为了满足社会工业化水平提高带来的用电负荷急剧增长，电力系统的电压等级以及容量在不断提升，同时电网区域互联不断加强，分布式新能源发展迅速，大量接入系统，这些都导致系统故障短路电流水平不断攀升。尤其在负荷密集区，故障短路电流水平迅速提升，已逐渐达到断路器遮断容量的上限，对电网的安全稳定运行造成不可忽视的威胁。故障限流器作为限制故障电流最有效的装置之一，其对系统正常运行无影响，而在故障期间可有效限制短路电流，具有广阔的应用前景[1-3]。
具备对故障自动响应、高可靠性和低成本等优势的饱和铁芯故障限流器 (Saturated-core FCL，SCFCL)是目前的一个研究热点，但SCFCL在发展中面临的主要问题是：其需要足够的磁动势(magneto-motive force，MMF)使得铁芯材料进入饱和，当使用常规直流电源产生励磁电流时会导致限流器运行的励磁损耗过大。文献 [4-6]研究了基于高温超导材料的饱和铁芯型故障限流器，使用超导线圈可有效降低励磁损耗，但超导技术的维护要求高和技术成本高等限制其进一步应用。随着高性能钕铁硼 (NdFeB)永磁体的迅猛发展，使用NdFeB对铁芯材料进行励磁受到业界的关注，文献[7-9]分别研究了串联 “口”字型、 “日”字型铁芯结构永磁励磁饱和铁芯限流器及其拓扑改进；文献 [10]提出了一种单向圆环式的限流拓扑结构，文献 [11-12]对一种直线式的结构进行了参数优化设计，直线式拓扑结构简单，限流效果好。但在故障期间，故障电流产生的反向磁场将导致永磁体存在一定的退磁风险。
在此研究背景下，本文提出了一种基于并联“口”字型铁芯结构的永磁励磁型饱和铁芯故障限流器(permanent-magnet-biased saturated-core fault current limiter，PSFCL)，这种新型拓扑不仅避免励磁损耗的问题，同时降低永磁体的退磁风险。通过建立PSFCL的等效磁路、等效电路模型，分析PSFCL的工作机理，并给出参数设计方法。通过在Maxwell-3D中搭建有限元电磁仿真模型以及样机试验，证明PSFCL新结构的有效性与理论分析的正确性。
建筑门窗的主要功能是在获得足够采光的条件下,需要控制门窗在有太阳照射时合理得到热量,而在没有太阳照射时减少热量流失。影响门窗获得能量的因素包括：窗户的位置和朝向、窗户类型的设计、使用的玻璃材料、设置合理的外遮阳等。门窗是构成热能损失的主要因素，可以通过合理配置，减少门窗热能损失。门窗能量传递方式主要有：辐射传热、对流传热、传导传热，另外空气渗漏也是窗户能量损失的重要组成部分。
PSFCL的拓扑结构如图1所示。PSFCL由两个铁芯并联组成，每个铁芯中的上下铁轭均对称嵌入钕铁硼永磁体。在 “口”字型铁芯的边柱上，分别缠绕了四个匝数相同绕组，四个绕组在电路中处于串并联的状态，由于结构参数的对称性，系统交流电流Iac将在两个 “口”字型铁芯上的绕组中均匀分配，即绕组中电流为Iac的一半。
顾盼找到她的时候，她的额头滚烫滚烫，却仍然坐着不肯离开。顾盼把她扛到肩膀上，一直背到他巡逻的警车里去，她一路拍打着挣扎着，狠狠咬他的手臂，直到车门关上才安静下来。她哭了，却不肯说话，心里全都是满满的苦，怕一张口，就会弥漫得满车都是黄连的味道。
图1 PSFCL拓扑结构
在交流电流正半周，左侧 “口”字型铁芯中交流绕组中电流产生磁通的方向与永磁体所产生的磁通方向一致，而在右侧 “口”字型铁芯中交流绕组与永磁体产生的磁通则相反。在交流电流负半周反之，如图2所示。
图2 交流电流路径
在系统正常工作时，由永磁体产生的励磁磁动势将远远大于正常负荷电流在绕组中产生的交流磁动势，因此两个 “口”字型铁芯将均处于深度饱和状态，此时铁磁材料的磁导率接近空气，因此各个绕组均相当于空心电感，电感值Ls很小。此时交流电流路径如图2(a)所示，因此整个限流器的电感值可以通过Ln=(Ls+Ls) /2=Ls计算出来。
发生短路故障后，在短路电流正半周波，左侧铁芯Ⅰ仍处于深度饱和状态，而右侧铁芯Ⅱ将迅速退出饱和。此时绕组2、4呈现高电抗Lu，故障电流路径如图2(b)所示，限流器的电感值Lf=(Ls+Lu) /2，由于Lu数值较大，因此限流器的阻抗可有效限制故障电流。同理，在短路电流负半周波的分析类似，铁芯Ⅰ脱离饱和区，铁芯Ⅱ保持深度饱和，绕组1、3的电感值将迅速增大为Lu，故障电流路径如图2(c)所示。
2.2 不同感染程度患儿hs-CRP、β-hCG、PCT检测结果比较 重度感染患儿hs-CRP、β-hCG、PCT水平均分别高于中度及轻度感染，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。
在故障期间，故障电流If在两个铁芯上的绕组平均分配，即流经每个绕组的电流均为If/2，和直线型结构相比，故障电流在铁芯中所产生的反向交流磁通将减小一半，永磁体退磁的风险将大大降低，有利于提高限流器的工作可靠性。
为便于简化分析，现作以下几点假设：①忽略磁滞效应以及涡流损耗；②永磁体和铁磁材料中的磁通一致；③铁磁材料的B-H特性曲线简化为理想直线模型；④永磁体的退磁曲线简化为一条直线。图3中为简化后的永磁体和铁磁材料的B-H特性曲线。
在大数据的背景下，企业网络平台应结合先进的电子信息技术，设立相应的信息安全系统，并定期对于安全系统进行检查，发现安全漏洞时应及时进行维护，使其能够对企业的信息进行实时保护，还应该将大数据信息库进行更新，保证数据库中的信息安全，而政府应该对于网络信息安全设置相应的法律规定，使信息泄露后能够有法律保障，维护企业以及使用者的利益，从而保证网络数据的安全，营造绿色的网络使用环境，促进大数据时代进行下一步的发展。
图3 永磁体与铁磁材料的B-H曲线
Hm、He分别代表永磁体和铁磁材料的磁场强度；Bs为铁磁材料在磁饱和点的磁感应强度；Be为铁磁材料的磁感应强度；Br为永磁体的剩磁感应强度；Hc、μm分别代表永磁体的矫顽力和磁导率。μs、μu分别代表铁磁材料饱和以及不饱和时的磁导率。因此，永磁体的B-H特性可以表示为：
铁磁材料的B-H特性可以表示为：
根据PSFCL的拓扑结构，可以建立如图4所示的等效电磁回路。图中 rm、re分别为永磁体、“口”字型铁芯边柱 (即绕组缠绕的芯柱)的磁阻。由于铁轭一直处于不饱和状态，铁轭支路磁阻大小取决于PM自身磁阻rm。lm为永磁体的长度。ϕm1、ϕm2分别为流过铁芯Ⅰ、铁芯Ⅱ的磁通。Iac1、Iac2、Iac3、Iac4分别为流经四个绕组的电流，均为系统中交流电流的一半，即Iac/2。N为四个绕组的匝数。L1、L2、L3、L4分别为流经四个绕组的电感值。
糖尿病属于代谢性疾病，一般有遗传因素和环境因素两个致病原因。临床表现为多饮、多尿、多食和体重减轻等。糖尿病按照发病年龄可以分为Ⅰ型糖尿病和2型糖尿病[4]。糖尿病作为临床常见的慢性疾病，在老年群体发生率较高，若血糖控制不佳，则可能引发相关危险疾病，进一步危害患者健康。长期的高血糖症状不仅会使患者的肾脏等器官受到损伤，而且会给患者的正常生活带来较大的负面影响[5]。糖尿病会对患者造成许多并发症，如糖尿病足、肾病等，严重的甚至会导致患者截肢。糖尿病作为终身性疾病，需患者持续维持良好的生活习惯、健康饮食和合理用药才可控制病情，避免发展引发其他并发症[6]。
图4 等效电磁回路
利用安培环路定理对等效电磁回路进行分析，可求得两个铁芯中磁通的表达式：
3.7 教育培训和社会推广问题 目前,我国多数假肢矫形器制造企业尚未接受“数字化设计”、“批量个性化生产”等先进制造理念,对3D打印这一新兴技术的战略意识认识不足。3D打印设备相对价格昂贵，企业购置3D打印设备的数量非常有限,应用范围狭窄。同时目前在国内假肢矫形器装配、康复工程等学科的课程体系中，缺乏与3D打印相关的专业教育，只停留在部分学生的课外兴趣研究层面，针对3D打印在假肢矫形器(康复辅具)方面的推广培训体系也尚未建立。
式中 re下标s和u分别代表铁芯饱和与不饱和状态；ϕs是铁芯饱和拐点磁通。
利用法拉第电磁感应定律和电压电感的基本关系，可以对铁芯饱和状态的电感值Ls和不饱和时的电感值Lu进行推导：
根据上述分析和电流路径图，可分别对PSFCL在系统无故障时和故障期间的阻抗进行计算：
PSFCL在系统中实质上可等效为一个可变阻抗，为保证PSFCL不对系统的正常运行产生影响以及能够可靠限制故障电流，主要对其以下几个性能参数进行规定设计：
1)正常情况下的电压损耗ΔU%：在系统正常运行时，PSFCL两端承担的电压占系统运行电压的百分比。该参数可用来衡量故障限流器对系统正常运行的影响，电压损耗ΔU%可计为：
式中 Zall为系统在正常运行时的系统阻抗与负荷阻抗之和。根据分析，ΔU%主要受PSFCL正常运行时的阻抗值Zn(Zn=jωLn)影响。
2)限流系数λ：在安装PSFCL后，系统短路故障电流有效值的下降量与未安装PSFCL时系统短路故障电流有效值的比值。该参数可用来衡量PSFCL的限流效果，且主要受PSFCL故障期间的阻抗值Zf影 响。根据分析，限流系数λ可计为：
式中 If.with、If.without分别为安装PSFCL前后系统短路故障电流有效值，Zs为系统对短路点的短路阻抗。
3)动作电流Iact：在某一电流值下，铁芯将退出饱和，即限流器开始动作，阻抗迅速升高对故障电流进行有效限制。该参数大小与永磁体用量紧密相关，其计算公式：
由上式可看出，永磁体用量越多，铁芯饱和程度越深，越不容易退出饱和，导致限流器的动作电流增大，此时限流器的响应速度将受到影响。
4)永磁体退磁电流Idemg：当故障电流升至某一值时，其产生的反向磁通完全能够抵消永磁体所产生的磁通，永磁体将在反向强制磁场的作用下发生不可逆退磁。永磁体退磁电流的计算公式：
考虑采空区充填施工需要排压孔，2个采井先用作排压孔，待采空区充填稳定后，采用级配较好的中粗砂对2个采井回填治理，用振动棒将回填深度内的砂料振捣密实。考虑2个采井较深，先期充填的不规范，治理后还有继续塌陷的可能，井口暂不封堵，采用钢筋混凝土盖板保护，根据塌陷情况，随时回填处理。待塌陷完全稳定后，再用毛石混凝土封堵井口(图4)。
公司因效益不佳，一直有裁员的传言。但我沉迷于恋爱，根本没把这事放在心上。结果，年初刚上班，我便被人力部门叫去“谈心”。那个平日里和我关系挺好的何姐，全然没了往日的温情，她间接地表示“你不适合这份工作，建议另谋高就”。
通常Idemg应大于被限流器限制后的故障电流If.with。分析可知，PSFCL的各项性能参数与铁芯磁阻、永磁体磁阻、永磁体励磁磁动势 (Hclm)有关，因此可根据性能参数要求对铁芯和永磁体参数进行设计。
为验证所提新结构的有效性，设计PSFCL的220 V样机参数，样机采用标号为30Q140硅钢片，以及N50永磁体。PSFCL处于如图1所示的简单系统电路，交流电源的有效值为US=220 V，频率为50 Hz， 系统内阻抗为 ZS=RS+jωLS(RS=0.1 Ω，LS=9 mH)，系统负载为Rload=19 Ω。所设计的220 V样机参数及尺寸见表1。
表1 220 V样机磁性材料参数及尺寸
磁性材料 磁参数 结构尺寸(30Q140) Bs=2.0 T le=270 mm Se=50×50 mm2硅钢片永磁体(Nd-Fe-B，N50)Br=1.45 T Hc=975 000 A/m mm=1.461×10-6H/m lm=0～8 mm Sm=100×50 mm2铜线圈 Nac=Ndc=120
图5为左右两侧铁芯在系统正常运行时的磁感应强度分布云图。从图中可以看出由于永磁体的励磁作用， “口”字型铁芯边柱均处于饱和状态。
图5 系统正常运行时铁芯磁感应强度分布
图6 中为在系统正常运行时PSFCL上的电压降。
[16]Astika,G.G.(1993).Analytical assessment of foreign students’ writing．RELC Journal,24，6l-72.
图6 系统正常运行时PSFCL两端电压
由于左右两侧边柱铁芯均处于饱和状态，四个绕组的电感值均很小，因此PSFCL在系统中呈现的阻抗很小，其两端电压在2.8 V左右，即电压损耗ΔU%为0.9%左右。该结果证明，相对使用传统的固定电抗限制短路电流，PSFCL的电压损耗小，不对系统正常运行产生影响。
图7为故障期间某一时刻，PSFCL铁芯的磁感应强度分布云图，左侧铁芯仍处于饱和状态，右侧铁芯在短路电流的作用下退出饱和。再经过半个周波，左侧铁芯将退出饱和状态，右侧铁芯则再次进入饱和状态。在故障期间，两侧 “口”字型铁芯将交替退出饱和。
LNG气化站的计量装置主要是采用气体涡轮计量，其计量精度为1.5级，具有大于1∶16的量程，可以同时满足最大流量和最小流量时的精度要求。LNG气化站的加臭装置的动力来源是隔膜式计量泵，可根据流量信号按适当的比例将加臭剂(四氢噻吩)注入天然气管道中。
图7 系统故障期间铁芯磁感应强度分布
图8 为经PSFCL限制后的故障电流波形图，仿真中将故障设置在0.2 s处发生。从图可以看出PSFCL能够将系统故障短路电流的首峰波从111 A限制到61 A，稳态故障电流被限制到约为50 A，仿真结果表明PSFCL有良好的限流效果。
图8 经PSFCL限制后故障电流
为验证所提PSFCL的可靠性及有效性，本文按照表1中结构参数设计制作了220 V/10 A实验样机，并进行相关试验。由于条件限制，搭建如图1中所示简单系统电路的实验平台，交流电源由调压器提供，实验平台使用约8 mH的电感模拟系统阻抗ZS，使用约56 mH的电感作为模拟系统的负荷。实验平台采用额定电流为400 A的断路器并联在 “负荷”两侧，通过控制断路器导通模拟系统短路故障。实验中使用测量范围为0～400 A的开环式高精度霍尔电流传感器测量电流。
图9 试验故障电流波形
试验波形如图9所示，故障发生后，PSFCL迅速动作，在一个半周波就将短路电流限制到63 A，两个周波后短路电流稳定在48 A，试验结果验证了所提PSFCL能够有效限制故障电流。
1)采用稀土永磁体对铁芯进行励磁，可以有效避免励磁损耗。以220 V样机类似参数的传统SCFCL为例进行简单分析，若仅采用直流电流进行励磁，设限流器运行年限为30年 (263 000 h)，直流励磁损耗接近120 MWh。而PSFCL采用永磁体励磁，运行过程中将无励磁损耗的问题。
2)由两个 “口”字型铁芯以及四个绕组构成并联结构，可将故障期间通过永磁体的反向磁通降低一半，即对比直线式结构[11]，PSFCL中永磁体的退磁风险将明显降低。
3)该新拓扑能够在故障发生后的5 ms内快速响应，有效限制故障首峰波 (限流系数 l可达45%)，且故障电流将在两个周波内被限制趋于稳态。
未来的研究工作将继续对PSFCL的结构参数进行优化设计与试验研究。
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