SFCL对HVDC系统中换相失败的影响

针对逆变侧换流母线逆变侧发生短路使得交流电压下降和直流电流上升而引起的换相失败问题,分析了换相失败影响因素及桥式超导故障限流器（SFCL）限流原理.在PSCAD/EMPDC仿真环境下,以CIGRE HVDC基准模型为研究对象,将SFCL应用于直流输电系统中,研究SFCL对HVDC系统稳定运行及换相失败的影响.研究表明,SFCL能够限制交流系统的故障电流继而使直流输电系统能快速恢复正常运行状态。     

直流电网中超导限流器与高压直流断路器的协调配合方法

为缓和直流电网中直流断路器(DCCB)的最大切除时间和切断故障电流大小之间的矛盾,研究超导限流器(SFCL)抑制直流故障电流的方法,提出一种SFCL与DCCB的协调配合方案。分析了不同阻值SFCL的限流特性,并针对超导体并联电阻值、限流电抗值等影响因素进行了比较,在此基础上提出了SFCL与DCCB的时序配合条件。在PSCAD/EMTDC中搭建了含SFCL的5端直流电网测试模型,仿真结果验证了SFCL的故障限流特性,通过合理选择SFCL参数与限流电抗器值可以有效抑制故障电流值,减少DCCB中耗能支路耗散的能量,加速故障隔离过程。     

电抗型超导故障限流器对两机系统暂态稳定影响

针对两机系统,提出了在输电线路不同位置发生三相短路故障时,超导故障限流器(SFCL)投入电抗后对暂态稳定性影响的分析方法.基于功角特性曲线分别详细分析了在三相短路故障下电抗型SFCL对暂态稳定的影响情况.通过时接入电抗型SFCL的电力系统进行故障下的暂态稳定时域仿真研究,验证了分析结论.     

基于灵敏度法的超导故障限流器的优化配置

提出一种超导故障限流器(SFCL)优化配置的新方法。通过进行短路计算,首先确定安装SFCL能够可靠启动的支路,然后分析SFCL对网络阻抗矩阵的影响,得出短路电流超标点自阻抗对这些支路阻抗参数的灵敏度,根据灵敏度的大小,从中选取安装SFCL的多条候选支路,采用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)这一多目标优化算法对候选支路进行优化计算,实现SFCL的安装位置、数量以及阻抗值的优化配置。最后,通过6节点系统和IEEE 39节点系统的仿真验证了所述方法的有效性和可靠性,大大缩小了解的搜索空间,实现了SFCL的优化配置,限制了超标点短路电流水平。     

计及全寿命周期效益的超导故障限流器全局协同配置方法研究

超导型故障限流器(superconductingfaultcurrent limiter,SFCL)因其具有良好的应用前景,已经进入实际工程投用研究阶段。在其昂贵的成本限制下如何通过有限配置对全网短路电流超标进行治理应成为后续研究的重点。在故障限流器全局配置研究的基础上,为了进一步优化SFCL配置的经济性,该文提出一种计及全寿命周期效益的SFCL全局协同配置方法。首先提出短路电流校核的修正模型以避免过度校核的问题;其次,在构建SFCL运行寿命损耗模型的基础上,重点讨论全寿命周期意义下的SFCL全局配置总成本经济性最优问题:通过建立Pareto最优解函数利用NSGA-II多目标遗传算法求解得到基本配置方案的最优解集;构建基于蒙特卡洛的故障模拟模型以评估基本配置方案的全寿命周期运行维护成本;最终得到综合获得总等年值最低的最优配置方案。该文以IEEE30节点系统为算例,通过仿真,验证了所提配置方案的可行性与优越性。该文所提配置方法综合考虑了SFCL初配成本与后期维护运行成本,为SFCL的实际工程应用提供了新的经济性配置思路。     

超导限流储能系统的集成设计与试验

为了试验超导限流储能系统（SFCL—MES）的基本原理,设计了1台220V／25A／6kW的SFCL—MES模型样机。提出了一种用于配电系统的SFCL—MES的系统结构,它由2个串联于变电站负荷的故障限流端口及1个并联于变电站母线的储能端口组成,既可以限制变电站的短路电流,又可以提高整个变电站的供电质量。分析了SFCL—MES的集成设计原理,讨论了SFCL—MES的4个组成部分：双向换流器单元、双向电流调节器单元、全波整流桥单元以及高温超导磁体单元的设计结构以及主要参数。在模型上对SFCL—MES的故障限流原理进行了试验,初步验证了它的有效性。     

基于混合型超导限流器的多源网络暂态特性分析

为抑制多源电网系统短路电流,提高其暂态稳定性能,提出了一种混合型超导故障限流器(superconducting fault current limiter, SFCL)。该限流器主要由耦合变压器、钇钡铜氧化物(yttrium barium copper oxide,YBCO)线圈以及控制开关组成。其中,将其耦合变压器的二次电感与YBCO线圈串联,并通过调节被控开关的接触状态,使其具备电阻与电感式限流器的优点。当系统故障时,混合型SFCL由低阻转为高阻状态,通过改变原有多源网络系统三序阻抗分布,抑制系统故障稳态电流,而且混合型SFCL所含电感特性亦可有效抑制故障冲击电流。该混合型SFCL还可通过改善母线电压的跌落,降低发电机组间功角振荡,增强系统暂态稳定性能。最后在MATLAB/Simulink软件平台搭建了多源配电网络仿真系统,对含混合型SFCL多源配电系统的暂态性能进行了仿真研究,进一步验证所提混合型SFCL的正确性与有效性。     

超导故障限流器对自动重合闸和继保的影响

随着电网容量的扩大,我国电力系统短路电流水平不断增加,需要在系统中安装一种有效的故障限流器——超导故障限流器(SFCL),以改善随着电力系统规模不断扩大而导致短路电流水平不断增大的严峻情况,提高供电的可靠性和系统的安全性与稳定性,而电力系统中装设的许多复杂的自动重合闸和继电保护装置的正常工作会被引入的SFCL阻抗变化特性影响。为此在概述了SFCL的原理和分类后定量分析了电力系统中不同位置安装的SFCL对系统自动重合闸和继电保护装置的影响,最后给出了不同SFCL合理的安装位置和SFCL安装后继电保护装置新的整定方法。     

饱和铁心型超导限流器对电力系统保护的影响

作为超导技术最典型的应用方案超导限流器（SFCL）能改善短路电流随系统规模扩大而快速增长的严峻情况,保障电网的稳定以及电气设备的安全,但同时对继电保护装置的正常运行也带来了影响。本文首先简要介绍了饱和铁心型超导限流器的结构和工作原理,之后详细分析了在电力系统中加装SFCL后对电流保护、距离保护、零序电流保护和纵联差动保护造成的影响,并在此基础上提出修改保护的整定值以及提高对SFCL的设计要求等解决办法以消除其对上述保护的影响,为SFCL在电力系统中的实际应用提供了参考。     

电阻型超导限流器对电力系统暂态稳定的影响分析

加装超导限流器是目前最理想的限流措施之一,超导限流器接入电网后,改变了系统固有参数,影响电力系统暂态稳定性能。利用PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建了单机无穷大系统及3机9节点系统,对不同场景下系统发生三相短路故障时的发电机功角摇摆曲线进行仿真分析。通过对比系统安装SFCL和未安装SFCL时功角的摇摆曲线,得出了SFCL对暂态稳定性的影响规律。     

高温超导直流限流器的研究与应用综述

实现快速有效的故障限流是直流系统控制保护的关键技术之一,利用超导特性研制的超导直流限流器具有理想的限流性能,近年来得到广泛研究和持续发展.以超导模块呈现的限流效果为依据,归纳了现有高温超导直流限流器的主要类别和工作原理,阐述了超导材料对超导限流器限流性能和适用性的影响,梳理了超导限流器在直流系统中的接入方案,并结合超导直流限流器、换流器和直流断路器的配合关系,提炼了直流系统对配置超导直流限流器的性能要求,总结了超导直流限流器的演变规律,并指出其未来的应用趋势.     

Effects of a flux-coupling type superconducting fault current limiter on the surge current caused by closed-loop operation in a 10 kV distribution network

Due to the continually expansion in size of electricity distribution networks, the demand for the reliability of power supply is on the increase, and in the case of transferring load, a closed-loop operation is usually needed. However, in the course of the closed-loop operation, a larger surge current may be induced, and this current can cause the equipped over-current protection take action incorrectly. In this paper, a flux-coupling type superconducting fault current limiter (SFCL) is suggested to suppress the surge current caused by the closed-loop operation. The structure and principle of the suggested SFCL are introduced, and considering the SFCL′s current-limiting impedance, the mathematical process for calculation of the surge current is presented. Furthermore, according to the simulation analysis of a practical 10 kV power distribution network integrated with the SFCL, the surge current′s dynamic characteristics and the SFCL′s performance behaviors are both assessed. From the demonstrated results, the SFCL′s positive effects on reducing the surge current and improving the system′s robustness against the closed-loop operation can be verified. At the last of the paper, a few technical discussions regarding the SFCL′s engineering application are conducted, and some useful conclusions related to the practicability of experimentally building the SFCL are obtained. PACS codes: 85.25.Am; 84.30.Jc.     

超导限流器引入配电系统后的短路行为仿真

借助EMTP对10 kV配电系统中引入超导限流器的短路行为进行了仿真。给出了超导限流器的数学模型,着重分析了超导限流器限流电阻和故障检测时间对短路电流峰值、非故障线电压、超导限流器上的电压的影响。仿真结果表明, 增大限流电阻可以显著降低短路电流的峰值,并有利于维持非故障线的电压,但限流器上的电压也会增加。故障检测时间是影响超导限流器性能的关键参数,快速故障检测对提高超导限流器的性能、降低开关开断后的恢复电压非常有利。     

不失超型SFCL特性仿真分析

对不失超型SFCL限流时的线路电路变化曲线进行了理论分析和仿真计算，研究了其对节点测量阻抗和线路电流谐波特性的影响，并就动作电流对其特性的影响进行了详细分析。仿真计算结果表明，不失超型SFCL的阻抗虽然随着线路电流周期性变化，但对线路电流谐波特性的影响不大，完全可用于电力系统，它对节点测量阻抗的影响与其动作电流有直接关系。     

超导故障限流器的电力应用研究进展

从限制电力系统短路电流出发,介绍了一种全新的超导限流技术,分析了超导故障限流器的限流原理和特性详细介绍了６种类型的超导故障限流器结构及其工作原理,并阐述了国内外各种超导故障限流器的研究现状和前景。     

Bridge-type superconducting fault current limiter effect on distance relay characteristics

The growth of the electrical energy generation and the increased interconnection of networks lead to higher fault current levels. The superconducting fault current limiter (SFCL) offers a solution to these problems with many significant advantages. The bridge-type SFCL can limit the fault current without any delay and smooth the surge current waveform. The application of SFCLs in networks can affect the protection system. In this paper, the impact of the bridge-type SFCL on the apparent impedance of the distance relay is studied. The analytical and simulation studies are presented for phase to ground and phase to phase faults, to show the impact of the bridge-type SFCL on the performance of the distance relay and its characteristics.     

基于MgB2的新型电阻型超导故障限流器的研制和性能分析

超导故障限流器对限制短路电流和短路容量具有重要的研究意义。文中基于MgB2的特性,采用先变形后退火的方法,并利用特制高温玻璃纤维进行绝缘,在退火处理后再通过环氧树脂胶黏剂固化,研制了一台小体积电阻型超导故障限流器样机。同时通过液氦和氦气冷却,对其性能进行测试;通过建立电阻型超导故障限流器的一维热传导模型和电路方程,对其动作特性进行仿真。测试和仿真结果表明该样机限流效果明显,限流百分比可达44%以上,然而限流器的失超长度、超导线材温度和失超电阻随着时间呈非线性变化且限流器的线材并未全部失超。失超恢复时间约为1.5s,可通过交替连接方式满足重合闸需求。最后针对10kV电力系统,提出了MgB2的小体积电阻型超导故障限流器工程设计原理,并分析了其在工程应用中的可行性。     

电阻型超导限流器失超电阻测量方法

针对安装于高压柔性直流电网中的电阻型超导限流器的失超电阻难以测量的问题,提出一种适用于高电压等级下超导限流器的失超电阻间接计算方法。该方法利用超导限流器样机失超电阻易于测量、对试验环境要求相对较低的特点,通过超导限流器失超电阻和其常温电阻之间存在的比例关系,基于热等效原理对超导限流器样机进行交流冲击试验,进而获得样机的失超电阻值;最后通过推算得到了超导限流器的失超电阻值。通过与仿真模型仿真值的对比证明了计算结果的准确性。