Study of shunt type SFCL equipped with electromagnetic repulsion switch for large capacity

Using a high‐temperature superconductor, we constructed and tested a model Superconducting Fault Current Limiter (SFCL). The SFCL that we proposed has a vacuum interrupter with electromagnetic repulsion mechanism. We set out to construct a high‐voltage‐class SFCL. We produced an electromagnetic repulsion switch equipped with a 24‐kV vacuum interrupter (VI). However, the opening speed becomes slower, because the larger vacuum interrupter needs a heavier‐weight contact. For this reason, the current which flows in a superconductor may not be interruptible within a half cycle of current. In order to solve this problem, it is necessary to change the design of the coil connected in parallel and to strengthen the electromagnetic repulsion force at the time of opening the vacuum interrupter. Thus, the design of the coil was changed, and in order to examine whether the problem is solvable, a current limiting test was conducted. We carried out a current limiting test using second‐generation (2G) HTS wire. The element used in this experiment has a stainless steel stabilizer on both sides of the wire. In the experiment we succeeded in interrupting the current of a superconductor within a half cycle. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 173(4): 20–27, 2010; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21039     

基于边界消耗暂态谐波能量的柔性直流输电线路保护新方案

超导型故障限流器在柔性直流输电工程中能有效地限制故障电流的峰值和陡度,类比于传统高压直流输电系统的物理边界。将超导型故障限流器看作是柔性直流输电系统的边界,提出了一种基于边界消耗暂态谐波能量的柔性直流线路保护方案。该保护方案利用正极或负极线路整流侧边界消耗的暂态谐波能量启动保护,利用两极线路的整流侧和逆变侧边界消耗的暂态谐波能量差辨别区内外故障,利用正、负极线路整流侧边界消耗的暂态谐波能量之比进行故障选极。理论分析和仿真结果表明,该保护方案适用于各种工况,几乎不受过渡电阻和故障位置的影响,且对采样率要求低,具有重要的工程应用价值。     

新型SMES-SFCL多功能组合装置

介绍了几种典型的基于超导储能(SMES)的超导电力组合装置,包括SMES-SPS(串联移相器),SMES-STATCOM(静止无功补偿器),SMES-UPFC(统一潮流控制器)以及SMES-SFCL(超导故障限流器).讨论了一种新型SMES-SFCL的多功能组合装置.该装置在限制一个系统短路电流的同时,可以对另一个独立系统进行电压调节.给出了该装置的拓扑结构和仿真结果,并对该装置的实际应用问题进行了讨论.     

超导故障电流限制器的技术参数和要求的讨论

针对应用于电力系统中的各种类型的超导故障电流限制器应具有的 ,特别是有关限流的各种技术参数及要求进行了分析讨论 ,还就超导故障电流限制器参数对电力系统稳定性的影响进行了分析。     

电阻型超导限流器在柔性直流系统中的优化配置计算

电阻型超导限流器R-SFCL(resistive superconducting fault current limiter)在柔性直流系统中的优化配置是超导限流器应用的关键技术。通过对电阻型超导限流器在模块化多电平换流器型直流系统中的应用场景分析,得到R-SFCL不同安装位置对其限流能力的影响,并改进了超导限流器和直流断路器配合下换流站闭锁初期的多端柔性直流系统短路电流迭代计算方法,在此基础上提出了基于人工免疫算法的R-SFCL柔性直流系统中的优化配置计算方法。最后,通过五端柔性直流系统实例研究,给出了该系统中R-SFCL的最佳安装位置、安装数量、限流电阻大小和限流效果。     

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。     

Influences of Resistor-Type Superconducting Fault Current Limiter on Power System Transient Stability with Asymmetrical Short-Circuit Faults

The transient stability of a single machine to infinite-busbar power system with resistortype superconducting fault current limiters （SFCL） is analyzed under asymmetrical short-circuit fault conditions. The SFCL is considered to introduce a resistance into the three-phase circuits when faults occur. Based on the power-angle curves for different short-circuit conditions of the single-line to ground, double-line to ground and line to line short-circuit faults, the influences of the SFCLs on transient stability are analyzed in detail. The time-domain simulation of transient stability is carried out to verify the analytical results.     

基于 BF 行为的多目标分布估计算法优化配置 SFCL

电力环网中超导故障限流器（SFCL）的优化配置需兼顾局部最优与全局最优之间的矛盾,研究满足收敛性和多样性要求的 SFCL 优化配置方法。针对现有方法遇到的局部与全局优化、单目标与多目标优化之间的矛盾,综合考虑电力环网内各条线路和全网对优化配置的要求,定义线路灵敏度系数指标,建立基于该指标的SFCL 优化配置模型,详细研究了该模型的多目标分布估计算法的具体配置过程,提出一种基于细菌觅食行为的多目标分布估计算法（MEDA-BF）的 SFCL 优化配置方法。运用评价算法优化性能的收敛性和多样性指标进行算法性能的评估,所提方法的两个指标的均值和方差均小于现有方法,具有更快、更稳定的收敛性。对 IEEE-30节点系统进行仿真,并与现有方法进行对比分析,所提方法使 SFCL 优化配置的目标函数更快速稳定地收敛到最配置目标,在实际配置 SFCL 方面优于现有方法。     

SFCL接入电网对接地短路阻抗继电器接线的影响

以电阻型超导故障限流器接入电网为研究对象,着重分析了接入超导故障限流器给原线路距离保护接地短路阻抗继电器接线方式带来的影响,并提出一种新的接线方式.采用基于PSCAD/EMTDC软件搭建仿真模型,通过设置线路在不同位置处发生单相接地短路故障,仿真在新的接线方式下,超导故障限流器与距离保护装置的配合使用效果.仿真分析结果表明:在新的阻抗继电器接线方式下,继电器能够正确反映故障点到保护安装处的距离,测量阻抗误差大幅降低,超导故障限流器可以与线路距离保护正确地配合使用.