磁偏置超导限流器实验系统设计研究

作     者：董育军 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑晓亮

授予年度：2022年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：超导故障限流器 实验平台 高压隔离 并网运行 信号采集 失超恢复 

摘      要：随着电力系统互联以及智能电网的发展,电网覆盖率不断扩大,变电规模和输送功率不断增长,使得电力系统中短路阻抗逐渐变小,从而导致短路电流飙升。特别在用电集中区,电网中呈现的短路电流值直逼甚至超越电网一次侧的最大容许遮断容量,因此超导限流技术就被得到了高度重视。2016年,中国电力科学研究院启动“自触发磁偏置超导限流器原理研究与样机研制科技项目,完成了超导故障限流器样机的研制,但受限于实验条件,仅获得了评价载流特性等部分结论,本课题基于磁偏置超导故障限流器样机,进一步探讨超导限流器试验运行技术,主要开展磁偏置超导故障限流器的10 kV并网运行实验系统的仿真分析和设计研究。依据磁偏置超导故障限流器10 kV并网测试要求,提出磁偏置超导限流器10 kV实验系统设计方案,构建了接入10 kV电力系统的超导故障限流器实验系统等效电路模型,对超导限流器的并网运行特性开展仿真研究,由仿真结果验证了磁偏置超导限流器10 kV实验系统设计方案并得到了故障触发下失超电阻、载流和温度的变化规律,确定了超导限流器实验运行特征量及各参数的量程、精度,明确了磁偏置超导限流器实验系统部件组成。运用数字信号处理器(Digital Signal Processing,DSP)与现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)互联设计模式,搭建高精度、高采样率、快速响应的特征量信号高压隔离采集及监控系统,实现超导限流器10 kV并网运行关键特征参数的实时采集、存储与处理。在国网辽宁省电力公司虎石台试验站搭建偏置超导限流器10 kV并网运行实验系统,提出了稳态额定运行和相间短路故障下的暂态运行特性试验方案并开展试验。试验结果验证了实验系统设计方案的有效性,试验测量数据为超导限流器未来的工程化应用提供可靠的实验技术支撑。图[66]表[15]参[68]