电力系统中高温超导电缆系统的多状态可靠性确定方法
【专利摘要】本发明涉及一种电力系统中高温超导电缆系统的多状态可靠性确定方法，属于电力系统可靠性分析【技术领域】。本方法将高温超导电缆系统的工作状态根据运行功率进行划分为正常状态、降额状态和停运状态，分别提供了这三个状态发生概率的计算公式以及通过高温超导电缆的温度-持续时间曲线，以确定降额状态的运行功率的方法。本方法将电力系统调度周期对高温超导电缆系统在降额运行状态下维持时间与运行功率的需求与高温超导电缆系统自身的运行特性结合起来，既考虑了高温超导电缆系统的运行特性，又保证了可靠性分析过程的计算效率。
【专利说明】电力系统中高温超导电缆系统的多状态可靠性确定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力系统中高温超导电缆系统的多状态可靠性确定方法，属于电力系统可靠性分析【技术领域】。
【背景技术】
[0002]电力系统中的高温超导电缆是可在液氮沸点温度(77k)下表现超导性的电缆。与常规导体相比，高温超导体具有三大基本特性:零电阻性、迈斯纳效应和约瑟夫森效应。由于高温超导体的零电阻效应，高温超导电缆具有体积小、重量轻、损耗低和传输容量大的优点，可实现低损耗、高效率、大容量输电。高温超导电缆的正常工作还需要制冷系统、接口和继电保护器的配合，这四者共同构成了高温超导电缆系统。高温超导电缆系统潜在的经济效益引起了世界各地对其的关注；在美国、中国、日本、韩国、荷兰、俄罗斯等地区均建设了高温超导电缆系统的示范性工程，展开相关实验研究，使高温超导系统的商业化使用逐渐成为了可能。
[0003]除了与普通输电线路类似的正常工作和故障停运状态以外，高温超导电缆还存在一个特殊的状态，即失超态。温度、电流、磁场和压力值超导临界值均可以引起超导线路失超，而且四个变量之间存在耦合关系，若线路设计合理，在电力系统中主要考虑温度和电流两个变量的影响。在失超状态下，电缆中的高温超导材料恢复常温下的陶瓷导电特性，由电缆中原本起支撑作用的铜基进行导电。
[0004]目前，世界上还没有高温超导电缆可靠性方面的研究，因此不能定量评估含有高温超导电缆系统的电力系统的可靠性，不利于电力系统的规划、设计和运行。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种电力系统中高温超导电缆系统的多状态可靠性确定方法，以获取加入高温超导电缆系统后，对整个电力系统的可靠性的影响，从而对高温超导电缆系统的设计规划提出相应的要求，并方便含有高温超导电缆系统的电力系统运行过程中运行方式的制定和实行。
[0006]本发明提出的电力系统中高温超导电缆系统的多状态可靠性确定方法，包括以下步骤:
[0007](I)高温超导电缆系统包括高温超导电缆、制冷系统、接口和继电保护器四个部分，设定高温超导电缆系统中继电保护器处于可靠工作状态，将高温超导电缆系统的工作状态根据运行功率进行划分，高温超导电缆系统在额定功率下运行，为正常状态，正常状态下，高温超导电缆、制冷系统和接口正常运行，或制冷系统发生故障；超导系统在降额功率下运行，为降额状态，降额状态下，高温超导电缆的电流大于高温超导电缆的临界电流；超导系统在零功率下运行，为停运状态，停运状态下，接口发生故障，或高温超导电缆内部短路或断线；
[0008](2)设定接口发生的故障与高温超导电缆内部短路或断线之间相互独立，利用下式计算高温超导电缆系统停运状态发生的概率Ptl:
[0009]P0 = PT+PHTS-PT*PHTS
[0010]其中，Pt为接口发生故障的概率，通过对接口的老化失效试验得到，Phts为高温超导电缆内部短路或断线故障的概率，通过对高温超导电缆的老化失效试验得到；
[0011](3)当高温超导电缆系统所在电力系统的一条线路短路时，对高温超导电缆系统所在电力系统中的所有线路进行短路潮流计算，得到高温超导电缆系统的计算电流，将该计算电流与高温超导电缆的临界电流进行比较，若该计算电流大于或等于高温超导电缆的临界电流，则判定该短路线路引起高温超导电缆进入降额状态，若该计算电流小于高温超导电缆的临界电流，则判定该短路线路不影响高温超导电缆的运行状态，遍历高温超导电缆系统所在的电力系统中的所有线路，重复本步骤，得到电力系统中所有引起高温超导电缆系统进入降额状态的线路；
[0012](4)从电力系统的可靠性中心，获取所有引起高温超导电缆进入降额状态的线路发生短路的概率，并利用下式计算高温超导电缆系统降额状态发生的概率Pd:
[0013]
【权利要求】
1.一种电力系统中高温超导电缆系统的多状态可靠性确定方法，其特征在于该方法包括以下步骤: (1)高温超导电缆系统包括高温超导电缆、制冷系统、接口和继电保护器四个部分，设定高温超导电缆系统中继电保护器处于可靠工作状态，将高温超导电缆系统的工作状态根据运行功率进行划分，高温超导电缆系统在额定功率下运行，为正常状态，正常状态下，高温超导电缆、制冷系统和接口正常运行，或制冷系统发生故障；超导系统在降额功率下运行，为降额状态，降额状态下，高温超导电缆的电流大于高温超导电缆的临界电流；超导系统在零功率下运行，为停运状态，停运状态下，接口发生故障，或高温超导电缆内部短路或断线； (2)设定接口发生的故障与高温超导电缆内部短路或断线之间相互独立，利用下式计算高温超导电缆系统停运状态发生的概率Ptl:
Po — Pt+Phts_Pt*Phts 其中，Pt为接口发生故障的概率，通过对接口的老化失效试验得到，Phts为高温超导电缆内部短路或断线故障的概率，通过对高温超导电缆的老化失效试验得到； (3)当高温超导电缆系统所在电力系统的一条线路短路时，对高温超导电缆系统所在电力系统中的所有线路进行短路潮流计算，得到高温超导电缆系统的计算电流，将该计算电流与高温超导电缆的临界电流进行比较，若该计算电流大于或等于高温超导电缆的临界电流，则判定该短路线路引起高温超导电缆进入降额状态，若该计算电流小于高温超导电缆的临界电流，则判定该短路线路不影响高温超导电缆的运行状态，遍历高温超导电缆系统所在的电力系统中的所有线路，重复本步骤，得到电力系统中所有引起高温超导电缆系统进入降额状态的线路； (4)从电力系统的可靠性中心，获取所有引起高温超导电缆进入降额状态的线路发生短路的概率，并利用下式计算高温超导电缆系统降额状态发生的概率Pd:
【文档编号】G01R31/00GK103616578SQ201310535271
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】程林, 冯华, 田 浩, 高滨 申请人:清华大学