超导电力装置失超检测的基础研究

超导电力装置的失超会影响超导电力设备的运行和安全，是超导电力设备技术实用化有待深入研究的一个重要问题。对国内外通用的超导装置失超检测方法进行了分析，并根据电力系统中超导装置失超检测的特点，对高温超导线材在不同幅值的动态电流作用下的失超特性进行了试验研究，通过对试验数据的分析，对高温超导线材的失超特性有了较精细的理解，并在此基础上提出了超导电力装置失超先兆检测及其失超保护设计的新概念。     

电力系统中超导装置的过电流失超保护

对超导电力装置在不同电流条件下的失超特性进行了实验研究,分析了超导装置的失超电流-时间特性,并通过实验,说明了超导电力系统失超保护设计中考虑超导失超电流-时间特性的必要性以及考虑方法,为超导电力系统的失超保护提供了具体设计思路．     

电力系统中超导装置的过电流失超保护

对超导电力装置在不同电流条件下的失超特性进行了实验研究,分析了超导装置的失超电流－时间特性,并通过实验,说明了超导电力系统失超保护设计中考虑超导失超电流－时间特性的必要性以及考虑方法,为超导电力系统的失超保护提供了具体设计思路。     

冷绝缘高温超导电缆的稳定性研究

冷绝缘高温超导电缆的稳定性问题已经成为高温超导电缆实用化的一个重要课题.介绍了超导体的零电阻特性及低温稳定化理论.建立了超导电缆的等效电路模型和稳态电流分布数学模型.利用有限元分析软件ANSYS和数学建模对超导电缆在稳态下的径向温升进行仿真和计算.分析了均流优化前后层电流分布对超导电缆稳定性的影响.进行了高温超导电缆稳态性能测试实验,并对超导电缆在不同幅值及频率电流下的径向最大温升做了实验测量和结果分析.     

超导储能混合磁体的失超检测

针对超导储能混合磁体的特点,设计了一套用于超导储能混合磁体的失超检测与保护系统。系统采用数字失超捡测方法,利用高性能的数字采集卡NI-6224．快速可靠的检测到磁体失超;并通过卸能电阻可变的卸能回路实现磁体的失超保护,极大地加速了磁体电流的衰减．提高了移能效率．减小失超区的温升。     

高温超导电缆的磁场计算

以螺旋电流导体磁场分析为基础，推导了超导输电电缆各层导体自感和层间互感，以及各层导体所承受的不同方向的磁场强度计算公式，并给出算例，这些计算方法是优化超导电缆层间分流均匀性，分析超导电缆交流损耗的基础．     

高温超导交流电缆电流分布及结构优化的研究

针对高温超导电缆各导电层电流分配不均将导致交流损耗增大的问题，计算了导电层自感和层间互感，然后依据超导电缆的等效电路模型，给出了求解各层电流的电路矩阵方程．以各导电层的绕向角、绕制方向和层半径为优化变量，以各层电流均衡分布建立目标函数，考虑带材的机械性能、临界电流等约束条件，采用遗传一模拟退火优化方法，对电缆导电层进行结构参数优化．计算结果表明，通过优化调整电缆导电层的结构参数，各层电流可以达到均衡分布，交流损耗显著降低．     

Bi-2223/Ag超导带失超传播的数值模拟

对Bi-2223／Ag超导带的失超传播过程进行了研究．建立了导热冷却条件下的超导带失超模型,用数值模拟的方法来研究超导带的失超传播特性．通过对导热偏微分方程的有限差分数值求解,获得了失超过程中超导带温度的空间、时间分布,并由此获得失超传播速度及其变化规律,同时分析了可导致失超传播的最小起始失超长度以及与导线承载电流的关系．计算所得失超传播速度在3～6mm／s之间,并且发现失超传播在某一电流值以下被截止的现象．     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导带材非均匀性对失超传播特性的影响

采用具有点缺陷含铜稳定层、域缺陷不含铜稳定层和域缺陷含铜稳定层的YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO)高温超导带材,在自场温度77K的液氮环境下通过试验研究了YBCO的非均匀性对其失超传播特性的影响规律,分析了非均匀性YBCO的失超传播特性与缺陷临界电流的关系,对比了具有点缺陷与域缺陷含铜稳定层的YBCO的失超传播特性,探讨了含铜稳定层对YBCO失超传播速度的影响,并将试验结果与其模型计算结果进行对比.结果表明:当具有点缺陷含铜稳定层的YBCO带材传输电流低于缺陷临界电流时,YBCO带材能够正常工作而未发生失超;当具有点缺陷含铜稳定层的YBCO带材传输电流高于缺陷临界电流且小于原带材的临界电流时,点缺陷区域发生失超,但其热点未扩散.     

基于切线法定位圆心的电缆横截面几何尺寸自动测量方法的设计与实现

提出基于机器视觉、数字图像处理技术、软件技术的电缆横截面几何参数检测识别算法.该方法以圆的两组切线为基础,通过坐标变换准确测量电缆横截面的圆心、直径、绝缘厚度;并针对铠装电缆,提出一种基于HSI空间的金属屏蔽层厚度的检测算法,实现了金属屏蔽层厚度的准确测量.实验结果表明,该算法能够准确定位电缆横截面的圆心,并通过拟合可得出所测截面的直径、线芯面积、绝缘厚度和金属屏蔽层厚度等参数,测量精度高、检测速度快.     

GM制冷机环境下高温超导体的失超行为

对高温超导体Bi2223/Ag带材在GM制冷机工作环境(30~70 K)下的失超行为进行了实验研究.建立一套GM制冷机条件下超导体失超传播特性的测试装置,使用LabVIEW语言编写了实验测试系统的控制程序,对高温超导体在不同工作条件下的失超传播速度进行测量.失超传播速度随温度的升高而加快,随电流的增加而增大.温度越高,电流越大,超导稳定性越差,失超传播越容易产生,实验结果符合理论分析.     

电力电缆初期绝缘故障检测方法综述

严重的电力电缆局部绝缘缺陷会导致显著的电压电流扰动，准确检测出这种电缆初期故障产生的扰动，可以对即将发生永久故障的电力电缆进行及时的运维处理，防止无计划停电的发生。文中对现有相关研究进行全面综述，归纳现场收集到的各种电缆局部缺陷导致的电压电流扰动波形及波形特征；对现有文献报道的初期故障检测方法，按照其检测原理和使用的检测数据类型，从暂态电力扰动的时频特征阈值法和人工智能方法两个角度对检测方法进行综述，同时对不同方法进行分析和评价。基于现有研究成果，对电缆初期故障在线检测技术的进一步研究提出建议。     

超导电力测试用高压振荡发生器的设计和仿真

针对超导电力系统中超导电缆和超导储能线圈测试需要模拟短路冲击大电流的试验需求,提出了基于脉冲电容器的高压振荡发生器设计方案并对电路进行了理论分析和电路仿真,着重分析了回路电阻对振荡电流持续时间的影响。仿真结果与理论分析结果相吻合,该结果表明:所设计的高压振荡发生器可以实现25 k A的峰值电流输出,衰减时间可达1 s,能够满足当前超导电力电缆或超导储能线圈冲击大电流试验的需要。     

基于混沌信号时域波形包络特征的触电电流检测方法

针对剩余电流保护装置存在的拒动、误动以及触电电流信号难以提取的问题,提出一种基于混沌信号时域波形包络特征的触电电流混沌检测方法.利用混沌系统对初始条件敏感和对噪声免疫的特性,根据混沌理论,采用矢量分析方法,提出待测信号相位的检测方法;依据混沌系统不同状态时输出x时域波形包络线的差异性,提出将x时域波形极值点序列标准差作...     

改进粒子群算法及其在超导电缆参数优化中的应用

提出了一种改进粒子群优化算法，引入平均粒距和差分进化算子改善了传统粒子群算法在高维、多峰函数寻优应用中容易出现“早熟”的问题，并且应用物理加速度的概念，描述了其他粒子的速度信息对某个粒子速度产生的影响，从而加快了粒子群算法的收敛速度．针对高温超导电缆电流分配不均将导致交流损耗增大的问题，应用改进粒子群算法对冷介质超导电缆的绕制方向、绕向角和半径进行了优化．计算结果表明，通过优化调整电缆导电层的结构参数，各层电流可以达到均衡分布，交流损耗显著降低．     

隧道结S_1I_1S_2I_2S_3与Quiteron

本文研究了非对称超导多层结S_1的超导电流特性,并简述了道结SS_2I_2S_3可作为超导管(Quiteron)——超导开关工作的特性。     

超导电缆

苏联制造了一种超导电缆,可通过强度为十万安培的电流。这种电缆是管状,内有热缘、铌导体及液态氦。输电过程中,电阻损耗几乎等于零。所有金属对电流来说存在电阻,而铌在摄氏零下273度情况下,即近于绝对零度时,将出现超导状态。这一温度在新制成的电缆中,是通过液态氦达到的。超导体可组成全新的远距离输电系统,譬如,超导电缆可把西伯利亚电站的电能,无损耗地输送至苏联欧洲部分。 (转自《国外科技动态》七一年6月)     

一种改善电力系统性能的SMES解耦控制策略及其仿真研究

在分析电压源型超导储能装置工作原理及控制策略的基础上,提出了一种在两相同步旋转坐标系下的电流解耦协调控制方法.该方法通过控制有功电流和无功电流实现了有功功率和无功功率的独立控制,对改善基于SMES电力系统实时性和稳定性有明显的效果.理论分析和仿真研究验证了此方法对改善电力系统性能的有效性和可行性,对以后超导储能装置的产品化和市场化具有很好的实用参考价值.     

分数阶Boost变换器的两种预测电流控制

基于分数阶微积分理论以及实际电容和实际电感在本质上是分数阶的事实.首先,在建立Boost变换器的分数阶数学模型基础上,提出分数阶预测电流控制,设计预测控制器.其次,在考察分数阶Boost电路的电感电流波形的基础上,提出分数阶Boost电路整数阶预测电流控制.最后,依据分抗链及Oustaloup分数阶近似算法,得到了分数阶电感逼近电路,利用Matlab软件对所设计的控制器进行仿真验证.结果表明,分数阶预测电流控制下的超调最小,过渡时间最短,尤其是在抗负载扰动上的性能更佳.整数阶预测电流控制的性能虽然低于分数阶预测控制,但也有较好的控制性能.同时仿真结果验证了所提控制方法的可行性和有效性.     

高压电缆护层绝缘监测系统的研制与应用

分析了高压电缆线路护层绝缘状况与护层循环电流之间的关系,提出了监测护层循环电流变化情况可以有效监测高压电缆线路绝缘变化情况的论点。在理论分析和实测数据的基础上,提出了判断护层绝缘状况的判据。以上述理论为基础,研制了一套护层绝缘监测系统,安装在220KV电缆线路上,实现对电缆护层绝缘、电缆金属护层接地箱和接地电缆的在线监测。