會(huì)生活各個(gè)方面都會(huì)帶來(lái)?yè)p害，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。

在限流器（fault current limiter, FCL）對(duì)電網(wǎng)故障的響應(yīng)方面，有些限流器，比如電阻型超導(dǎo)限流器、橋路型超導(dǎo)限流器和固態(tài)限流器等，能夠自動(dòng)響應(yīng)故障和自動(dòng)限流。大部分限流器需要對(duì)短路電流進(jìn)行檢測(cè)，比如零損耗限流器、諧振限流器、分裂電抗型限流器和飽和鐵心型限流器等，才能快速準(zhǔn)確地進(jìn)行故障判定從而實(shí)現(xiàn)限流器的快速投入，確保電網(wǎng)免受短路電流沖擊。

快速故障辨識(shí)是保護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。顯然，如果線路電流的有效值在故障發(fā)生時(shí)響應(yīng)夠快，則它仍是電力系統(tǒng)的首選故障辨識(shí)判據(jù)。交流電流有效值的計(jì)算方法有很多，例如全周期采樣法、微分法和迭代法等，這些方法的實(shí)時(shí)性有待提高，并且基于多個(gè)采樣值，難以滿足快速故障辨識(shí)的要求。

中國(guó)科學(xué)院應(yīng)用超導(dǎo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國(guó)科學(xué)院電工研究所）、國(guó)網(wǎng)河南省電力公司、國(guó)網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院的研究人員張志豐、張凱、董軒、池騰、謝芮芮，在2022年第7期《電氣技術(shù)》上撰文，在分析電網(wǎng)短路電流特征和一種含有分裂電抗器的經(jīng)濟(jì)型限流器限流性能的基礎(chǔ)上，根據(jù)電抗器的瞬時(shí)電流-電壓關(guān)系和有效值概念，提出一種基于電抗器電流和電壓瞬時(shí)值的有效值實(shí)時(shí)計(jì)算方法，以提高有效值計(jì)算的快速性和可靠性。

他們基于10kV/300A電網(wǎng)實(shí)例，研究故障發(fā)生后電流、電壓變化特征，采用電流瞬時(shí)值、電流變化率、常規(guī)有效值算法、有效值實(shí)時(shí)算法等進(jìn)行快速故障辨識(shí)時(shí)間的研究和對(duì)比分析。

圖1 限流器實(shí)物組成

研究人員指出，限流分析表明該方法可以避免電流、電壓微分運(yùn)算引入干擾對(duì)判據(jù)可靠性的影響。他們進(jìn)一步表示，基于有效值實(shí)時(shí)算法的故障辨識(shí)方法，在任意故障相位下，都能確?？焖僬婵諗嗦菲髟诠收虾蟮牡谝贿^(guò)零點(diǎn)分?jǐn)嘀冯娏?，?shí)現(xiàn)限流電抗投入電網(wǎng)限流。

最后，研究人員在理論分析的基礎(chǔ)上，搭建了400V限流器樣機(jī)和測(cè)試電路，通過(guò)限流測(cè)試表明，有效值實(shí)時(shí)算法能夠快速實(shí)現(xiàn)故障辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)型限流器快速投入線路限流。

本文編自2022年第7期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“基于電流有效值實(shí)時(shí)算法的限流器快速故障辨識(shí)方法”，作者為張志豐、張凱 等。本課題得到國(guó)網(wǎng)河南省電力公司科技項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目的支持。