高温超导输电电缆过电流失超保护研究

摘要

在最近十多年的时间里,超导电力装置的研究取得了巨大进步.然而,超导电力装置的应用却带来一些新的问题,特别是在系统的大电流下,超导装置的失超是一个比较严重的问题,将直接危害到装置和系统的安全.但是现有的失超保护方法无法满足系统运行的要求.本课题是以高温超导输电电缆为例研究其在电力系统运行中的过电流失超保护,并提出了一种全新的保护策略.首先,从超导体已有的失超保护方法以及电力系统过电流保护方法出发,分析了高温超导输电电缆过电流失超保护中所面临的问题,提出了从过电流与温升的关系入手来探讨保护策略的思路.接着,分别对高温超导输电电缆在过电流情况下的本体温度分布以及过电流、温升和时间三者关系进行了分析计算.在计算过程中利用了有限差分的六点差分格式以及元体平衡法,并自行设计了计算程序,最后对计算结果进行了多角度的分析,为制定高温超导输电电缆的过电流失超保护策略奠定了理论基础.然后,在分析计算的基础上提出了一种全新的保护策略:

目录

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1绪论

1.1研究背景

1.2超导电力发展概况

1.3工作内容

2高温超导输电电缆的发展概况

2.1引言

2.2高温超导输电电缆的结构设计及其特点

2.3国内外发展状况

2.4高温超导电缆研究中的关键技术

2.5本章小结

3高温超导输电电缆过电流失超保护面临的问题

3.1超导态的临界值

3.2超导的稳定性

3.3超导磁体的失超保护方法

3.4目前应用在电力系统中的过电流保护

3.5高温超导输电电缆过电流失超保护问题

3.6本章小结

4高温超导电缆超导本体温度分布的计算与分析

4.1稳态温度分布

4.2暂态温度分布的分析

4.3计算程序设计

4.4计算参数的选取

4.5计算结果

4.6结论

4.7本章小结

5高温超导输电电缆的过电流保护策略及其实现

5.1过电流、时间和温升三者的关系

5.2高温超导输电电缆过电流保护策略

5.3温度上限的确定

5.4无时限保护电流值的整定

5.5反时限保护累积量的整定

5.6保护系统中相关软、硬件设计

5.7本章小结

6高温超导输电电缆其他保护思路

6.1距离保护法

6.2基于tgθ的失超监测

6.3本章小结

7全文总结及今后研究工作展望

致 谢

参考文献

附录Ⅰ攻读硕士学位期间发表论文目录

附录Ⅱ温度分布计算的相关程序代码

附录Ⅲ Linux下一种新的进程通信模式的相关程序代码