宁政[1]2004年在《高温超导电缆监测系统的研究》文中认为随着高温超导材料及相关技术的不断进步，高温超导电缆逐渐从实验室走向实际并网运行。为保证高温超导电缆的安全可靠和稳定运行，对于示范性高温超导电缆系统的运行状态进行良好的监控是必要的。 论文综合分析了高温超导电缆在交、直流通电试验中电流、电压，及其所处的低温(液氮温区)环境下温度、压力、流量等物理参数的监测方法，设计并试验研究了10 m长 1.5 kA／10.5 kV叁相高温超导电缆系统的监测系统。高温超导电缆监测系统采用FieldPoint(FP)模块化分布式I／O系统和数字电压表，通过串口或者GPIB PCI板卡与计算机连接，使用LabVIEW软件开发监测程序，实现测量数据的采集、显示、控制和存储，可以在高温超导电缆的预冷、直流性能试验、额定交流长时间通电运行中对相关参数进行监测。监测系统能够实时监测高温超导电缆中超导体的温度变化和循环冷却液氮的压力变化，能够监测高温超导电缆各相的通电电流和超导体上的电压，能够完成高温超导电缆的接头电阻和交流损耗的测量。试验获得的测量数据和试验结果为研究高温超导电缆性能与相关物理参数变化的关系、高温超导电缆运行的最优条件奠定了一定的基础。 同时，论文分析了高电压下温度测量的解决方法，提出采用基于测温电阻Pt100测温、光纤传输信号并隔离高电压的温度测量技术，该技术可以兼容现有的10 m长 1.5 kA／10.5 kV叁相高温超导电缆的监测系统，并且为高电压下其它参数的测量提供了一种可行性方案。
董大磊[2]2014年在《高温超导电缆监测与保护系统的研究》文中指出近年来,电力系统规模不断扩大,传输容量大幅提高,对电力系统的安全运行提出了新的更高的要求。随着高温超导技术的不断发展,高温超导电力装置在电力系统中的应用将会越来越广泛,其中,由于高温超导电缆具有传输容量大、运行损耗低、占地空间紧凑、对环境污染小等显着优势,超导电缆输电技术极有可能率先在电力系统中实现大规模的工程应用。超导体只有满足特定条件才呈现出超导态,一旦任意一个特征参量超出其临界值,超导体将会产生很高的电阻,即失超现象。高温超导电缆失超故障的检测和保护是超导电缆实用化过程中需要亟需解决的关键技术难题之一。引起超导体失超故障的机理复杂,涉及到的问题很多,其中,由过电流引起的失超故障对超导电缆的安全运行影响最为严重,是超导电缆失超保护研究的重点和难点。目前国内外应用于超导体失超检测的方法主要有基于温度、压力、流量等非电气量参数,这些方法存在的突出问题是非电气量信号变化缓慢,难以及时有效地反映出故障情况,当流过超导电缆过电流较大时,由失超产生的焦耳热将使超导电缆运行温度急剧上升,严重情况下会造成超导电缆不可恢复的损坏。针对上述问题,本文首先分析了可能应用于超导电缆失超故障检测的电气量方法,并进行了适当的改进。通过建立超导电缆矩阵方程,对不同类型的失超故障进行了仿真分析,比较各失超检测方法的有效性。高温超导电缆通流能力强,输送容量大,为了保证电力系统的稳定运行,不易频繁地将其从电力系统中切除。本文提出了基于不同电流水平的分层式失超保护方案。最后,本文介绍了高温超导电缆监测系统总体实现方案,在LabVIEW开发环境下,编写了监测系统程序,实现对各监测参量的采集、处理、显示以及数据库保存等功能,并通过超导带材特性试验对该监测系统部分功能进行了试验验证。
徐妍[3]2015年在《智能电网环境下电力系统保护新技术的研究与探讨》文中研究表明随着我国智能电网的飞速发展,新设备和新技术的应用日新月异。超导限流器、超导电缆作为新设备的标杆在国家电网已有了示范应用,在稳态运行时能有效提高电网运行的经济性,在故障时能降低短路容量提高电网运行的安全性。分布式电源作为可再生能源重要的应用途径目前处于全面建设阶段,促进了低碳电力系统的发展。高级量测技术是智能电网的基础技术,其中光纤传感技术具有抗电磁干扰能力强、损耗低、传输频带范围宽等优点,在电力系统信息测量领域取得了比较好的应用效果。通信技术是智能电网的基础,我国具有完全自主知识产权的北斗卫星导航通信系统,可以在农村电力系统信息监控、电力线路巡监系统等领域具有良好的应用前景。智能电网环境下新设备和新技术的应用对电网运行提出了新的挑战。电力系统继电保护是电力系统安全运行的重要保障。超导限流器、超导电缆作为智能电网应用的新设备,在给电网运行带来优点的同时,也对电力系统常规继电保护产生了重要影响,比如由于超导电缆的特殊电气特性导致保护误动和拒动。分布式能源接入配电网是绿色能源的主要应用形式,使得配电网成为多源配电网,原有的配电网电流保护和距离保护已经不能适应多源配电网安全运行要求,需要寻求新的解决手段。光纤传感新技术需要适应和满足电力系统设备保护所需信息的特殊性,比如抗干扰能力强、测量精度高、实时性要求高等特点。北斗卫星导航新技术信息传送能力不够强,而电力系统保护和监测需要大量信息,如何将两者特性进行有效融合,是北斗在电力系统应用需要解决的重要问题。论文以智能电网环境下新设备和新技术的应用为背景,以电力系统保护为关键点,开展了以下研究工作：1、针对超导限流器、超导电缆新设备,研究了新设备投入电网运行时对电流保护的影响,并提出了可行的整定配置方法。论文首先从理论角度讨论了超导电缆和超导限流器在分别投入到线路对叁段式电流保护和零序电流保护的影响；然后在超导电缆和超导限流器联合投入后分析了对叁段式电流保护的影响,得到一般情况下限时速断保护需要重新整定、定时限过电流保护影响很小的结论,并研究了叁段式电流整定方法。随后又分析了对于零序电流保护的影响,发现联合投入后改变了线路零序网络结构,使得零序电流保护的Ⅰ段、Ⅱ段保护的保护范围减少,需要对其动作整定值重新整定,并研究了零序电流保护整定方法。2、针对超导限流器、超导电缆联合投入,研究了其对距离保护的影响,并提出了可行的整定配置方法。论文首先对于叁段式距离保护发现由于超导电缆的单位电容较大,超导限流器其电阻较大,其阻抗特性与常规线路的阻抗特性不同,会导致距离Ⅰ段、Ⅱ段保护的保护范围缩小引起保护拒动,并研究了叁段式距离整定方法。然后对于工频变化量距离保护发现设备联合投入后,当线路发生正向故障时会导致保护范围变小引起保护拒动,当发生反向故障时,由于超导电缆的容性电抗相对于感性阻抗要大得多导致电流反向,引起保护误动。并从超导电缆长度选取和整定值配置两个角度提出了解决方案。3、针对分布式新能源,研究了分布式电源接入配网后对电流保护的影响,结合超导限流器的应用,研究了应用超导限流器有效减轻分布式电源接入的不利影响,提出了超导限流器和电流整定协调解决方案,并确定了分布式能源的最大允许接入容量。首先论文针对反时限电流保护,将超导限流器装置应用于配电网络,在分析分布式电源接入对反时限保护的影响机制的基础上,所提出的超导限流器的最小参数配置解决了配电网反时限保护的协调问题。然后针对叁段式电流保护,提出选取超导限流器常导状态(故障)下阻抗及修改保护定值的方法,在考虑系统和分布式电源运行方式变化的前提下,很好地保证了保护的选择性。针对分布式电源接入的准入容量分析和研究,发现应用超导限流器可以有效提高DG的准入容量,并且分布式电源的接入位置不同会对接入超导限流器之后的准入容量产生较大的影响。4、针对光纤传感新技术,提出了一种基于分布式光纤传感技术的变压器绕组变形监测方法。论文首先根据光的电磁波动理论,从理论上分析了光纤弯曲传感器的工作原理。然后根据光的波动理论根据实验来证实了光时域反射(OTDR)传感系统的可行性。分析了通过分析光接收机接受到的光功率信号的大小与时间来判断变压器绕组的变形及变形发生的位置的精度。通过实验系统,发现论文所提方法可以实时监测到变压器绕组轻微机械变形量与变形发生的位置,具有的灵敏度高、抗电磁干扰、绝缘性好等优点,提高了变压器保护的可靠性。5、针对北斗卫星导航通信技术,分析了北斗通信系统应用于电力系统常规信道破坏时作为通信系统第叁道防线的可行性,并解决了故障过程中北斗信息通道有限导致的电力系统保护信息选择和排队等问题,提高了电力系统保护信息传输通道的安全性。论文首先对北斗导航通信系统进行详细的介绍,并对北斗通信与光纤通信等其他通信信道进行比较,分析了北斗通信系统应用于电力系统常规信道破坏时作为通信系统第叁道防线的可行性。然后分析应用过程中需要克服的单次通信数据量小、通信时间间隔大、没有可靠的数据传输机制等问题,并提出了可行的解决方案。随后针对故障过程中北斗信息通道有限而故障信息需要集中发生而产生的排队延时问题,构建了优先级队列的算法解决了并行数据接收的问题。最后针对故障信息同时大量输送问题,定义了保护重要性指标和优先级,保障了电网继电保护信息等实时性要求高的数据的接收问题。
吴松[4]2013年在《适用于数字化变电站的超导电缆在线监测与管理系统的研究》文中进行了进一步梳理高温超导电缆与传统电缆相比具有传输容量大、损耗小、无污染等显着优点。随着高温超导材料和低温制冷技术的迅速发展，高温超导电缆已逐步由工业试运行向商业化应用方向推进，并成为21世纪最具发展潜力的新型输电技术。高温超导电缆在线监测与管理系统是保证高温超导电缆运行安全的重要一环。本文结合数字化变电站二次系统的技术特点和应用要求，重点围绕适用于数字化变电站的高温超导电缆在线监测与管理系统开展研究工作。与传统变电站相比，数字化变电站监测系统的构建模式和实现技术均发生了显着变化。论文根据超导电缆的结构和运行特点，详细分析了在线监测与管理系统的功能需求，并结合数字化变电站的技术要求，对过程层、间隔层和站控层的信息流进行了分析和归纳，在此基础上，完成了在线监测与管理系统整体架构的设计。数字化变电站二次系统的开发需符合IEC61850的标准规范。由于高温超导电缆结构复杂，且配置有制冷辅助系统，其运行状态的在线检测量大，并涉及温度、压力、流量等诸多非电气量参数。论文在对IEC61850标准进行研究分析的基础上，提出了基于SCL的超导电缆线监测与管理系统的统一建模方法，并以超导电缆测控装置为例，给出了遵循IEC61850标准的建模过程和各分层信息模型。由于符合数字化变电站标准的底层软件程序开发工作量大，为了提高研发效率和质量，超导电缆在线监测与管理系统采用基于现有成熟平台进行二次开发的研发模式。站控层监控系统以现有成熟的数字化变电站监控平台为基础，根据超导电缆应用要求进行二次开发。论文在对监控系统软件需求进行分析的基础上，完成了各监控界面和功能模块软件的设计。在测控单元开发方面，根据现有硬件平台的特点和超导电缆在线检测的功能要求，进行了应用程序的设计和开发。文中介绍了测控装置的程序流程和所采用的基本算法。高温超导电缆在线监测与管理系统开发完成后，进行了全面的单装置及系统测试，论文介绍了测试的主要内容和试验结果。测试情况表明，系统功能齐全，硬件运行可靠，各项指标均达到设计要求。论文最后对全文进行了总结，并对下一步的研究工作进行了展望。
马学良[5]2014年在《超导电缆线路系统设计与应用研究》文中认为高温超导电缆具有传输容量大、损耗小、灵活性高、占地空间小、无污染等显着优点,是解决电能传输“瓶颈”的较好选择。采用超导电缆技术,不仅可以大大提高电网的输送容量,降低电网的损耗,而且还可以降低电压等级,提高电网的安全性,降低电网的占地面积和电网的造价及改造成本。因此,实施超导电缆试验段工程,进行相关的应用研究,具有重要的现实意义和长远意义。本文针对高温超导电缆的各个主要部件/系统的设计内容和设计方法开展了研究工作,建立了超导电缆本体的数学模型,计算了超导电缆本体的电磁参数,并对电缆本体的结构参数进行了优化；对超导电缆终端中,电流引线和电流引线绝缘的设计进行了重点研究；对闭环、开环和组合式叁种基本结构类型的超导电缆制冷系统的特点进行了分析。在以上工作开展的基础上,对相关内容进行总结梳理,总结出了高温超导电缆系统各部件设计重点。本文提出了超导试验工程段的具体设计方案,建设了一个无T接支路的完整输电工程,电压等级110kV,电缆长度1km,额定电流3kA,超导材料采用第二代高温超导材料,电缆结构采用冷绝缘结构。确定了超导电缆终端型式,对户内站超导终端与GIS设备的连接方法进行了讨论。超导电缆敷设在电力隧道内,采用垂直排列,蛇形敷设。经过计算分析,确定了超导电缆两端直接接地的接地方式。并对工程运行的安全性进行了分析。由于国内外超导电缆尚无隧道敷设的经验,本文结合超导电缆的敷设和运行特点,讨论了超导电力隧道在试验工程中的必要性和可行性,确立了隧道的建设标准和原则。本文进行了超导电缆监控保护系统设计。分析了超导电缆的故障模式,确定了电缆运行中的电气量及非电气量监测对象；根据保护功能最大化配置原则和叁层式保护策略,采用了以多段式电流保护为主,以非电气量保护为辅的综合保护策略。
杨军[6]2006年在《高温超导电缆保护理论与技术研究》文中提出近年来随着我国国民经济的高速发展,电力需求急剧增长,特别是迅猛发展的大城市和城市密集居住地区,对电能输送提出了新的要求。现有输电线路传输容量已不能满足日益增长的负荷需求,线路损耗难以降低,输电通道占地面积大,已形成大容量电能传输的“瓶颈”。为解决这一难题,迫切需要新的传输导体来担此重任。超导技术和电力技术的结晶-具有零电阻特性的高温超导电缆具有传输容量大、损耗小、灵活性高、占地空间小、无污染等显着优点,是解决电能传输“瓶颈”的较好选择。高温超导电缆的继电保护与运行状态在线监测是保证超导电缆运行安全的重要手段,也是高温超导电缆实用化过程中需要重点解决的关键技术问题。因此,高温超导电缆保护理论与实现技术的研究具有十分重要的理论和现实意义。论文介绍了超导技术和高温超导线材的发展现状,阐述了高温超导电缆的技术特点及其在电力系统中的应用,针对高温超导电缆的研究现状进行了综述,并对高温超导电缆失超检测与保护、高温超导电缆继电保护技术和监控装置的发展状况进行了讨论,在此基础上阐明了本文研究解决的主要问题和工作方向。高温超导电缆在过电流、冷却系统故障、本体故障等各种异常运行工况下,其温度可能发生较大变化,进而危及超导电缆的正常运行。论文根据高温超导电缆的结构特点,建立了高温超导电缆本体温度分布计算模型,在不同边界条件下分析了其稳态和暂态的温度变化情况,为进一步研究高温超导电缆失超保护奠定了理论分析基础。高温超导电缆的失超保护是超导电缆实用化进程中需要解决的关键技术之一。产生超导失超现象的机理复杂,涉及到的问题很多,其中,短路电流引发的失超故障将对超导电缆的安全运行构成极大威胁,也是失超保护研究的难点。论文重点就短路电流与超导电缆温升之间的变化关系进行了深入的理论研究,提出了基于不同电流大小的高温超导电缆综合保护方案以及具体实现方法。上述研究为失超保护的工程应用奠定了坚实基础。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。论文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和实现方法,通过仿真计算,验证了所提方案的有效性。高温超导电缆的电气参数计算是进行保护配置方案分析的重要基础,对相关研究也具有重要的参考价值。论文以昆明普吉变电站高温超导电缆为例,对其主要电气参数电感和电容等进行了分析计算,并与现场实际测量值进行了对比校核,验证了计算方法的正确性。在此基础上,对高温超导电缆的短路暂态过程进行了仿真研究,并与常规电缆线路的故障暂态特性进行了分析比较。与架空线路和常规电力电缆相比,高温超导电缆电阻很小、分布电容较大,会对保护特性造成影响,在高温超导电缆保护配置中必须加以考虑。论文建立了基于分布参数的高温超导电缆线路模型,提出了高温超导电缆分相电流差动保护方案,讨论了将架空线路差动保护中的电流补偿方案直接应用于高温超导电缆的可行性,并对无电容电流补偿、电容电流半补偿、基于贝瑞隆模型等不同差动保护方案的动作性能进行了仿真分析。论文结合863项目-昆明普吉变电站高温超导电缆系统的工程实际,在国内首次研制了一套实用化的高温超导电缆监测与保护系统。迄今,该系统已投入现场运行一年多,取得了良好的运行效果。文中阐述了该系统的功能特点、硬件结构、保护策略和软件流程等技术环节。论文的最后,对全文进行了系统总结,并指出了下一步需要进行的工作。
吴磊[7]2013年在《基于IEC 61850的高温超导电缆保护装置研究》文中提出高温超导电缆具有传输容量大、损耗小、无污染等显着优点，为实现大容量电力的高效传输提供了一种新的解决方案。高温超导电缆保护是保证超导电缆运行安全的关键二次设备。在数字化变电站改造建设浪潮的推动下，研究适用于数字化变电站的高温超导电缆保护装置具有重要意义。论文以我国110kV冷绝缘高温超导电缆示范工程为依托，围绕基于IEC61850的高温超导电缆保护装置展开研发工作。论文结合高温超导电缆的技术特点，指明了其在解决快速增长的电力需求问题方面存在的巨大作用；在电力系统新技术不断发展的背景下，分析了高温超导电缆与数字化变电站相关技术的研究现状及发展。论文总结了高温超导电缆系统发生故障的主要原因，指出了实现高温超导电缆保护技术的重点在于对超导带材的性能分析和对故障电流冲击下的失超分析；在对分层保护、差流保护与沿线温度保护等原理进行研究的基础上，提出了适应于冷绝缘结构的高温超导电缆综合保护策略。论文根据数字化变电站的技术特点和应用要求，提出了基于IEC61850的高温超导电缆保护装置的总体设计方案。针对数字化变电站保护功能不依赖于同步信号的规范要求，提出了一种在外部同步信号失效时，根据点对点光纤的不同延迟进行插值同步的解决方案。为了适应与制冷系统的信息交互，提出了一种符合IEC61850标准的GOOSE网络传输非电气量的方法，即：只有心跳、无快速重发的GOOSE网络周期发布方法，满足工程应用要求。为了提高研发效率和质量，超导电缆保护装置利用现有硬件平台进行二次开发。论文根据硬件平台的技术特点和超导电缆保护装置的功能要求，进行了保护软件的设计和开发。文中介绍了软件系统的模块化设计方法、程序流程和主要保护算法。保护装置开发完成后，进行了保护装置的虚端子测试、网络报文测试及保护功能测试。文中介绍了主要测试内容和结果。测试情况表明，保护装置运行稳定，各项功能满足设计要求。
佚名[8]2006年在《75米高温超导电缆完成实用化研究》文中进行了进一步梳理从甘肃长通电缆科技股份有限公司获悉,由我国自主研制的叁相交流高温超导电缆——75米长10.5 kV/1.5 kA 叁相交流高温超导电缆,已投入配电网试验运行达7000小时,获得超导电缆试验运行大量实时数据,积累了运行经验,为今后更长距离更大容量高温超导电缆的研究开发打下坚实基础.高温超导电缆主要由电缆芯、维持电缆芯低温环境的低温容器、高电压绝缘、电缆终端、电缆低温系统及电缆监测系统等部分组成.研究人员采用商业化高温超导材料,自主研制了高温超导电缆的所有关键部件,并在超导电缆芯制备技术、高电压绝缘技术、终端技术、低温制冷技术、
李继春, 李妍, 夏芳敏, 曹雨军, 门建民[9]2017年在《高温超导电缆监测保护系统设计方案的研究》文中研究说明本文简要介绍了高温超导电缆监测保护系统的基本结构以及一些常用的上位机编程软件,重点阐述了高温超导电缆监测保护系统的设计原则与保护方案,并着重分析其功能需求,为完善高温超导电缆监测保护系统提供了参考依据。
蔡磊[10]2005年在《高温超导电缆监测与保护系统研制》文中研究表明随着电力系统规模的不断扩大,传输容量的不断提高,对电力系统的运行提出了新的更高要求。高温超导电力技术的不断进步,将为传统电力系统面临的难题带来新的解决方案,其中高温超导电缆将可能率先在电力系统中实现工程应用。为保证高温超导电缆的安全稳定运行,对高温超导电缆的运行提供监控和保护是非常必要的,其研究和开发具有重要的理论和现实意义。论文从我国第一条高温超导电缆挂网工程的技术要求和实际情况出发, 围绕高温超导电缆监测与保护系统展开研发工作。文中首先介绍了我国电力系统的发展状况,以及高温超导电缆的社会需求和技术优势,然后对国内外有关高温超导电缆的研究和应用现状以及存在的主要问题进行了分析和综述。高温超导电缆的失超检测和保护是超导电缆实用化过程中需要重点解决的关键技术问题之一。目前有关超导电缆的失超检测主要基于温度、压力、流速等非电气量参数,存在响应速度慢,难以对由于短路电流引发的失超故障进行有效保护的缺陷。针对上述问题,文中提出了一种基于超导电缆电流大小的叁层式保护策略。该方法综合利用了电气量和非电气量在失超检测中的各自优势,且实现方便,易于工程应用。以叁层式保护策略为基础,提出了一套完整的高温超导电缆监测与保护系统总体设计方案。文中系统介绍了总体方案的设计原则以及监测和保护功能的配置特点。由于超导电缆监测与保护系统功能丰富、数据处理和存储量较大,对硬件平台资源提出了更高要求。针对这一特点,系统采用了多CPU 并行工作的分层式硬件结构。文中介绍了硬件系统的基本构成以及主要模板的设计特点和工作原理。下层机和上层机软件根据功能需求和硬件平台的不同采用了不同的设计方法,以兼顾监测和保护的不同应用要求。除可完成各类保护功能外,还可实现运行参数的在线监测、稳态数据和故障数据的记录与分析等。论文详细介绍了上、下层机软件的基本算法、软件流程以及具体实现技术。高温超导电缆监测与保护系统开发完成后,进行了全面的静态模拟测试和现场挂
参考文献：
[1]. 高温超导电缆监测系统的研究[D]. 宁政. 中国科学院研究生院（电工研究所）. 2004
[2]. 高温超导电缆监测与保护系统的研究[D]. 董大磊. 北京交通大学. 2014
[3]. 智能电网环境下电力系统保护新技术的研究与探讨[D]. 徐妍. 东南大学. 2015
[4]. 适用于数字化变电站的超导电缆在线监测与管理系统的研究[D]. 吴松. 华中科技大学. 2013
[5]. 超导电缆线路系统设计与应用研究[D]. 马学良. 华北电力大学. 2014
[6]. 高温超导电缆保护理论与技术研究[D]. 杨军. 华中科技大学. 2006
[7]. 基于IEC 61850的高温超导电缆保护装置研究[D]. 吴磊. 华中科技大学. 2013
[8]. 75米高温超导电缆完成实用化研究[J]. 佚名. 物理通报. 2006
[9]. 高温超导电缆监测保护系统设计方案的研究[J]. 李继春, 李妍, 夏芳敏, 曹雨军, 门建民. 现代传输. 2017
[10]. 高温超导电缆监测与保护系统研制[D]. 蔡磊. 华中科技大学. 2005
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