混合式超导限流装置、方法、电子设备及存储介质

本申请涉及超导限流器，特别涉及一种混合式超导限流装置、方法、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、随着我国柔性直流电网输电容量的不断扩大、短路容量急剧攀升，断路器开断能力不足已成为影响电网安全稳定运行的严重隐患，通常情况下可在电网中串联限流器解决上述问题，限流器在电网正常运行时显示低电阻，在电网发生短路线路电流增大到一定程度的时候，限流器电阻增大从而对短路电流进行限制；限流器可分为电抗器和超导限流器两类，随着城市负荷不断增长，系统短路容量不断增加，使用高阻抗变压器可以在一定程度上降低短路故障电流水平，但大电抗器串联在直流系统中会降低直流系统的动态响应性能；超导限流器由于超导材料在超导态的零电阻特性和大电流密度，在发生短路时，超导线圈在短路电流作用下自动失超产生大电阻限流，无需控制，且超导失超速度快于其他类型电力限流器。

2、目前，相关技术可通过将电抗器与超导绕组串联后与限流电阻并联限流，但由于存在较大电抗器，在直流系统中会显著降低直流系统的动态响应性能，其次，超导线圈长期失超限流，会使超导线圈的恢复速度慢，难以实现重合闸；此外，相关技术还可通过将快速开关与第一限流电阻并联后与超导限流电感线圈串联连接，再将该部分与第二限流电阻并联，但在系统正常运行时，直接采用超导材料绕制线圈所产生的磁场会降低超导带材的临界电流，增加带材使用量，成本增加，且超导线圈需要在短路过程中承担较大电压，对超导线圈绝缘要求较高，降低了整体限流器的稳定性。

3、综上所述，相关技术中的超导限流器仍存在限流阻抗有限，超导线圈失超后无法快速恢复，无法满足柔性直流系统自动重合闸要求，亟待解决。

技术实现思路

1、本申请提供一种混合式超导限流装置、方法、电子设备及存储介质，以解决相关技术中的超导限流器仍存在限流阻抗有限，超导线圈失超后无法快速恢复，无法满足柔性直流系统自动重合闸要求等问题。

2、本申请第一方面实施例提供一种混合式超导限流装置，包括：限流电抗模块，用于在电力系统发生短路故障时，以预设抑制策略抑制短路电流上升，并对所述短路电流进行转移；限流超导模块，用于在发生短路故障时，从超导态切换至高阻态，以对接收所述限流电抗模块的转移短路电流进行限制；恢复超导模块，用于根据所述短路电流和所述电力系统的实际负荷生成故障电流的开断指令，以进行多级故障限流和重合闸。

3、可选地，在本申请的一个实施例中，所述恢复超导模块包括：快速恢复超导线圈；限流电阻，用于在发生所述短路故障时，根据所述电力系统的实际负荷，以预设分流策略对所述短路电流进行分流，并在切除所述恢复超导模块后，继续对所述短路电流进行限流；快速开关，用于在所述故障限流时执行分闸操作，以增大限流阻抗，并在所述短路故障排除后，将所述快速恢复超导线圈接入电力系统主回路实现所述重合闸。

4、可选地，在本申请的一个实施例中，所述快速恢复超导线圈通过超导带材采用双绕饼式或螺管式无感绕制方式并联绕制组成。

5、可选地，在本申请的一个实施例中，所述快速恢复超导线圈材料为钇钡铜氧氧化物ybco或铋锶钙铜氧化物bscco。

6、可选地，在本申请的一个实施例中，所述快速开关包括快速斥力真空开关、快速斥力气体开关或直流负荷开关。

7、本申请第二方面实施例提供一种混合式超导限流方法，包括以下步骤：在电力系统发生短路故障时，基于限流电抗模块以预设抑制策略抑制短路电流上升，并对所述短路电流进行转移；通过限流超导模块接收所述电力系统的短路电流，并从超导态切换至高阻态，以对接收所述限流电抗模块的转移短路电流进行限制；利用恢复超导模块根据所述短路电流和所述电力系统的实际负荷生成故障电流的开断指令，以进行多级故障限流和重合闸。

8、可选地，在本申请的一个实施例中，所述利用所述恢复超导模块根据所述短路电流和所述电力系统的实际负荷生成所述故障电流的开断指令，以进行所述多级故障限流和重合闸，包括：在发生所述短路故障时，通过限流电阻根据所述电力系统的实际负荷，以预设分流策略对所述短路电流进行分流，并在切除所述恢复超导模块后，继续对所述短路电流进行限流；通过快速开关在所述故障限流时执行分闸操作，以增大限流阻抗，并在所述短路故障排除后，将快速恢复超导线圈接入电力系统主回路实现所述重合闸。

9、可选地，在本申请的一个实施例中，所述快速恢复超导线圈通过超导带材采用双绕饼式或螺管式无感绕制方式并联绕制组成。

10、可选地，在本申请的一个实施例中，所述快速恢复超导线圈材料为钇钡铜氧氧化物ybco或铋锶钙铜氧化物bscco。

11、可选地，在本申请的一个实施例中，所述快速开关包括快速斥力真空开关、快速斥力气体开关或直流负荷开关。

12、本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的混合式超导限流方法。

13、本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的混合式超导限流方法。

14、由此，本申请的实施例具有以下有益效果：

15、本申请的实施例通过包括限流电抗模块，用于在电力系统发生短路故障时，以预设抑制策略抑制短路电流上升，并对短路电流进行转移；限流超导模块，用于在发生短路故障时，从超导态切换至高阻态，以对接收限流电抗模块的转移短路电流进行限制；恢复超导模块，用于根据短路电流和电力系统的实际负荷生成故障电流的开断指令，以进行多级故障限流和重合闸。本申请在不增加超导带材成本和线圈长度等的前提下，通过快速开关改变拓扑电路结构，实现限流器阻抗增加多级限流，有效限制故障电流幅值，同时减小快速恢复超导模块的恢复时间实现重合闸。由此，解决了相关技术中的超导限流器仍存在限流阻抗有限，超导线圈失超后无法快速恢复，无法满足柔性直流系统自动重合闸要求等问题。

16、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种混合式超导限流装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述恢复超导模块包括：

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述快速恢复超导线圈通过超导带材采用双绕饼式或螺管式无感绕制方式并联绕制组成。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述快速恢复超导线圈材料为钇钡铜氧氧化物ybco或铋锶钙铜氧化物bscco。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述快速开关包括快速斥力真空开关、快速斥力气体开关或直流负荷开关。

6.一种混合式超导限流方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用所述恢复超导模块根据所述短路电流和所述电力系统的实际负荷生成所述故障电流的开断指令，以进行所述多级故障限流和重合闸，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述快速恢复超导线圈通过超导带材采用双绕饼式或螺管式无感绕制方式并联绕制组成。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述快速恢复超导线圈材料为钇钡铜氧氧化物ybco或铋锶钙铜氧化物bscco。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述快速开关包括快速斥力真空开关、快速斥力气体开关或直流负荷开关。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-5任一项所述的混合式超导限流方法。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的混合式超导限流方法。

技术总结
本申请涉及一种混合式超导限流装置、方法、电子设备及存储介质，其中，包括：限流电抗模块，用于在电力系统发生短路故障时，以预设抑制策略抑制短路电流上升，并对短路电流进行转移；限流超导模块，用于在发生短路故障时，从超导态切换至高阻态，以对接收限流电抗模块的转移短路电流进行限制；恢复超导模块，用于根据短路电流和电力系统的实际负荷生成故障电流的开断指令，以进行多级故障限流和重合闸。由此，解决了相关技术中的超导限流器仍存在限流阻抗有限，超导线圈失超后无法快速恢复，无法满足柔性直流系统自动重合闸要求等问题。

技术研发人员：蒋晓华,项彬,唐政全,黄伟灿,沈稚栋,张琦,王东宇,刘志远
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13