超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)配合問(wèn)題研究

崔東紅

摘 要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)發(fā)展用電和人們的生活用電需求不斷增加，這也造成了電網(wǎng)短路電流水平和電網(wǎng)短路容量不斷增長(zhǎng)。短路電流會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行產(chǎn)生直接的影響，因此，限流器成為解決這一問(wèn)題的有效方法。其中，超導(dǎo)限流器以其相應(yīng)快、損耗小的特點(diǎn)，成為最具有潛力的限流器設(shè)備。文章主要對(duì)超導(dǎo)限流器和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合問(wèn)題進(jìn)行了研究，從實(shí)際情況出發(fā)提出了解決問(wèn)題的新思路。

關(guān)鍵詞 超導(dǎo)限流器；電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；配合

中圖分類(lèi)號(hào)：TM712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0029-02

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)發(fā)展用電和人們的生活用電需求不斷增加，我國(guó)的電網(wǎng)容量不斷增長(zhǎng)，這在很大程度上增大了故障電流的水平。電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)短路故障會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行安全造成直接的威脅，嚴(yán)重影響到電力系統(tǒng)的供電可靠性和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)處理措施都存在這一定的缺陷，因此，相關(guān)專(zhuān)家提出了以超導(dǎo)技術(shù)為基礎(chǔ)的限流器技術(shù)。電力系統(tǒng)中超導(dǎo)限流器的應(yīng)用要以超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合為前提。本文正是針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，對(duì)超導(dǎo)限流器和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合問(wèn)題進(jìn)行了研究。

1 超導(dǎo)限流器簡(jiǎn)介

超導(dǎo)限流器主要是基于超導(dǎo)體正常態(tài)和超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)變這一物理特性，以及其他輔助部件的配合，使得線(xiàn)路出現(xiàn)故障以后產(chǎn)生一個(gè)阻抗來(lái)達(dá)到限流作用。一旦故障線(xiàn)路開(kāi)斷或者消除故障后，超導(dǎo)限流器就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。超導(dǎo)限流器主要包括如下幾個(gè)特點(diǎn)：①在正常情況下。超導(dǎo)限流器只呈現(xiàn)一個(gè)較小的阻抗或零阻抗，因而能夠通過(guò)較大的電流。只有在發(fā)生短路故障的情況下才會(huì)呈現(xiàn)大阻抗的狀態(tài)；②超導(dǎo)限流器能夠自動(dòng)觸發(fā)，故障消除后還能夠自動(dòng)復(fù)位，另外，還具有觸發(fā)、限流和檢測(cè)的功能；③超導(dǎo)限流器的反應(yīng)速度很快，能夠達(dá)到毫秒級(jí)。

由于超導(dǎo)限流器集觸發(fā)、限流和檢測(cè)功能于一身，是一種理想的故障限流裝置，能夠保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前超導(dǎo)限流器已經(jīng)得到了廣泛的發(fā)展。

2 超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的有效配合

電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)主要是指通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)中的故障狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)，并向斷路器發(fā)送信號(hào)進(jìn)行跳閘操作。超導(dǎo)限流器能夠通過(guò)輔助電路變換不同的阻抗?fàn)顟B(tài)，進(jìn)而對(duì)繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生作用。這里，我們主要從如下兩個(gè)方面對(duì)超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合問(wèn)題進(jìn)行探討。

圖1 方向阻抗繼電器的動(dòng)作圓

1）超導(dǎo)限流器與距離保護(hù)的配合。

①應(yīng)用超導(dǎo)限流器后對(duì)距離保護(hù)造成的影響。根據(jù)方向阻抗繼電器（如圖1）的基本特性可以知道，圓內(nèi)、外分別表示動(dòng)作區(qū)和非動(dòng)作區(qū)。

發(fā)生故障的時(shí)候，超導(dǎo)限流器的直流側(cè)由于R與L的投入，阻抗值可能會(huì)超過(guò)動(dòng)作圓的最大范圍，從而導(dǎo)致出現(xiàn)距離保護(hù)拒動(dòng)的情況。因此，加入超導(dǎo)限流器后會(huì)在一定程度上降低保護(hù)靈敏度。

②解決方案。為了消除限流器對(duì)距離保護(hù)造成的影響，本文主要針對(duì)相間短路和對(duì)地短路故障，對(duì)距離保護(hù)的解決方案進(jìn)行說(shuō)明：根據(jù)實(shí)際情況分析，在穩(wěn)態(tài)情況下限流器兩端的電壓不可能為零，因此可以設(shè)定一個(gè)門(mén)限值Uth。通過(guò)比較限流器兩端的電壓U與Uth就可以完成對(duì)超導(dǎo)限流器的狀態(tài)判斷；如果U>Uth，那么限流器電阻和電感就會(huì)被串入到線(xiàn)路中，然后再根據(jù)相間故障和對(duì)地故障對(duì)阻抗值進(jìn)行計(jì)算。

由于超導(dǎo)限流器的阻抗時(shí)變性特點(diǎn)，需要首先分析限流器阻抗的特性，然后分析對(duì)繼電保護(hù)的影響，這個(gè)過(guò)程非常復(fù)雜，而且和實(shí)際情況下的繼保實(shí)現(xiàn)方式不符。因此，要把限流器的瞬態(tài)參數(shù)添加到繼電保護(hù)器的電力模型中，然后通過(guò)對(duì)算法中的參數(shù)和計(jì)算方式進(jìn)行修正，就能夠有效消除限流器對(duì)距離保護(hù)造成的不良影響。另外，該過(guò)程對(duì)硬件裝置的改動(dòng)不大，只需要進(jìn)行軟件上的修改，因此實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常方便，簡(jiǎn)單易行。

2）超導(dǎo)限流器與零序保護(hù)的配合。

①應(yīng)用超導(dǎo)限流器后對(duì)零序保護(hù)造成的影響。電力系統(tǒng)出現(xiàn)接地短路后，可以使用對(duì)稱(chēng)分量法把電壓和電流分解成零序、正序和負(fù)序分量，它們的關(guān)系可以使用復(fù)合序網(wǎng)表示。而對(duì)于零序電流和電壓的方向，一般將母線(xiàn)流向設(shè)為電流正向，將線(xiàn)路上大于地面的電壓設(shè)為電壓正向。

通過(guò)分析可知，加入超導(dǎo)限流器后，會(huì)對(duì)原來(lái)的電力系統(tǒng)中的零序網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一定的影響，即故障期間限流電感和限流電阻都會(huì)周期性的投入。而各個(gè)超導(dǎo)限流器相互之間也無(wú)互感，導(dǎo)致限流器零序阻抗和正序相同。

限流電阻和電感的投入都會(huì)在一定程度上降低測(cè)量零序電壓和電流，從而顯著縮短零序電流的保護(hù)范圍和保護(hù)靈敏度，甚至發(fā)生故障后繼電器出現(xiàn)拒動(dòng)的現(xiàn)象。

②解決方法。解決超導(dǎo)限流器和零序保護(hù)的思路主要是對(duì)保護(hù)算法進(jìn)行改進(jìn)，以消除限流器造成的影響，使加入限流器后的效果和不存在限流器時(shí)相同。

在零序保護(hù)過(guò)程中，主要通過(guò)算法的改進(jìn)保證零序電流不發(fā)生變化。處理方式如下。

假設(shè)故障點(diǎn)零序電壓用u表示，沒(méi)有加入限流器的零序電流用i1表示，而加入限流器后的零序電流用i表示，這樣就可以得到：

（1）

（2）

上式相減可以得到：

（3）

其中，id表示加入和未加限流器時(shí)的零序電流差值，通過(guò)對(duì)（1）式求解可以求得id，進(jìn)而還原出不存在限流器時(shí)的零序電流i1。

上述算法在計(jì)算時(shí)需要將測(cè)得的零序電流恢復(fù)到不存在限流器時(shí)的值，因此計(jì)算過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，無(wú)法滿(mǎn)足繼電保護(hù)的動(dòng)作即時(shí)性要求。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們根據(jù)零序保護(hù)的基本特點(diǎn)，采用分段保護(hù)的方式來(lái)恢復(fù)零序電壓，這樣能夠有效消除限流器的影響。通過(guò)實(shí)際仿真發(fā)現(xiàn)，該方法能夠保證保護(hù)范圍內(nèi)的繼電保護(hù)動(dòng)作的及時(shí)性和有效性，同時(shí)處理過(guò)程比較簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也非常方便。

3 結(jié)論

電力系統(tǒng)中的短路故障會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行造成很大的危害，設(shè)置導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)的崩潰。因此，加強(qiáng)對(duì)超導(dǎo)限流技術(shù)的研究，對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有積極的意義。其中，最主要的研究方向就是超導(dǎo)限流裝置和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的協(xié)調(diào)運(yùn)行問(wèn)題，研究?jī)?nèi)容則分布在超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的相互作用和影響方面。本文針對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行了一些有針對(duì)性的討論，希望能夠?qū)ξ磥?lái)超導(dǎo)限流器的發(fā)展提供一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]葉鶯，肖立業(yè).超導(dǎo)故障限流器的應(yīng)用研究新進(jìn)展[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005（13）.

[2]張晚英，周有慶，趙偉明，等.新型混合型高溫超導(dǎo)限流器的仿真研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（03）.

[3]周雪松，徐曉寧，馬幼捷，等.超導(dǎo)故障限流器對(duì)繼電保護(hù)的影響[J].中國(guó)電力，2007（03）.endprint

摘 要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)發(fā)展用電和人們的生活用電需求不斷增加，這也造成了電網(wǎng)短路電流水平和電網(wǎng)短路容量不斷增長(zhǎng)。短路電流會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行產(chǎn)生直接的影響，因此，限流器成為解決這一問(wèn)題的有效方法。其中，超導(dǎo)限流器以其相應(yīng)快、損耗小的特點(diǎn)，成為最具有潛力的限流器設(shè)備。文章主要對(duì)超導(dǎo)限流器和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合問(wèn)題進(jìn)行了研究，從實(shí)際情況出發(fā)提出了解決問(wèn)題的新思路。

關(guān)鍵詞 超導(dǎo)限流器；電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；配合

中圖分類(lèi)號(hào)：TM712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0029-02

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)發(fā)展用電和人們的生活用電需求不斷增加，我國(guó)的電網(wǎng)容量不斷增長(zhǎng)，這在很大程度上增大了故障電流的水平。電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)短路故障會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行安全造成直接的威脅，嚴(yán)重影響到電力系統(tǒng)的供電可靠性和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)處理措施都存在這一定的缺陷，因此，相關(guān)專(zhuān)家提出了以超導(dǎo)技術(shù)為基礎(chǔ)的限流器技術(shù)。電力系統(tǒng)中超導(dǎo)限流器的應(yīng)用要以超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合為前提。本文正是針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，對(duì)超導(dǎo)限流器和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合問(wèn)題進(jìn)行了研究。

1 超導(dǎo)限流器簡(jiǎn)介

超導(dǎo)限流器主要是基于超導(dǎo)體正常態(tài)和超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)變這一物理特性，以及其他輔助部件的配合，使得線(xiàn)路出現(xiàn)故障以后產(chǎn)生一個(gè)阻抗來(lái)達(dá)到限流作用。一旦故障線(xiàn)路開(kāi)斷或者消除故障后，超導(dǎo)限流器就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。超導(dǎo)限流器主要包括如下幾個(gè)特點(diǎn)：①在正常情況下。超導(dǎo)限流器只呈現(xiàn)一個(gè)較小的阻抗或零阻抗，因而能夠通過(guò)較大的電流。只有在發(fā)生短路故障的情況下才會(huì)呈現(xiàn)大阻抗的狀態(tài)；②超導(dǎo)限流器能夠自動(dòng)觸發(fā)，故障消除后還能夠自動(dòng)復(fù)位，另外，還具有觸發(fā)、限流和檢測(cè)的功能；③超導(dǎo)限流器的反應(yīng)速度很快，能夠達(dá)到毫秒級(jí)。

由于超導(dǎo)限流器集觸發(fā)、限流和檢測(cè)功能于一身，是一種理想的故障限流裝置，能夠保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前超導(dǎo)限流器已經(jīng)得到了廣泛的發(fā)展。

2 超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的有效配合

電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)主要是指通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)中的故障狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)，并向斷路器發(fā)送信號(hào)進(jìn)行跳閘操作。超導(dǎo)限流器能夠通過(guò)輔助電路變換不同的阻抗?fàn)顟B(tài)，進(jìn)而對(duì)繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生作用。這里，我們主要從如下兩個(gè)方面對(duì)超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合問(wèn)題進(jìn)行探討。

圖1 方向阻抗繼電器的動(dòng)作圓

1）超導(dǎo)限流器與距離保護(hù)的配合。

①應(yīng)用超導(dǎo)限流器后對(duì)距離保護(hù)造成的影響。根據(jù)方向阻抗繼電器（如圖1）的基本特性可以知道，圓內(nèi)、外分別表示動(dòng)作區(qū)和非動(dòng)作區(qū)。

發(fā)生故障的時(shí)候，超導(dǎo)限流器的直流側(cè)由于R與L的投入，阻抗值可能會(huì)超過(guò)動(dòng)作圓的最大范圍，從而導(dǎo)致出現(xiàn)距離保護(hù)拒動(dòng)的情況。因此，加入超導(dǎo)限流器后會(huì)在一定程度上降低保護(hù)靈敏度。

②解決方案。為了消除限流器對(duì)距離保護(hù)造成的影響，本文主要針對(duì)相間短路和對(duì)地短路故障，對(duì)距離保護(hù)的解決方案進(jìn)行說(shuō)明：根據(jù)實(shí)際情況分析，在穩(wěn)態(tài)情況下限流器兩端的電壓不可能為零，因此可以設(shè)定一個(gè)門(mén)限值Uth。通過(guò)比較限流器兩端的電壓U與Uth就可以完成對(duì)超導(dǎo)限流器的狀態(tài)判斷；如果U>Uth，那么限流器電阻和電感就會(huì)被串入到線(xiàn)路中，然后再根據(jù)相間故障和對(duì)地故障對(duì)阻抗值進(jìn)行計(jì)算。

由于超導(dǎo)限流器的阻抗時(shí)變性特點(diǎn)，需要首先分析限流器阻抗的特性，然后分析對(duì)繼電保護(hù)的影響，這個(gè)過(guò)程非常復(fù)雜，而且和實(shí)際情況下的繼保實(shí)現(xiàn)方式不符。因此，要把限流器的瞬態(tài)參數(shù)添加到繼電保護(hù)器的電力模型中，然后通過(guò)對(duì)算法中的參數(shù)和計(jì)算方式進(jìn)行修正，就能夠有效消除限流器對(duì)距離保護(hù)造成的不良影響。另外，該過(guò)程對(duì)硬件裝置的改動(dòng)不大，只需要進(jìn)行軟件上的修改，因此實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常方便，簡(jiǎn)單易行。

2）超導(dǎo)限流器與零序保護(hù)的配合。

①應(yīng)用超導(dǎo)限流器后對(duì)零序保護(hù)造成的影響。電力系統(tǒng)出現(xiàn)接地短路后，可以使用對(duì)稱(chēng)分量法把電壓和電流分解成零序、正序和負(fù)序分量，它們的關(guān)系可以使用復(fù)合序網(wǎng)表示。而對(duì)于零序電流和電壓的方向，一般將母線(xiàn)流向設(shè)為電流正向，將線(xiàn)路上大于地面的電壓設(shè)為電壓正向。

通過(guò)分析可知，加入超導(dǎo)限流器后，會(huì)對(duì)原來(lái)的電力系統(tǒng)中的零序網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一定的影響，即故障期間限流電感和限流電阻都會(huì)周期性的投入。而各個(gè)超導(dǎo)限流器相互之間也無(wú)互感，導(dǎo)致限流器零序阻抗和正序相同。

限流電阻和電感的投入都會(huì)在一定程度上降低測(cè)量零序電壓和電流，從而顯著縮短零序電流的保護(hù)范圍和保護(hù)靈敏度，甚至發(fā)生故障后繼電器出現(xiàn)拒動(dòng)的現(xiàn)象。

②解決方法。解決超導(dǎo)限流器和零序保護(hù)的思路主要是對(duì)保護(hù)算法進(jìn)行改進(jìn)，以消除限流器造成的影響，使加入限流器后的效果和不存在限流器時(shí)相同。

在零序保護(hù)過(guò)程中，主要通過(guò)算法的改進(jìn)保證零序電流不發(fā)生變化。處理方式如下。

假設(shè)故障點(diǎn)零序電壓用u表示，沒(méi)有加入限流器的零序電流用i1表示，而加入限流器后的零序電流用i表示，這樣就可以得到：

（1）

（2）

上式相減可以得到：

（3）

其中，id表示加入和未加限流器時(shí)的零序電流差值，通過(guò)對(duì)（1）式求解可以求得id，進(jìn)而還原出不存在限流器時(shí)的零序電流i1。

上述算法在計(jì)算時(shí)需要將測(cè)得的零序電流恢復(fù)到不存在限流器時(shí)的值，因此計(jì)算過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，無(wú)法滿(mǎn)足繼電保護(hù)的動(dòng)作即時(shí)性要求。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們根據(jù)零序保護(hù)的基本特點(diǎn)，采用分段保護(hù)的方式來(lái)恢復(fù)零序電壓，這樣能夠有效消除限流器的影響。通過(guò)實(shí)際仿真發(fā)現(xiàn)，該方法能夠保證保護(hù)范圍內(nèi)的繼電保護(hù)動(dòng)作的及時(shí)性和有效性，同時(shí)處理過(guò)程比較簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也非常方便。

3 結(jié)論

電力系統(tǒng)中的短路故障會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行造成很大的危害，設(shè)置導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)的崩潰。因此，加強(qiáng)對(duì)超導(dǎo)限流技術(shù)的研究，對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有積極的意義。其中，最主要的研究方向就是超導(dǎo)限流裝置和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的協(xié)調(diào)運(yùn)行問(wèn)題，研究?jī)?nèi)容則分布在超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的相互作用和影響方面。本文針對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行了一些有針對(duì)性的討論，希望能夠?qū)ξ磥?lái)超導(dǎo)限流器的發(fā)展提供一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]葉鶯，肖立業(yè).超導(dǎo)故障限流器的應(yīng)用研究新進(jìn)展[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005（13）.

[2]張晚英，周有慶，趙偉明，等.新型混合型高溫超導(dǎo)限流器的仿真研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（03）.

[3]周雪松，徐曉寧，馬幼捷，等.超導(dǎo)故障限流器對(duì)繼電保護(hù)的影響[J].中國(guó)電力，2007（03）.endprint

摘 要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)發(fā)展用電和人們的生活用電需求不斷增加，這也造成了電網(wǎng)短路電流水平和電網(wǎng)短路容量不斷增長(zhǎng)。短路電流會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行產(chǎn)生直接的影響，因此，限流器成為解決這一問(wèn)題的有效方法。其中，超導(dǎo)限流器以其相應(yīng)快、損耗小的特點(diǎn)，成為最具有潛力的限流器設(shè)備。文章主要對(duì)超導(dǎo)限流器和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合問(wèn)題進(jìn)行了研究，從實(shí)際情況出發(fā)提出了解決問(wèn)題的新思路。

關(guān)鍵詞 超導(dǎo)限流器；電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；配合

中圖分類(lèi)號(hào)：TM712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0029-02

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)發(fā)展用電和人們的生活用電需求不斷增加，我國(guó)的電網(wǎng)容量不斷增長(zhǎng)，這在很大程度上增大了故障電流的水平。電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)短路故障會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行安全造成直接的威脅，嚴(yán)重影響到電力系統(tǒng)的供電可靠性和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)處理措施都存在這一定的缺陷，因此，相關(guān)專(zhuān)家提出了以超導(dǎo)技術(shù)為基礎(chǔ)的限流器技術(shù)。電力系統(tǒng)中超導(dǎo)限流器的應(yīng)用要以超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合為前提。本文正是針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，對(duì)超導(dǎo)限流器和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合問(wèn)題進(jìn)行了研究。

1 超導(dǎo)限流器簡(jiǎn)介

超導(dǎo)限流器主要是基于超導(dǎo)體正常態(tài)和超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)變這一物理特性，以及其他輔助部件的配合，使得線(xiàn)路出現(xiàn)故障以后產(chǎn)生一個(gè)阻抗來(lái)達(dá)到限流作用。一旦故障線(xiàn)路開(kāi)斷或者消除故障后，超導(dǎo)限流器就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。超導(dǎo)限流器主要包括如下幾個(gè)特點(diǎn)：①在正常情況下。超導(dǎo)限流器只呈現(xiàn)一個(gè)較小的阻抗或零阻抗，因而能夠通過(guò)較大的電流。只有在發(fā)生短路故障的情況下才會(huì)呈現(xiàn)大阻抗的狀態(tài)；②超導(dǎo)限流器能夠自動(dòng)觸發(fā)，故障消除后還能夠自動(dòng)復(fù)位，另外，還具有觸發(fā)、限流和檢測(cè)的功能；③超導(dǎo)限流器的反應(yīng)速度很快，能夠達(dá)到毫秒級(jí)。

由于超導(dǎo)限流器集觸發(fā)、限流和檢測(cè)功能于一身，是一種理想的故障限流裝置，能夠保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前超導(dǎo)限流器已經(jīng)得到了廣泛的發(fā)展。

2 超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的有效配合

電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)主要是指通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)中的故障狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)，并向斷路器發(fā)送信號(hào)進(jìn)行跳閘操作。超導(dǎo)限流器能夠通過(guò)輔助電路變換不同的阻抗?fàn)顟B(tài)，進(jìn)而對(duì)繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生作用。這里，我們主要從如下兩個(gè)方面對(duì)超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合問(wèn)題進(jìn)行探討。

圖1 方向阻抗繼電器的動(dòng)作圓

1）超導(dǎo)限流器與距離保護(hù)的配合。

①應(yīng)用超導(dǎo)限流器后對(duì)距離保護(hù)造成的影響。根據(jù)方向阻抗繼電器（如圖1）的基本特性可以知道，圓內(nèi)、外分別表示動(dòng)作區(qū)和非動(dòng)作區(qū)。

發(fā)生故障的時(shí)候，超導(dǎo)限流器的直流側(cè)由于R與L的投入，阻抗值可能會(huì)超過(guò)動(dòng)作圓的最大范圍，從而導(dǎo)致出現(xiàn)距離保護(hù)拒動(dòng)的情況。因此，加入超導(dǎo)限流器后會(huì)在一定程度上降低保護(hù)靈敏度。

②解決方案。為了消除限流器對(duì)距離保護(hù)造成的影響，本文主要針對(duì)相間短路和對(duì)地短路故障，對(duì)距離保護(hù)的解決方案進(jìn)行說(shuō)明：根據(jù)實(shí)際情況分析，在穩(wěn)態(tài)情況下限流器兩端的電壓不可能為零，因此可以設(shè)定一個(gè)門(mén)限值Uth。通過(guò)比較限流器兩端的電壓U與Uth就可以完成對(duì)超導(dǎo)限流器的狀態(tài)判斷；如果U>Uth，那么限流器電阻和電感就會(huì)被串入到線(xiàn)路中，然后再根據(jù)相間故障和對(duì)地故障對(duì)阻抗值進(jìn)行計(jì)算。

由于超導(dǎo)限流器的阻抗時(shí)變性特點(diǎn)，需要首先分析限流器阻抗的特性，然后分析對(duì)繼電保護(hù)的影響，這個(gè)過(guò)程非常復(fù)雜，而且和實(shí)際情況下的繼保實(shí)現(xiàn)方式不符。因此，要把限流器的瞬態(tài)參數(shù)添加到繼電保護(hù)器的電力模型中，然后通過(guò)對(duì)算法中的參數(shù)和計(jì)算方式進(jìn)行修正，就能夠有效消除限流器對(duì)距離保護(hù)造成的不良影響。另外，該過(guò)程對(duì)硬件裝置的改動(dòng)不大，只需要進(jìn)行軟件上的修改，因此實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常方便，簡(jiǎn)單易行。

2）超導(dǎo)限流器與零序保護(hù)的配合。

①應(yīng)用超導(dǎo)限流器后對(duì)零序保護(hù)造成的影響。電力系統(tǒng)出現(xiàn)接地短路后，可以使用對(duì)稱(chēng)分量法把電壓和電流分解成零序、正序和負(fù)序分量，它們的關(guān)系可以使用復(fù)合序網(wǎng)表示。而對(duì)于零序電流和電壓的方向，一般將母線(xiàn)流向設(shè)為電流正向，將線(xiàn)路上大于地面的電壓設(shè)為電壓正向。

通過(guò)分析可知，加入超導(dǎo)限流器后，會(huì)對(duì)原來(lái)的電力系統(tǒng)中的零序網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一定的影響，即故障期間限流電感和限流電阻都會(huì)周期性的投入。而各個(gè)超導(dǎo)限流器相互之間也無(wú)互感，導(dǎo)致限流器零序阻抗和正序相同。

限流電阻和電感的投入都會(huì)在一定程度上降低測(cè)量零序電壓和電流，從而顯著縮短零序電流的保護(hù)范圍和保護(hù)靈敏度，甚至發(fā)生故障后繼電器出現(xiàn)拒動(dòng)的現(xiàn)象。

②解決方法。解決超導(dǎo)限流器和零序保護(hù)的思路主要是對(duì)保護(hù)算法進(jìn)行改進(jìn)，以消除限流器造成的影響，使加入限流器后的效果和不存在限流器時(shí)相同。

在零序保護(hù)過(guò)程中，主要通過(guò)算法的改進(jìn)保證零序電流不發(fā)生變化。處理方式如下。

假設(shè)故障點(diǎn)零序電壓用u表示，沒(méi)有加入限流器的零序電流用i1表示，而加入限流器后的零序電流用i表示，這樣就可以得到：

（1）

（2）

上式相減可以得到：

（3）

其中，id表示加入和未加限流器時(shí)的零序電流差值，通過(guò)對(duì)（1）式求解可以求得id，進(jìn)而還原出不存在限流器時(shí)的零序電流i1。

上述算法在計(jì)算時(shí)需要將測(cè)得的零序電流恢復(fù)到不存在限流器時(shí)的值，因此計(jì)算過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，無(wú)法滿(mǎn)足繼電保護(hù)的動(dòng)作即時(shí)性要求。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們根據(jù)零序保護(hù)的基本特點(diǎn)，采用分段保護(hù)的方式來(lái)恢復(fù)零序電壓，這樣能夠有效消除限流器的影響。通過(guò)實(shí)際仿真發(fā)現(xiàn)，該方法能夠保證保護(hù)范圍內(nèi)的繼電保護(hù)動(dòng)作的及時(shí)性和有效性，同時(shí)處理過(guò)程比較簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也非常方便。

3 結(jié)論

電力系統(tǒng)中的短路故障會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行造成很大的危害，設(shè)置導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)的崩潰。因此，加強(qiáng)對(duì)超導(dǎo)限流技術(shù)的研究，對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有積極的意義。其中，最主要的研究方向就是超導(dǎo)限流裝置和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的協(xié)調(diào)運(yùn)行問(wèn)題，研究?jī)?nèi)容則分布在超導(dǎo)限流器與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的相互作用和影響方面。本文針對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行了一些有針對(duì)性的討論，希望能夠?qū)ξ磥?lái)超導(dǎo)限流器的發(fā)展提供一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]葉鶯，肖立業(yè).超導(dǎo)故障限流器的應(yīng)用研究新進(jìn)展[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005（13）.

[2]張晚英，周有慶，趙偉明，等.新型混合型高溫超導(dǎo)限流器的仿真研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（03）.

[3]周雪松，徐曉寧，馬幼捷，等.超導(dǎo)故障限流器對(duì)繼電保護(hù)的影響[J].中國(guó)電力，2007（03）.endprint