超导故障限流器的应用研究新进展
电力系统自动化期日第月卷年第超导故障限流器的应用研究新进展叶莺’,肖立业‘中国科学院电工研究所北京市。。。。中国科学院研究生院北京市摘要在对原有超导限流器分类的基础上论述了超导限流器在电力系统应用的最新进展及国内外的工程情况着重介绍了电阻型桥路型桥路串阻型及全控桥型等几种具有较高应用价值的超导故障限流器的原理及特点并对限流储能相结合的超导设备原理进行了探讨最后指出了超导限流器的未来发展趋势及面临的若干问题关键词超导故障限流器电力系统电能质量中图分类号引言随着技术和经济的发展电力系统正通过自身扩容和网际互联不断扩大规模输配电系统的短路功率及短路电流也随之增大为了提高电网运行的安全可靠性减少大规模电力设备的更换以及短路电流对电力设备的冲击开始对各种限流技术进行研究包括机械开关灭弧自愈合熔丝串联电弧设备空心电抗器固态限流器等考虑到故障限流器应对电力系统的正常运行无影响一旦发生故障能够立即投人限制短路电流理想的限流器应满足如下要求①能够限制故障电流的第个峰值②能够限制稳态故障电流③正常状态下低阻抗低功率损耗④限制故障电流后快速恢复低阻抗状态⑤动作时不产生过电压⑥不影响电力系统原有的自动装置及保护装置的正常动作⑦能够与常规的电力设备一样具有高可靠性和长的使用寿命随着。世纪年代后期高温超导材料的发展出现了高温超导故障限流器—仁‘〕使得高温超导设备运行在液氮温区与低温超导设备运行在液氦温区比较大大降低了运行成本同时磁热稳定性也得到很大的提高具有损耗低能自动触发自动复位可多次动作等特点以其自身独特的优越性成为限流技术领域中相当活跃的组成部分一目前已经有许多类型,叼根据结构特点可分为电阻型桥路型磁屏蔽型变压器型饱和铁心型三相电抗器型等按照不同的限流方式可分为电阻型电感型以及电阻一电感型此外根据是否利用超导体的失超特性限流又分为失超型和非失超型随着灵活交流输电技术的发展〔〕超导技术与电力电子技术相结合使得在输配电网的应用研究成为世纪电网技术发展的前沿课题之一
收稿日期国家自然科学基金资助项目,基于超导态正常态转换特性的超导现象被发现以后开始了超导限流技术的研究利用超导体超导态正常态转换特性已研制出各种类型的如电阻型饱和铁心电抗器型磁通锁型变压器型以及混合型等其中电阻型因结构简单容易实现而备受关注本文以电阻型为代表来说明基本原理超导是指某些物质在温度下降到某一温度以下时电阻变为。的现象处于超导态的物体具有个特性电阻为完全抗磁性即超导体内磁感应强度为。当超导体内电流超过某一数值临界电流时超导体会由超导态变为正常态即为失超当外磁场强度超过某一数值临界磁场时超导体也会失超所以超导体是否失超受到温度电流和磁场的影响利用超导材料制成的限流器在正常运行情况下阻抗几乎为。当系统因为故障出现的电流大于其临界电流时超导体产生较大阻抗从而限制了短路电流结构及特点电阻型仁幻是由低交流损耗的极细丝超导电缆无感绕制的触发线圈及并联的限制线圈组成如图所示正常运行时触发线圈处于超导态由其交流损耗和漏感决定的阻抗很小线路电流全部通过触发线圈故障状态下短路电流很快超过触发线圈的临界电流触发线圈变为常态出现非线性高电阻电流被转换到限制线圈中去从而限制了故© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net综述叶莺等超导故障限流器的应用研究新进展障电流电阻型的主要不足是超导线圈一旦失超后恢复时间很长大约需要如果安装于输电线路上则无法满足电力系统自动重合闸的需要因此在实际应用中往往要采用套限制线圈示桥路型能够限制故障电流峰值并根据限流线圈电感大小的不同在故障发生后限制短路电流的时间也不同通过高温的电流是直流不存在正常状态下的交流损耗问题由于不存在高温超导体的失超问题因此可以配合线路重合闸使用太‘之触发线圈。厂瓦图电阻型故障限流器坑负故障发生前文献「针对这一问题提出一种磁通流阻型当通过超导体的电流超过临界电流而导体温度低于临界温度时超导体中就会有磁通流阻出现此时一旦超导体中电流低于临界电流磁通流阻就会迅速消失超导体表现为零电阻这样就不存在失超恢复时间但是如何在发生短路故障时控制超导体处于磁通流阻状态又是一大困难对于这种基于转换原理的若合理选择其安装位置这段失超恢复时间反而有利于电力系统暂态稳定可以考虑将其安装在发电机端不仅在短路时能够抑制机端的故障电流而且在故障结束后其功能类似于制动电阻可以提高电力系统的暂态稳定性故障正半周故障负半周图桥路型超导故障限流器串阻型桥路串阻型桥路‘’口是在原有桥路基础上改进得到的如图所示茸里冲基于电力电子技术的结合电力电子技术的发展不断有新的限流方案提出’“一‘口同时对限流器在电网中的应用提出了新的要求不仅希望能够限制故障电流减小对电力设备的冲击亦希望能提高电能质量及输电线路的传输容量并且具有一定的无功补偿能力川一‘〕桥路型美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和西屋电气公司于年首先提出了桥路型的概念仁‘口这种桥路型主要由二极管桥路超导线圈偏压源等组成如图所示是断路器。偏压源用来平衡二极管的管压降系统稳态运行时个二极管全部导通限流器对系统不表现出任何阻抗电流流通状况如图所示一旦系统发生短路故障线路电流急剧上升大于中的直流时的大电感就要投人到系统中抑制短路电流等值电路如图图所示短路故障清除后的电流从故障电流峰值逐渐衰减到稳态值电流流通情况如图所图串阻型桥路故障限流器罗即在原拓扑结构基础上增加了并联偏压源支路限流电阻及门极可关断晶闸管开关偏压源支路用来给单方向充电使线圈电流高于线路电流的峰值以保证限流器在负荷波动时不会发生误动作限流电阻与开关并联再与串联在短路故障发生后串人限流当电流超过某一定值时触发导通将电阻串人与一起抑制短路电流有了限流电阻后增加了限流器的限流能力另一方面还可以在故障结束后帮助迅速放电以备快速重合闸及发生二次故障快速投人串阻型桥路较桥路具有更好的动作特性不仅能够抑制故障电流峰值而且能抑制故障电流的稳态值另外限流电阻的存在使得电感不必设计得很大节省了昂贵的超导材料接人电网的方式可以采用个单相串阻型桥路或者通过个连接变压器接人如图所示© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net电系玩自动忱一份目卜少目卜这一方面进行了探讨图图分别为限流储能原理的示意图及简单的拓扑结构图图串阻型桥路故障限流器的三相接线方式换流器换流器图限流储能原理示意图全控桥路全控桥路用晶闸管桥臂取代二极管桥臂使这种限流器具有了功能〔‘」如图所示该限流器的等值电路如图所示口目目换叼口流卜器图全控桥路型故障限流器图限流储能装置的拓扑结构图等值电路当控制晶闸管在不同触发角触发时限流器在限制短路电流时所表现的等值电感不同等值电感与触发角的关系为一一二一立、兀当触发角为。时故障时的限流电感即的电感当触发角为时限流器限流的等值电感为无穷大此时相当于断路器年美国通用原子公司等家公司联合研制的的桥路式已在变电站进行各项实验呻〕该样机不仅具有限流器功能而且能进行电网潮流控制全控桥路通过对晶闸管触发角的控制可以灵活控制故障时串人线路的阻抗的大小在正常运行时又能起到调节潮流的作用它的缺点是引人大量谐波并且需要故障检测装置限流一储能相结合的超导设备超导储能与电力电子换流器相结合快速吸收和释放能量能够补偿及屏蔽瞬时电压扰动电压波动频率波动及电压谐波等保证对负载的高质量供电〕若限流和储能的功能结合起来在系统发生故障时起到限流作用在正常运行时用来改善电能质量将会取得事半功倍的效果文献一〕在换流器串接在系统侧通过与换流器的直流侧连接直流侧所提供的电压可以给充电换流器的交流侧则通过三相变压器与负载侧并联在系统正常运行情况下变压器的一次侧与二次侧电压平衡若负荷侧发生电压瞬时跌落则有不平衡电流通过三相变压器通过换流器的调节有能量释放补偿电压跌落在补偿过后需要充电若在系统侧发生短路故障串人电路限制短路电流故障结束后需要放电以备下次启用限流一储能是一个全新的概念尚有诸多问题需要解决它能否真正实现的关键在于功率调节系统的设计的国内外发展现状在国外已经开始对进行广泛研究像西门子东芝等一些知名电力公司也已经开展了这方面的工程研究有些样机已经在变电站试运行详细情况见表在国内中国科学院电工研究所正在进行样机研究工作近期准备在湖南省早元变电站挂网试运行另外清华大学东北大学华中科技大学和浙江大学也在开展的研究工作结语目前限流器的发展主要有个方向一是基于的转换原理主要利用超导体的失超特性实现短路电流的抑制其优势在于原理和结构都很简单可以实现故障自检二是与电力电子技术结合充分© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net综述叶莺等超导故障限流器的应用研究新进展表超导故障限流器的工程状况公司国家限流器类型桥路型一期桥路型二期指标采用材料时间〔〕美国〕美国〔法国线材线材年年电阻型棒材年〔〕瑞士电阻型年〔〕瑞士电阻型棒材棒材年口德国电阻型薄膜年电阻型仁〕日本年〕日本不详韩国中国科学院电工研究所电感型年年改进桥路型‘龙高温超导线材高温超导线材线材年利用超导体高密度无阻载流能力同控制技术相结合具有良好的动作特性这一类限流器的优势在于灵活可控与技术相结合有向多功能化发展的趋势近年来面向配电系统的已经接近实用水平适用于输电系统的研究也在计划中国际上普遍认为超导限流器将是高温超导体大规模应用的领先产品但是它在实际应用中尚有一系列问题需要解决包括与电力系统原有继电保护装置的配合在电力系统中的参数优化控制策略及安装地点选择以及低温系统的设计和绝缘等问题参考文献〕此一」一〕一「肖立业林良真超导限流器一一超导技术产业化的领头产品科技导报一峨—一仁〕叶林林良真超导故障限流器的电力应用研究进展电力系统自动化一父一肖霞李敬东叶妙元等超导限流器研究与开发的最新进展电力系统自动化一一〕何大愚世纪中的四项重大电网技术及相关关系的发展展望电网技术一一〔〕一〔」一〔。〕赵彩宏肖立业林良真一种限流电路中国专利〕赵彩宏肖立业林良真一种故障限流电路中国专利「」吴兆麟短路限流式三相变压器中国专利〔〕一一仁〕一仁」一〔肖立业赵彩宏张志丰一种短路故障限流器中国专利〕壬—一〕© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net电力系玩自动化一」蒋晓华赋予能量管理角色的可控超导储能技术电力系统自动化一一〕一一〕一仁〕一仁〕一〕一」〕〕〕〕一一一一一一叶莺一女博士研究生研究方向为超导装置在电力系统中的应用及电力系统动态稳定分析肖立业一男研究员博士生导师从事超导技术及电力系统应用方面的研究
超导储能和超导限流器在电力系统应用中的比较
超导储能和超导限流器在电力系统应用中的比较 电工电气 （２０１ １ Ｎｏ．８）
超导储能和超导限流器在电力系统应用中的比较
朱拮华，梅军，姚磊，姚成
（东南大学电气工程学院，江苏南京２１００９６）
摘要：介绍了超导储能和超导限流器的发展现状和研究进程。针对它们在电力系统的应用情况，
从稳定效果和控制方法方面比较了两者的优劣。超导储能和超导限流器都能有效地抑制电力系统功率振
荡，其中，超导储能系统的控制复杂程度要高于超导限流器，但超导储能系统对电力系统的稳定效果要
优于故障限流器。
关键词：超导储能；超导故障限流器；单机无穷大；功率振荡
中图分类号：ＴＭ２６；ＴＭ７６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００７—３１７５（２０１Ｉ）０８—００３３—０３
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｕｐｅｒｃ０ｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
Ｆａｕｌｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｌｉｍｉｔｅｒ ｉｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ
ＺＨＵ Ｚｈｅ－ｈｕａ，ＭＥＩ Ｊｕｎ，ＹＡＯ Ｌｅｉ，ＹＡＯ Ｃｈｅｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｍａｄｅ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｏｎｇｏｉｎｇ ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ（ＳＭＥＳ）ａｎｄ
ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｉｍｉｔｅｒ（ＳＦＣＬ）ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＳＭＥＳ ａｎｄ ＳＦＣＬ ｉｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｉｓ
桥式超导限流器与电力系统距离保护配合问题研究及算法改进
第３４卷第ｌ４期 ２００６年７月１６日 继电器 ＲＥＬＡＹ Ｖ０１．３４ Ｎｏ．１４ Ｊｕ１．１６，２００６ ７
桥式超导限流器与电力系统距离保护配合
问题研究及算法改进
高强 ，叶莺 ，张志峰 ，惠东 ，肖立业
（１．中国科学院电工研究所，北京１０００８０；２．中国科学院研究生院，北京１０００８０）
摘要：随着对超导限流技术研究的不断深入，与电网匹配运行的问题被提上日程。针对桥式超导限流器与继 电保护的配合问题进行研究，从理论上分析了桥式超导故障限流器对距离保护的影响；同时结合微机保护的 特点，提出了一种从微机保护的算法中剔除投入超导限流器后所带来的影响的新算法。并通过ＥＭＴＤＣ／ ＰＳＣＡＤ仿真，验证了该算法的有效性，从实际应用的角度提出了一种解决超导限流器与微机距离保护相配合 的新思路。
关键词：距离保护； 微机保护； 高温超导限流器
中图分类号：ＴＭ７７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－４８９７（２００６）１４－０００７－０４
０ 引言
随着近些年电网容量的不断增加，短路电流等
级的提高，为了解决高等级的短路电流与容量有限
的断路器之间的矛盾，国内外不少研究单位都开展
了对限流器的研究，并且研制出了各种类型的限流
器。 中国科学院电工研究所自主研制的新型高温超
导限流器，采用桥式拓扑结构，它既限制故障电流峰
值，又限制故障电流的稳态值；同时，限流过程中，故
障电流主要消耗在限流电阻上，而不是消耗在超导
电感上，从而大大降低了低温系统的功率级别和运 行费用，并且具有快速的恢复能力…。
在此基础上，如何能更好地将限流器应用到电 网中运行，成为现在急需解决的一个问题 ］。而
在与系统中的各设备的匹配运行中，限流器与继电
保护装置的关系最为密切。
当系统中安装限流器后，必然会对继电保护产
生影响，尤其会对距离保护产生很大的影响。目前
针对限流器与距离保护相匹配问题的解决办法主要 有两方面 Ｊ：一是为了保证距离保护的灵敏度，要
新型饱和铁心型高温超导故障限流器等效电路和仿真分析
新型饱和铁心型高温超导故障限流器等效电路和仿真分析
董志军;吴维宁;郑建勇;沈昊骢;沙浩源
【摘 要】基于饱和铁心型高温超导故障限流器的基本工作原理,提出了一种新型高温超导故障限流器的铁心结构和交直流线圈配置方式.通过理论分析,介绍了新型结构的工作原理,建立其等效二端口电路模型,推导出电路模型的参数,分析了交流绕组在直流回路中产生的感应电流大小.结构限流器通过缩减偏置磁路的有效长度,降低偏置电流的大小.对新型高温超导故障限流器进行仿真分析,仿真结果表明,在系统正常运行时,结构限流器对交流回路电流的影响很小,在系统发生短路故障时,能够有效、快速地将短路电流限制在合理范围内.%In the basic operating principle of
saturated iron-core high temperature superconductive fault current limiter
(HTSFCL),this paper presents a novel core structure and AC-DC coil
geometry of saturated iron-core HTSFCL.Through theoretical analysis,it
introduces the working principle of the new structure,establishes its
equivalent two-port circuit model,deduces parameters for the circuit
model,and analyzes the amount of induction current generated by the AC
winding in the DC circuit.By reducing effective length of the magnetic bias
桥式超导故障限流器的数字仿真研究
第３４卷第２３期 ２４ ２００６年１２月１日 继电器 ＲＥＬＡＹ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．２３ Ｄｅｃ．１．２００６
桥式超导故障限流器的数字仿真研究
马幼捷，刘富永，周雪松，弓晋霞
（天津理工大学，天津３００１９１）
摘要：桥式超导故障限流器，它由超导磁体、二极管桥路和直流偏压源组成。超导故障限流器与常规限流电 抗器不同之处是：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，时电力系统运行无影响：＂－３电 网发生短路故障时，超导线圈可以无时延地被自动串入线路，从而限制了短路故障电流，使得轻型断路器可以 正常动作。通过ＰＳＣＡＤ软件对超导故障限流器的运行特性进行仿真分析，证明超导故障限流器在电力系统 中应用的意义与前景。
关键词：电力系统； 超导故障限流器； 超导线圈； 短路故障： 断路器
中图分类号：ＴＭ７１ｌ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－４８９７（２００６）２３－００２４－０５
０引言
随着我国国民经济的发展，电力系统容量快速
增长，导致电网短路功率及故障短路电流迅速增大， 电力系统安全稳定性问题越来越重要…。为了保
证稳定地输送大容量、高质量的电能，继电保护装置
等必须满足高值短路电流带来的更严格的要求。超
导故障限流器（ＳＦＣＬ）能在亚毫秒级内有效限制故
障电流，显著降低高压断路器的开断容量，它集检
测、转换和限流于一身，是一种有效的电力系统故障
保护装簧。
超导故障限流器（ＳＦＣＬ）是近年来新兴交叉学
科——超导电力技术的一个重要研究课题，是现代
电力系统中新兴的重要元件，属于灵活交流输电技
术ＦＡＣＴＳ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＡＣ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）的研究
范畴，根据是否利用超导体的失超特性限流，分为失
超型和不失超型。其中不失超型超导故障限流器与
现代电力电子技术相结合，美国洛斯阿拉莫斯国家
实验室（ＬＡＮＬ）和西屋电气公司（Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ Ｅｌｅｃ－
论文电网故障限流保护器
第一章 绪论
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第一章 绪论
电力系统容量逐年增加，电网短路电流也随之增大，目前已成为制约电网运行和发展的重要因素。因此，限制电力系统短路电流已成为一个有待解决的问题。传统的是使用机械型断路器，而这种断路器速度慢，维修量大，是形成暂态稳定问题的重要条件。
故障限流器的开发和研制，开辟了提高交流输电线和输电网运行整体控制能力和水平的技术渠道，为高压和超高压输电性能的革新改造指出了方向。
电力系统的迅速发展，单机和发电厂容量、变电站容量、城市和工业中心的负荷和负荷密度的增加，以及电力系统之间的互联，导致现代大电力系统各级电网中的短路电流水平不断增加，系统中部分地区的短路电流已经达到甚至超过断路器的遮断容量，而且上升趋势越来越明显，已经严重威胁到系统的安全运行。一旦发生短路故障，可能会造成故障线路中相关设备烧毁，后果难以想象。除改变电网结构外，故障电流限制器（fault current limiter，FCL）成为解决短路电流超标问题的新途径。
目前比较成熟的故障电流限制器有：限流电抗器、高压限流熔断器、谐振型故障电流限制器。串联谐振型故障电流限制器在超高压系统中的应用，关键在于旁通电路替代型式的研究，随着容量和电压等级的提高，饱和电抗器成本和制造难度迅速增加。而电力电子和快速开关等技术的快速发展，为新型电容器保护用旁通技术的探索提供了新的思路。
可控串补装置可以动态调节电容的阻抗，使其工作在感性模式和容性模式。在短路电流发生时刻，调节晶闸管阀的触发角使其工作在感性模式，相当于线路串入一个大电抗，以达到限流目的。这是利用可控串补装置的一个附加功能。
随着新材料、新工艺的出现，涌现了许多基于新型器件和原理的故障电流限制器，例如基于超导技术，基于半导体变流技术，以及采用PTC（positive
temperature coefficient）热敏电阻材料等。这些新技术给电力系统的发展带来了新的机遇。
超导限流器
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 《电工技术杂志》2002年第7期・产品介绍・
超 导 限 流 器
李建基(西安高压电器研究所 710077) 摘 要 用超导限流器限制短路电流,是国际上大力研究的课题。超导限流器利用导体由超导态向正常态的转变,因此它的作用像非线性电阻。由于这种独特的物理特性。超导限流器成为一种比较理想的限流装置。 关键词 故障电流 超导体 限流器
1 前言电网的短路会引起高达百倍于额定电流IN的短路电流ISC。电网中的元件设计必须使之在短路期间(典型时间为30～300ms)能承受由短路电流ISC引起的很高的机械负荷和热负荷。在世界范围内,由于电力需求的增加,现有电网增加了新的馈电点,由此而使联网数量增加。由于短路电流的增加,短路裕度逐渐被用尽。如果预期短路电流Ipt超过电网元件的设计极限,或完全更新变电站设备,或采取措施减小短路电流。为此一般使用限流电抗器或使用具有高电抗的变压器,可以通过这些措施提高电网的阻抗;或者相应地减小预期短路电流Ipt。这样做必须以增加运行损失特别是以加大电压降为代价。减小Ipt的另一种可能方法是将电网分成许多支网。所有这些措施都与提高电网稳定性的要求相矛盾。理想的限流器应对电网的正常运行无影响,而在故障情况下能够限制短路电流使其接近额定电流值,这样就可以解决既要求电网阻抗小又要求短路电流小的矛盾。实现这种功能的电气装置基于快速开断电路(开断时间t<1ms,如用爆炸式熔断器或电力电子器件)、谐振频率失调的LR振荡回路和具有极大非线性电流2电压特性的元件,如半导体、带铁心的线圈和超导体等。超导体的特点是从无阻态即超导态向电阻态的转变。超导限流器可分为电阻型和电感型。在电阻型超导限流器中,被保护电网的电流直接流过超导体,而在电感型超导限流器中,超导体被电感接入电路。2 超导技术的优势超导技术被公认的优势是它的零电阻特性。用它可减少输电损失,同时超导材料的电流密度大,已知的超导材料的电流密度约为100A/mm2,至少为普通铝和铜导体的十倍。由于超导体的零电阻特性,使之输电损失小且电流密度大,故超导技术可用于电缆、变压器、磁储能等方面。超导技术另一个被公认的优势是超导2正常态转换特性,如图1所示。这种转换在临界电流IC处进行。可利用这一特性制成超导限流器。
基于支持向量机的超导限流器故障电流模式识别研究
第２７卷增刊 ２００６年７月 哈尔滨工程大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．２７ ｓｕｐｐ１． Ｊｕ１．２００６
基于支持向量机的超导限流器
故障电流模式识别研究
何熠 ，吴爱国 ，信赢
（１．天津大学 自动化学院，天津３０００７２；２．北京云电英纳超导线缆有限公司，北京ｌ ００１ ７６） 摘要：对于饱和铁芯型超导限流器，指出短路故障电流需要快速识别，设计和制造了三相小样机和相应的基于ｌａｂｖｉｅｗ 和ＮＩ板卡的实时检测控制系统．提取了短路故障电流的２个重要特征：电流实时幅值，电流变化率，．根据特征，分别采用 神经网络感知机模式分类，线性核的支持向量机和径向基函数核的支持向量机，离线在ｍａｔｌａｂ环境下训练，找出最优分类 面．对几种方法进行比较实验，实验数据验证表明了ＲＢＦ核支持向量机具有最好的识别效果．但是该方法难以在ＦＰＧＡ中实现， 而线性核支持向量机是综合识别效果和可实现性２个指标的最佳选择． 关键词：超导限流器；支持向量机；饱和铁芯故障限流器 中图分类号：ＴＰ１８３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７０４３（２００６）增一０４２２—０６
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｒａｐｉｄ ｐａｔｔｅｒｎ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｕｐｐｏｒｔ
ｖｅｃｔｏｒ ｍａｃｈｉｎｅ ｆ０ｒ ＨＴＳ ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｃｏｒｅ ｆａｕｌｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｉｍｉｔｅｒ
Ｈｅ Ｙｉ ，Ｗｕ Ａｉ—ｇｕｏ ，Ｘｉｎ Ｙｉｎｇ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ，３０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｎｏｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｃａｂｌｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎ， １００１７６，Ｃｈｉｎａ）
桥式超导故障限流器的研究新进展
低温与超导 第３５卷第６期 超导技术 Ｃｒｙｏ．＆Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ． Ｖ０１．３５ Ｎｏ．６
桥式超导故障限流器的研究新进展
马幼捷，王辉，周雪松
（天津理工大学，天津３００１９１）
摘要：普通桥式超导故障限流器（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｆａｕｌｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｌｉｍｉｔｅｒ，ＳＦＣＬ）只能限制故障短路电流的峰值，不能限制短 路电流的稳态值。应用电力电子技术对桥式超导限流器的结构进行改进能在保持原有桥式限流器优点的基础上，有效限制
短路电流的稳态值。针对现今的研究热点，着重介绍了全控桥型、电阻投切型、混合型、有源型等几种实用价值较高的桥式 ＳＦＣＬ的工作原理及其特点，并对桥式超导限流器研究中存在的问题及其发展趋势做了说明。
关键词：桥式ＳＦＣＬ；稳态值；改进
Ｎｅｗ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ—ｔｙｐｅ ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｉｍｉｔｅｒ
Ｍａ Ｙｏｕｊｉｅ，Ｗａｎｇ Ｈｕｉ，Ｚｈｏｕ Ｘｕｅｓｏｎｇ （Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１９１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｏｒｍａｌ ｂｒｉｄｇｅ—ｔｙｐｅ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｆａｕｌｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｌｉｍｉｔｅｒ（ＳＦＣＬ）ｃａｎ ｌｉｍｉｔ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｃｕｒｒｅｎｔ，ｂｕｔ Ｃａｌｌ ｎｏｔ ｌｉｍ－ ｉｔ ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｃｕｒｒｅｎｔ．Ｕｓｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｒｅｃｔｉｆｙ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ—ｔｙｐｅ ＳＦＣＬ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ． Ｉｔ ａｌｓｏ ｋｅｅｐｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｎｏｒｍａｌ ｂｒｉｄｇｅ—ｔｙｐｅ ＳＦＣＬ．Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｈｏｔ ｓｐｏｔ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ－ ｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏＵａｂｌｅ ｂｒｉｄｇｅ ｔｙｐｅ，ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ—ｓｗｉｔｃｈ ｂｒｉｄｇｅ ｔｙｐｅ，ｈｙｂｒｉｄ ｂｒｉｄｇｅ ｔｙｐｅ ａｎｄ ａｃｔｉｖｅ ｂｒｉｄｇｅ ｔｙｐｅ ＳＦＣＬ ｗｉｔｈ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ａｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ．Ａｎｄ ｓｏｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｒｅｎｄ ａｒｅ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ．
电力系统故障限流器技术的研究
电力系统故障限流器技术的研究
摘要：主要研究电力系统故障限流器技术，介绍了故障限流器的分类和基本工作原理，并对现阶段电力系统中应用广泛的几种故障限流器技术进行了分析。
关键词：电力系统；故障限流器；技术
电力系统快速发展，成为最主要的能源供应，人们生产生活的方方面面都离不开电，各级电网电力负荷快速增长，电网短路电流水平不断上升，严重威胁电力系统的安全性和电子设备的使用寿命，为了提高电力系统运行的安全性和稳定性，有必要加强关于电力系统故障限流器的研究。
一、故障限流器
（一）分类
1、电力电子型故障限流器
该类故障限流器也称为柔性化短路电流控制器，根据实现方案的不同，可以进一步划分为固态短路限流器、基于功率电子器件的可控故障限流器以及可控串联补偿故障限流器等几类，几种类型中，固态电流限制器应用了电流电子技术，动作响应速度更快，允许动作次数更多，控制操作也更加简单便捷，在电网中的应用较为广泛。
2、新材料故障限流器
新材料故障限流器以超导型故障限流器、热敏电阻故障限流器最为常见，尤其是超导型故障电流限流器，兼具检测、转换和限流等功能，能够安全运行在较高电压条件下，短时间内快速限制电流，保护线路设备，有着广阔的应用潜力，是电力工业的新一代技术。
（二）工作原理
各种不同类型的电力系统故障限流器基本原理大同小异，可以细分故障电流快速探测单元、快速切换开关、限流电抗器和过电压保护四个基本部分。故障限流器以串联电抗器为基本形式，和其他电网控制器一样，发展改造自电力电子技术和传统技术，有着传统串联电抗器无法比拟的优势，系统正常运行，故障限流器处于待机状态，开关闭合，没有电抗投入，系统出现短路故障，电流探测开关响应，投入电抗器限流。
（三）性能要求
超导故障限流器在智能电网中的应用
超导故障限流器在智能电网中的应用 电工电气（２０１２ Ｎｏ．１０）
超导故障限流器在智能电网中的应用
杨智龙
（邯郸供电公司，河北邯郸０５６０３５）
摘要：针对智能电网应用超导故障限流器（ＳＦＣＬ）时在输电电路中进行短路电流限制技术的研究，
提出了ＳＦＣＬ的工作原理及数学模型，并基于单机对无穷大系统，推导出了在输电线路不同位置发生短路故 障时，投入ＳＦＣＬ后的总转移阻抗和发电机的输出功率表达式。从功角特性曲线上分析了ＳＦＣＬ对电力系统
暂态稳定性的影响情况，并用改进欧拉法对接入ＳＦＣＬ的电力系统进行了暂态稳定时域仿真研究，揭示了
ＳＦＣＬ对系统暂态稳定性的影响规律。
关键词：智能电网；超导故障限流器；暂态稳定；功角特性；时域仿真 中图分类号：ＴＭ４７１；ＴＭ７１２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００７—３１７５（２０１２）１０—００４１—０４
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ Ｆａｕｌｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｌｉｍｉｔｅｒ ｉｎ Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ
ＹＡＮＧ Ｚｈｉ—Ｌｏｎｇ （ＨａｎｄａｎＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｈａｎｄａｎ ０５６０３５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ａｌｌｕｓｉｏｎ ｔｏ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｐｐｅｒ ｆａｕｌｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｉｍｉｔｅｒ（ＳＦＣＬ）ｉｎ ｓｍａｒｔ ｇｒｉｄ，ｓｈｏｒｔ—ｃｉｒｃｕｉｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｔｕｄｙ ｗａｓ ｃａｒ— ｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒａｉｓｅｄ ＳＦＣＬ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ａ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅ１．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｔｏ ｉｎｆｉｎｉｔｙ ｓｙｓｔｅｍ，ａｆｔｅｒ ＳＦＣＬ ｐｕｔ ｉｎ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｆｅｒｒｅｄ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ’Ｓ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｔａｋｉｎｇ ｐｌａｃｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｍａｄｅ ｔｏ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ＳＦＣＬ ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｆｒｏｍ ｐｏｗｅｒ ａｎｇｌｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃｕｒｖｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｅｕｌｅｒ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＳＦＣＬ ｃｏｎ— ｎｅｃｔｅｄ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｖｅａｌｓ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｒｕｌｅ ｏｆ ＳＦＣＬ ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｍａｒｔ ｇｒｉｄ；ｓｕｐｅｒ ｆａｕｌｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｉｍｉｔｅｒ；ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｐｏｗｅｒ ａｎｇｌｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ