[发明专利]一种饱和型超导限流器的暂态特性分析方法及分析系统

说明书

本发明公开了一种饱和型超导限流器的暂态特性分析方法及分析系统，属于电网技术领域，所述超导限流器由三个独立的单相超导限流器组合而成；单相超导限流器由铁心、两个交流绕组和一个直流超导绕组构成，铁心由直流中柱、轭铁、交流边柱组成；暂态特性分析方法包括：S1、构建单相超导限流器的等效磁路；所述等效磁路包括相互独立的磁路C₁和磁路C₂；S2、根据基尔霍夫第二定律，分析磁路C₁和磁路C₂，S3、构建超导限流器的等效电路；获取超导限流器的N、A和l，计算铁心相应的磁导率μ，通过公式(12)，估算出超导限流器的限流电感值L_μ。本发明能够有效、精确地分析获得饱和铁心型超导限流器接入线路发生故障后的电磁暂态特性。

技术领域

本发明属于电网技术领域，具体涉及一种饱和型超导限流器的暂态特性分析方法及分析系统。

背景技术

众所周知，近年来，电网的装机容量和各电压等级网架建设得到高速发展，网架结构大大加强，满足了电网负荷增长和可靠供电的需求，但同时也使电网的短路容量持续增长。超导限流器是限制电网短路电流的有效措施之一，其可对输电线路故障短路电流快速、平稳、有效地限制，为解决输电网安全稳定运行的关键技术难题奠定基础。

饱和铁心型超导限流器：其由一对铁心组成，每个铁心有铜的交流限制绕组以及直流超导绕组。两个交流限制绕组极性相反地串联，直流超导绕组串联并加直流偏压源。正常运行时，调节直流偏压源使两个铁心饱和，呈现低阻抗。当线路故障时，短路电流使两个铁心在一个周期内交替去饱和，从而产生很大的电抗以限制短路电流。由于饱和铁心型超导限流器的超导线圈始终维持在不失超的状态，因此其不存在失超恢复时间，可以在故障发生后迅速响应，并且饱和铁心型超导限流器具备多次自动启动功能，从目前的技术水平看，适于自动重合闸运行。且饱和铁心型超导限流器在正常运行向故障状态转变是渐进的，产生的过电压小。饱和铁心型超导限流器采用了松耦合设计，分离限流器的高压(交流绕组)和低压(直流绕组和铁心其他部分)部分，使整体结构更为紧凑，在体积、重量、消耗材料等方面都有较大改进，直流超导电缆绕组制作比较容易，制成的限流器体积小。饱和铁心型超导限流器优点众多，具有无可比拟的优势。

由于超导限流器如今其在电力系统中的应用越来越广泛。因此有效、精确的仿真模型对于其理论分析及实际应用都有重要的意义。现在国内外对超导限流器仿真有一些方法，例如时域分析法、基于等效磁路法的非线性电感实现及有限元分析法等。以上仿真方法都存在自身的缺陷，时域分析法、基于等效磁路法的非线性电感实现只能分析超导限流器的理论模型，即铁心各处截面积相等。但实际应用时，饱和铁心型超导限流器往往采用铁心不等截面积设计，即直流侧铁心截面积大于交流侧铁心，使直流侧铁心中的磁通更多地输送达交流侧铁心，从而有效地保证交流铁心的过饱和程度。有限元分析法可以有效分析超导限流器自身的电磁暂态特性，但是其与实际电网耦合度较差，无法准确分析超导限流器接入输电线路时对系统的影响。因此本发明针对饱和铁心型超导限流器的实际应用结构，提出了一种新式的等效磁路法，可以有效、精确地研究超导限流器自身及其接入输电线路后的电磁暂态特性。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种饱和型超导限流器的暂态特性分析方法及分析系统，能够有效、精确地分析获取饱和铁心型超导限流器接入线路发生故障后的电磁暂态特性。

本发明的第一目的是提供一种饱和型超导限流器的暂态特性分析方法，所述超导限流器由三个独立的单相超导限流器组合而成；所述单相超导限流器由铁心、两个交流绕组和一个直流超导绕组构成，所述铁心由直流中柱、轭铁、交流边柱组成；暂态特性分析方法包括：

S1、构建单相超导限流器的等效磁路；所述等效磁路包括相互独立的磁路C₁和磁路C₂；

S2、根据基尔霍夫第二定律，分析磁路C₁和磁路C₂，具体为：