未来电力系统中的超导技术

简要介绍了与超导电力应用技术有关的超导基本特性，评估了超导线材的发展现状，给出了超导电力应用技术的一些基本概念，并概述了超导技术在电力系统中应用的优越性。     

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，并阐述国内外各种超导故障限流器的研究现状和前景。     

超导电机的研制动态与发展前景

超导电机是利用超导技术及超导材料研制的一种高性能电机，该种电机有常规电机无法比拟的结构简单、高速和低损耗等优良特性，并已在电力系统、高速运输、宇航技术、航海动力、冶金工业等不同领域获得了应用。本文综述了超导电机的研制动态与发展前景。     

超导限流器研究与开发的最新进展

介绍了超导限流器的基本工作原理、技术特性，并详细介绍了饱和型、桥路型、电阻型、变压器型、混合型、三相电抗型、屏蔽型等7类超导限流器的结构及工作原理，综述了超导限流器的国内外发展状况, 同时提出了超导限流器应用所特有的3个方面的研究课题。     

超导磁悬浮飞轮储能的基本原理和发展现状

普通的飞轮储能由于机械轴承的摩擦，难以实现高效、长时间储能。利用超导体可以实现低损耗磁悬浮飞轮储能。文中在介绍飞轮储能和超导磁悬浮轴承原理的基础上，分析了超导磁悬浮飞轮储能的基本特性和发展现状，同时阐述了超导磁悬浮飞轮储能的主要技术课题。     

基于空心超导变压器的可控阻抗型限流器试验

可控阻抗型超导限流器是一种新型的故障限流器，它由空心超导变压器和脉宽调制（PWM）变流器组成。系统正常运行时，变流器的输出电流与系统电流满足一定关系，使得超导变压器一次侧两端电压被补偿为0，限流器对系统无影响。当发生短路故障时，通过控制变流器输出电流的幅度和相位来调节限流器等效接入系统的阻抗，进而实现限流目的。为检验该限流器的有效性及空心超导变压器的可行性，进行了小型样机的试验研究。试验结果与理论分析相符，这对下一步开展可控阻抗型超导限流器在实际电力系统中的应用有重要指导意义。     

发展超导电力科学技术的关键及主要研究课题

从电力系统中引进超导技术后的系统运行、控制、保护等方面论述了发展超导电力科学技术所必须解决的关键课题，并讨论了在发展超导电力科学技术方面国家相关管理部门、科研机构、电力以及机械制造部门参与的重要性。     

超导旋转电机——发电机和电动机的研究现状

简要介绍了超导发电机和超导电动机的基本特性及其在电力系统中应用的优越性能，阐述了这两种旋转电机的发展现状和未来研究方向。     

高温超导电缆监测与保护装置的研制

介绍了高温超导电缆监测与保护装置的研制情况。该装置采用AT96总线结构，以APCI工控机和数字信号处理器芯片为核心，硬件结构紧凑，可靠性高；综合采用了基于非电气量信号和电气量信号的保护策略，可以有效地保证超导电缆的安全运行；可以对超导电缆的运行状态进行全面的在线监测、记录与分析，为超导电缆的商业化运行积累了经验。该装置已通过静态和动态测试，目前已在云南普吉变电站投入运行。     

超导限流储能系统的原理与有源限流仿真

基于限流集成原理与储能集成原理，共用一个超导磁体，将桥路型超导故障限流器（BSFCL）与超导储能系统（SMES）集成于一体，构成了超导限流储能系统（SFCL-MES）。该系统解决了桥路型故障限流器不能限制故障电流稳态值以及超导储能在系统故障时的补偿容量过大的问题。所提出的SFCL-MES既可以限制故障电流峰值和稳态值，也可以补偿系统电压，提高了超导磁体的利用率。文中分析了SFCL-MES的有源限流的原理，给出了它的有源限流等效模型。在此基础上，提出了SFCL-MES的有源限流的2种实现方法：有源电阻限流和有源电压限流。在PSIM上对SFCL-MES有源限流的各种方式进行了仿真。仿真结果验证了它的可行性。     

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。     

超导限流储能系统的建模与优化

超导限流储能系统(SFCL-MES)是将超导储能系统与桥路型超导限流器集成起来实现的，二者共用一个超导磁体。文中分析了SFCL-MES的集成建模与优化的原理。根据SFCL-MES的限流集成原理，提出了它的限流集成模型。基于SFCL-MES在故障限流时的动态拓扑分析，建立了它的动态数学模型。在此基础上，根据不同的优化目标，建立了相应的优化模型，并对优化结果进行了比较分析。最后对于SFCL-MES集成后可以减小超导磁体容量的原理进行了讨论。     

桥式超导故障限流器的短路试验研究

电力系统传统的限制短路电流的方式是加装限流电抗器，但它在系统正常运行时 有电压降和能耗。中科院电工所在国家超导中心的支持下，研制了220 V/25 A桥式超导故 障限流器，它由NbTi超导磁体、二极管桥路和直流偏压源组成。将其接入电网，当电力系统 正常运行时，超导体电阻几乎为零，对电力系统运行无影响;当电网发生短路,超导线圈被 自动串入线路，从而限制了短路电流。在4.2 K温度下进行短路试验, 短路电流缩减率达40 %，有效地抑制了短路电流。     

基于超导储能系统的风电场功率控制系统设计

风电场输出功率的波动性和间歇性会给电网带来不利的影响。为了降低风电场并网对电能质量的影响，文中阐述了一种基于超导储能系统的抑制风电场功率波动的间接控制方法。利用超导储能系统的四象限功率运行能力来补偿风电场输出的有功和无功功率波动，并抑制由此产生的电网电压波动;通过合理设计超导储能系统功率调节器的带宽来优化储能量。通过对风电场连接于弱电网的仿真，验证了所提出的功率控制策略的有效性。     

分散励磁与超导储能装置的干扰抑制控制

提出了一种新的设计多机电力系统中励磁和超导储能装置的分散L₂增益干扰抑制控制器的方法。文中首先建立了含超导储能装置的多机电力系统的动态模型，继而利用递推方法设计励磁和超导储能装置的增益干扰抑制控制器，所得控制器可以利用本地测量量实现。计算机仿真结果说明了所设计的控制器可以提高系统的暂态稳定性，显著改善系统的动态性能。     

超导材料在未来水轮发电机中的应用

将超导材料应用在水轮发电机的绕组中,能够增加系统的效率和稳定性。了解各种超导材料及其特性,以及开发商如何用其制造超导发电机和电动机,有助于水电项目业主评价超导材料在其未来项目中的应用。     

日本发现新超导材料

据《科学时报》报道 ,日本特制材料研究所最新研究发现钴氧化物是一种新的超导材料 ,在零下 2 6 8摄氏度时 ,在钴氧化物层间注入水分子 ,磁化率和电阻便会急剧下降 ,使之成为超导物质 ,这一发现对超导材料领域是一大贡献。这种新型超导材料和高温超导材料一样具有超导特性 ,但高温超导材料铜氧化物的原子排列呈正方形 ,而钴氧化物原子排列则为三角形。因此研究钴氧化物原子排列方式可进一步丰富超导理论。同时 ,钴氧化物只要“沾水”就可轻易成为超导材料的这一特性也极有研究价值。这种新型超导材料的发现 ,是继 2 0 0 1年发现三硼化镁以来…     

超导技术在电力能源上的应用

超导电力技术被美国能源部的专家誉为"21世纪电力工业唯一的高技术储备";日本专家也认为"发展超导电力技术是在21世纪保持尖端优势的关键所在"。就超导技术及系列超导产品在电力能源方面的影响、发展、应用及其市场前景进行了探讨。     

下一世纪的超导电缆

根据大规模生产“零电阻”电缆的坚定不移的设想，西门子公司正在规划下一世纪的低损耗输电。正在就超导电缆的材料和生产技术进行深入的研究。到１９９８年底，公司就要生产出据称是世界上第一根长５０ｍ的１１０ｋＶ试验超导电缆。公司称如果常规铜芯电缆用高温超导（Ｈ...     

用于超导储能系统的电流调节器试验研究

为实现超导线圈和电网之间的快速双向转换，设计了一种由电压型变换单元、高频变压器单元、电流型变换单元3部分构成的电流调节器。该电流调节器通过控制它和电压型换流器连接处的电容电压值来调节超导磁体充放电的方向，并采用双极性控制。最后给出了1台600 W的电流调节器样机的试验结果，试验结果表明，该电流调节器可以满足超导储能系统的需要。