超导电力装置规模化应用中的基础性理论和技术课题

超导装置在电力系统中的有效应用可以大幅度提高输配电线路的输送容量,改善电能的质量,降低电网的损耗,减少电力设备占地和环境污染。国内外研究单位开展了大量的研究开发工作,研制出各类超导电力装置并挂网示范运行。本文在现有超导电力装置研究的基础上,分析超导装置引入电力系统后带来的一系列基础理论和技术问题,分别从装置层面、运行层面及系统层面具体分析并概要性地总结研究思路,以解决超导装置与电力系统的相互配合问题,促进超导装置在电力系统中的工程化应用的进程。     

高温超导可控电抗器研究进展

电抗器是重要的无功补偿装置,在电力系统中得到了广泛的应用。可控电抗器可根据运行工况调节输出容量,以稳定系统电压,控制补偿无功功率,提高系统稳定性。将超导技术应用于可控电抗器,利用其零电阻、高通流密度特性,可减小电抗器体积,降低损耗,提高可控电抗器利用效率。目前,高漏抗式高温超导可控电抗器和正交耦合型高温超导可控电抗器已先后研发成功,本文对两类高温超导可控电抗器的样机研制、电抗特性、关键技术问题进行了归纳与总结,对其性能特点进行了分析。     

基于IGBT开关的超导电感脉冲输出实验研究

为实现高温超导电感脉冲功率输出,在对多种断路开关特性比较的基础上,提出了基于IGBT开关的超导电感模块化脉冲输出方案。在该方案的基础上建成了一套基于IGBT开关的脉冲输出回路,利用实验室的高温超导磁体进行了一系列的试验,最终在负载上得到峰值约为40 A,上升沿约为200μs的单电感放电脉冲波形和多电感放电叠加的脉冲波形。试验结果表明,用IGBT作为断路开关控制磁体能量以实现脉冲功率输出的技术方案是可行的。     

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。     

大电流脉冲发生实验装置的研制

研制应用于高温超导脉冲特性研究的大电流脉冲实验装置,装置由充电回路、放电回路、测量系统、保护装置和控制回路组成.利用电容器储能,通过电感放电形成LC振荡回路,放电回路中利用二极管使通过试验样品的电流为单向脉冲电流,通过改变电容器储能电压、电感、电容参数,负载上可获得不同幅值、脉宽、频率的脉冲或振荡电流.装置试验达到要求,为超导装置失超与脉冲特性研究创造了实验条件.     

一种基于相关函数法的超导失超检测方法

提出一种基于相关函数相位差法的高温超导体失超检测方法．利用带通滤波器提取被测信号的电压和电流基波分量,消除谐波对相关函数的干扰;对电压和电流的基波信号作相关运算,测量相位差,提高超导失超检测的灵敏度和抗干扰能力．并通过MATLAB软件中的Simtdink组件进行仿真分析,验证了该方法的可行性．     

高温超导电缆自动重合闸方案研究

高温超导电缆与传统电力电缆不同,外部短路故障产生的过电流可能导致高温超导电缆由于短时失超而被切除.鉴于高温超导电缆输送容量大,为了提高其供电可靠性和整个电网并列运行的稳定性,有必要增设自动重合闸装置.论证了采用高温超导电缆自动重合闸的重要性,阐述了高温超导电缆自动重合闸的设计原则,提出了一种基于超导电缆温升的自适应式重合闸配置方案,通过仿真计算,验证了所提方案的有效性.     

超导磁体脉冲冲击下MOV的破坏特性微观分析

为了将氧化锌电阻阀片(MOV)用于超导磁体的保护,研究了MOV在高温超导磁体产生的脉冲下的冲击破坏过程中的电气特性变化;还通过破坏后MOV的金相分析、SEM微观分析以及成分分析,研究了MOV破坏前后的微观特性的变化;最后讨论了MOV在超导磁体脉冲破坏下的机理,并针对MOV用于在超导磁体保护提出了改进建议,认为保护用阀片应该采取低压大通流氧化锌压敏陶瓷材料,且应该在配方确定的基础上,探索先进的工艺技术改善阀片的性能。     

多元复合储能系统及其应用

现代电力系统中,储能技术的作用日益凸显．然而,就目前储能技术的发展而言,没有一种储能装置可以同时满足电网多方面需求．主要研究多元复合储能系统及其在电力系统中的应用,通过合理组合和配置不同类型的储能装置,使其拥有优于单一储能方式的理想性能．并对比分析几种典型储能装置的性能参数、技术优势及发展现状．从应用场合、配置方式、拓扑结构以及经济性等方面人手,重点研究多元复合储能类型的配置及构建,提出多元复合储能系统的能量管理策略．