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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

一种新型故障限流器的拓扑结构及仿真

提出了一种新型故障电流限流器，它由一个由脉宽调制原理控制的电感模块和一限流电感并联，然后再与一补偿电容串联组成。由脉宽调制原理控制的电感模块通过简单的占空比控制可以获得一连续可变的电抗，从而限流器可以快速、灵活地调节限流度和串联补偿度。文中详细分析了限流器的工作原理，指出它可运行于不同工作方式。最后建立了它的模型，并用电磁暂态程序（EMTP）进行了仿真。仿真结果表明，此装置性能良好，是电力系统中一种有效的保护设备。     

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。     

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220 V/25 A/6 kW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。     

一种新型固态短路限流器拓扑及其控制策略

介绍一种适用于中高压电网的新型固态短路故障限流器，正常工作时对线路几乎无影响；当故障发生时，旁路交流电抗器立即自动插入故障回路进行限流，检测到故障后将故障相桥路进行逆变，直流电抗器中的能量回馈电网，桥路尽快退出故障线路的运行，随后故障电流完全由旁路交流电抗器限制。新型限流器的固态器件和直流电抗参数不受电网允许的短路电流水平约束，所以可进行灵活优化设计。理论分析和单相固态限流器在三相系统中的仿真结果表明，整个单相桥路相当于过零点断开的开关, 限流器不会引起附加振荡和过电压，控制方法简单，新型固态限流器具有良好特性，在电力系统中有深入研究和开发的意义。     

2001——超导体年

随着超导关键技术的突破，推动了超导产品的和生产，介绍高温超导技术在电缆，变压器，电动机，故障限流器，储能设备等方面目前的世界水平及科研开发进展。     

电力系统高温超导故障限流器的研究

在阐述传统电力系统故障限流器的基础上，综述了高温超导体的基本特性、高温超导 限流的结构，并着重讨论了饱和电抗器型高温超导限流器的设计原理和限流效果。     

三相接地系统短路故障限流器及其控制策略

介绍一种适用于高压电网的三相接地系统桥式固态短路故障限流器的拓扑结构，分析了在各种可能的短路故障情况下限流电路的工作机理，给出了针对各种短路情况的控制策略，并用电力电子专用仿真软件PSIM对其进行仿真验证。理论分析和仿真结果证明，该限流器具有对电力系统的正常运行无明显影响，在短路故障发生时无延时自动插入限流电抗器，断开故障电流时不会引起附加振荡和过电压，控制方法灵活，可实现无电流冲击的软自动重合闸等显著优点。     

带串联补偿故障限流器的仿真和实验

采用短路电流限制器（FCL）快速限制短路电流是提高系统稳定性和断路器开断能力的有效方法之一。文中研究了一种具有串联补偿作用的FCL模型——由补偿电容和旁路电感并联后与限流电感串联而成。正常情况下，由电容和限流电感对线路进行串联补偿；发生故障时，根据短路电流的大小控制门极可关断晶闸管的导通角，改变投入的限流电抗，达到限流目的。用MATLAB对馈线短路的仿真及采用单片机控制方案的单相实验结果表明，该限流器限流效果良好。     

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。     

电网限流措施的优化配置

提出一种电力系统限流措施的自动优化配置方法,即采用0-1变量模拟各种限流措施的投运与否,采用普通整数变量模拟限流电抗器、故障限流器（FCL）以及高阻抗变压器的容量,形成一个混合整数规划问题,并用分支定界法等求解。用IEEE 9节点系统和中国西部某地区电网19节点系统进行了仿真计算,验证了所提出的方法的可行性。     

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。     

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。     

基于IGBT软关断的混合式限流断路器结构与分析

回顾了混合式限流断路器的发展，针对4 000 A/400 V低压场合，提出了一种新型的基于绝缘栅双极晶体管(IGBT）软关断技术的混合式限流断路器的结构，在保证能迅速切断故障的同时兼顾了IGBT的瞬间特性，这种结构具有简单、实用的特点。文中介绍了其工作原理及设计要点，并进行了相关的仿真实验，在此基础上分析了混合式限流断路器的性能参数。实验表明，它综合了机械式断路器和固态开关的优点，可以在故障发生后极短时间内达到限制短路电流增大的目的，将在电力系统中得到更广泛的应用。     

固态限流器对双端电源系统正常运行的影响

详细分析了新型固态限流器对单机 — 无穷大系统启动暂态过程和稳态运行的影响，得出以下结论:启动过程中限流器直流电感的充磁使线路电流上升减慢;耦合变压器漏抗和桥路损耗等影响发电机功角和励磁电压;直流限流电感（电抗）与单机 — 无穷大系统联线阻抗之比越小，其启动充磁对系统的影响越小;耦合变压器漏抗越低，对系统稳态运行影响越小。分析和仿真均验证了直流电感按限流要求设计时，固态限流器对系统的运行没有明显影响，若采用低漏抗耦合变压器或带旁路电感则可进一步降低这种影响。     

大型高温超导变压器设计研究（上）

对２４０ＭＶＡ高温超导（ＴＨＳ）自耦变压器进行了设计可行性研究。结论适用于一般的超导电力变压器，液氮低温技术相当便宜和简单，制冷的电力仅为低温超导的１／２０左右。评论了各种技术难题，及其对整体设计思想的影响。确定了３个特别重要的影响因素；液氮冷却剂的绝缘特性，在穿越性故障情况下，对变压器特性的要求，以及承受电磁力的机械强度，对未来高温超导在电力方面应用的开发提出了建议。