关键词：超导限流器 ；电力系统 ；继电保护 ；配合
1超导限流器简介
超导限流器主要是基于超导体正常态和超导态的转变这一物理特性，以及其他辅助部件的配合，使得线路出现故障以后产生一个阻抗来达到限流作用。一旦故障线路开断或者消除故障后，超导限流器就会自动复位。超导限流器主要包括如下几个特点：①在正常情况下。超导限流器只呈现一个较小的阻抗或零阻抗，因而能够通过较大的电流。只有在发生短路故障的情况下才会呈现大阻抗的状态；②超导限流器能够自动触发，故障消除后还能够自动复位，另外，还具有触发、限流和检测的功能；③超导限流器的反应速度很快，能够达到毫秒级。由于超导限流器集触发、限流和检测功能于一身，是一种理想的故障限流装置，能够保障电力系统的安全稳定运行。目前超导限流器已经得到了广泛的发展。
2电力系统继电保护原理的简介
电力系统在运行中，可能出现各种故障和不正常运行状态。最常见也是最危险的故障是各种类型的短路，其中包括相间短路和接地短路。此外，还可能发生输电线断线，旋转电机、变压器同一相绕组的匝间短路等，以及由上述几种故障组合而成的复杂故障。 系统故障的发生，除自然条件因素外，一般都是由设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当引起的；因此，应提高设计和运行水平，并提高制造与安装质量，这样可以大大减少事故发生的几率。但不可能完全避免系统故障和不正常运行状态的发生，故障一旦发生，故障量将立即影响其它非故障设备，甚至引发新的故障。为防止系统事故扩大，保证非故障部分仍能可靠的供电，并维持电力系统运行的稳定性，要求迅速有选择性地切除故障元件。切除故障的时间有时要求短到十分之几秒到百分之几秒，显然，在这样短的时间内，由运行人员发现故障设备，并将其切除是不可能的。只有借助于安装在每一个电气设备上的自动装置，即继电保护装置，才能实现。 继电保护装置是指安装在被保护元件上，反应被保护元件故障或不正常运行状态并作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是： （1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，并保证其它无故障元件迅速恢复正常运行。 （2）反应电气元件不正常运行情况，并根据不正常运行情况的种类和电气元件维护条件，发出信号，由运行人员处理或自动进行调整。 （3）继电保护装置还可以和电力系统中其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。 按照应用于保护不同等级不同类型的电网，电力系统继电保护主要分为以下几类： 电网相间短路的电流电压保护 电网相间短路的方向电流保护 电网的接地保护 电网的距离保护 电网的差动、高频保护
3超导限流器与电力系统继电保护的有效配合
1）超导限流器与距离保护的配合。①应用超导限流器后对距离保护造成的影响。根据方向阻抗继电器（如图 1）的基本特性可以知道 ，圆内、外分别表示动作区和非动作区。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆发生故障的时候 ，超导限流器的直流侧由于 R 与 L 的投入 ，阻抗值可能会超过动作圆的最大范围 ，从而导致出现距离保护拒动的情况。因此 ，加入超导限流器后会在一定程度上降低保护灵敏度。
②解决方案。为了消除限流器对距离保护造成的影响 ，本文主要针对相间短路和对地短路故障 ，对距离保护的解决方案进行说明 ：根据实际情况分析 ，在稳态情况下限流器两端的电压不可能为零 ，因此可以设定一个门限值 Uth。通过比较限流器两端的电压 U 与 Uth就可以完成对超导限流器的状态判断 ；如果U ＞ Uth，那么限流器电阻和电感就会被串入到线路中 ，然后再根据相间故障和对地故障对阻抗值进行计算。由于超导限流器的阻抗时变性特点 ，需要首先分析限流器阻抗的特性 ，然后分析对继电保护的影响 ，这个过程非常复杂 ，而且和实际情况下的继保实现方式不符。因此 ，要把限流器的瞬态参数添加到继电保护器的电力模型中 ，然后通过对算法中的参数和计算方式进行修正 ，就能够有效消除限流器对距离保护造成的不良影响。另外 ，该过程对硬件装置的改动不大 ，只需要进行软件上的修改 ，因此实现起来非常方便 ，简单易行。
2）超导限流器与零序保护的配合。①应用超导限流器后对零序保护造成的影响。电力系统出现接地短路后 ，可以使用对称分量法把电压和电流分解成零序、正序和负序分量 ，它们的关系可以使用复合序网表示。而对于零序电流和电压的方向 ，一般将母线流向设为电流正向 ，将线路上大于地面的电压设为电压正向。通过分析可知 ，加入超导限流器后 ，会对原来的电力系统中的零序网络产生一定的影响 ，即故障期间限流电感和限流电阻都会周期性的投入。而各个超导限流器相互之间也无互感 ，导致限流器零序阻抗和正序相同。限流电阻和电感的投入都会在一定程度上降低测量零序电压和电流 ，从而显著缩短零序电流的保护范围和保护灵敏度 ，甚至发生故障后继电器出现拒动的现象。②解决方法。解决超导限流器和零序保护的思路主要是对保护算法进行改进 ，以消除限流器造成的影响 ，使加入限流器后的效果和不存在限流器时相同。在零序保护过程中 ，主要通过算法的改进保证零序电流不发生变化。处理方式如下。假设故障点零序电压用 u 表示 ，没有加入限流器的零序电流用 i1表示 ，而加入限流器后的零序电流用 i 表示 ，这样就可以得到 ：
其中 ，id表示加入和未加限流器时的零序电流差值 ，通过对（1）式求解可以求得 id，进而还原出不存在限流器时的零序电流 i1。上述算法在计算时需要将测得的零序电流恢复到不存在限流器时的值 ，因此计算过程相对复杂 ，无法满足继电保护的动作即时性要求。对于这个问题 ，我们根据零序保护的基本特点 ，采用分段保护的方式来恢复零序电压 ，这样能够有效消除限流器的影响。通过实际仿真发现 ，该方法能够保证保护范围内的继电保护动作的及时性和有效性 ，同时处理过程比较简单 ，实现起来也非常方便。
结束语
电力系统中的短路故障会对电气设备的正常运行造成很大的危害 ，设置导致电网系统的崩溃。因此 ，加强对超导限流技术的研究 ，对保证电力系统的安全稳定运行具有积极的意义。其中 ，最主要的研究方向就是超导限流装置和电力系统继电保护的协调运行问题 ，研究内容则分布在超导限流器与电力系统继电保护的相互作用和影响方面。本文针对上述内容进行了一些有针对性的讨论 ，希望能够对未来超导限流器的发展提供一定的帮助。
参考文献
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[3]周雪松，徐晓宁，马幼捷，等.超导故障限流器对继电保护的影响[J].中国电力，2007（03）.
论文作者:王嵩
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年15期
论文发表时间:2019/12/12
标签：超导论文; 故障论文; 电力系统论文; 电流论文; 阻抗论文; 继电保护论文; 电网论文; 《当代电力文化》2019年15期论文;