一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法技术

本发明专利技术公开了一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法，桥型耦合超导直流限流器包括超导线圈桥臂、偏置电压支路以及二极管桥臂；超导线圈桥臂分别与偏置电压支路以及二极管桥臂并联连接。本发明专利技术提供的一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法，在直流电网正常运行时，超导线圈桥臂呈现低阻抗，对电网压降无影响；在发生电流故障时，超导线圈桥臂产生的阻抗配合偏置电压支路的阻抗，从而使桥型耦合超导直流限流器整体产生高阻抗来限制短路电流上升率和水平，保证直流断路器按照电网的保护程序进行动作，具有良好的限流效果，在实际应用中具有指导意义。

A bridge coupled superconducting DC current limiter and its short circuit current limiting method

【技术实现步骤摘要】
一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法
本专利技术涉及电力保护
，尤其涉及一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法。
技术介绍
随着直流电网的发展，直流输配电具有传输容量大、线损低、可靠性高等优势，直流电网越来越受到国内外的重视。但由于分布式能源的大规模并入、直流负荷的日益增加、直流系统阻尼小等，导致直流系统发生短路故障时将产生数十倍故障电流，超出了目前的直流断路器开断水平，严重威胁直流系统设备及运行安全。因此，急需一种限流设备来降低短路故障电流水平。而超导直流限流器接入直流电网，具有正常运行“低阻抗”，故障时“高阻抗”的特点，可以限制短路电流上升率和后期故障电流水平，满足直流断路器开断容量需求，超导直流限流器配合断路器，能够快速有效切除短路电流，保护直流电网安全稳定运行，具有良好的工业应用前景。目前，研究较多的直流限流器为电阻型超导限流器，电阻型超导直流限流器主要依靠在短路时失超，产生大电阻来限制短路电流水平；其在应用时还具有很多明显的缺点：(1)在失超-恢复阶段，其恢复时间和短路电流水平、冲击时间和散热情况等有关，其失超恢复时间甚至可达几秒，对直流电网的应用产生影响；(2)在其故障响应以后，恢复直流电网供电，需要重新进行安全性评估；(3)其在失超时，所带来的机械应力增大、绝缘水平下降、过压、发热等问题，没有良好的解决方法；另外，有提出采用超导电感线圈直接接入电网，利用其故障时刻产生电感进行限流，但这种方法仍存在超导线圈失超问题。因此，对于失超带来的诸多问题没有得到良好解决。综上所述，现有技术中采用电阻型超导直流限流器来限制短路电流时，存在着限流效果差的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法，用于解决现有技术中采用电阻型超导直流限流器来限制短路电流时，存在着限流效果差的技术问题。本专利技术提供的一种桥型耦合超导直流限流器，包括超导线圈桥臂、偏置电压支路以及二极管桥臂；超导线圈桥臂分别与偏置电压支路以及二极管桥臂并联连接。优选的，超导线圈桥臂包括上桥臂以及下桥臂，上桥臂包括第一超导线圈、第一二极管、第二二极管以及第一电阻；第一二极管与第二二极管反向并联连接形成第一二极管组，第一超导线圈的一端、第一电阻的一端分别与第一二极管组串联连接；下桥臂包括第二超导线圈、第三极管、第四二极管以及第二电阻；第三二极管与第四二极管反向并联连接形成第二二极管组，第二超导线圈的一端、第二电阻的一端分别与第二二极管组串联连接，第一超导线圈另一端与第二超导线圈的另一端串联连接，第一电阻的另一端与第二电阻的另一端串联连接。优选的，偏置电压支路包括偏置电源以及阻抗，所述偏置电源的负极与阻抗的一端串联连接，偏置电源的正极与第二二极管组相连接，阻抗的另一端与第一二极管组相连接。优选的，阻抗包括电感以及电阻，电感与电阻并联连接。优选的，二极管桥臂包括第五二极管以及第六二极管，第五二极管的正极与第六二极管的负极串联连接，第五二极管的负极与第一二极管组相连接，第六二极管的正极与第二二极管组相连接。优选的，第一超导线圈、第二超导线圈反向绕制，第一超导线圈、第二超导线圈的匝数相等且共用同一铁芯。优选的，铁芯采用高磁导率材质的材料。优选的，阻抗中的电感的取值范围为10-100mH，电阻的取值范围为1-10Ω。优选的，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管以及第六二极管皆为高正向额定电流、高反向重叠峰值电压的二极管。一种短路电流限制方法，包括以下步骤：将输电线路的一端连接于桥型耦合超导直流限流器的第一超导线圈、第二超导线圈之间，输电线路的另一端连接于桥型耦合超导直流限流器的第五二极管以及第六二极管之间。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例提供的一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法，在直流电网正常运行时，超导线圈桥臂呈现低阻抗，对电网压降无影响；在发生电流故障时，超导线圈桥臂产生的阻抗配合偏置电压支路的阻抗，从而使桥型耦合超导直流限流器整体产生高阻抗来限制短路电流上升率和水平，保证直流断路器按照电网的保护程序进行动作，具有良好的限流效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法的桥型耦合超导直流限流器的拓扑结构图。图2为本专利技术实施例提供的一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法的正常输电时，桥型耦合超导直流限流器的工作原理图。图3(a)为本专利技术实施例提供的一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法的直流电网一侧发生短路时，桥型耦合超导直流限流器的工作原理图。图3(b)为本专利技术实施例提供的一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法的直流电网一侧发生短路时，桥型耦合超导直流限流器的工作原理图。图4为本专利技术实施例提供的一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法的桥型耦合超导直流限流器接入中低压直流电网的示意图。图5为本专利技术实施例提供的一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法的短路故障前后，直流输电线路电流变化仿真结果示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法，用于解决现有技术中采用电阻型超导直流限流器来限制短路电流时，存在着限流效果差的技术问题。为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，图1为本专利技术实施例提供的一种桥型耦合超导直流限流器的拓扑结构图。如图1所示，本专利技术实施例提供的一种桥型耦合超导直流限流器，包括超导线圈桥臂、偏置电压支路以及二极管桥臂；超导线圈桥臂分别与偏置电压支路以及二极管桥臂并联连接。在直流电网正常运行时，超导线圈桥臂呈现低阻抗Z，对电网压降无影响；在发生短路故障时，配合偏置电压支路的阻抗Z，超导线圈桥臂产生阻抗Z，而整体产生高阻抗Z来限制短路电流上升率和水平，保证直流断路器按照电网的保护程序进行动作，具有良好的限流效果。超导线圈桥臂包括上桥臂以及下桥臂，上桥臂包括第一超导线圈L1、第一二极管VD1-1、第二二极管VD1-2以及第一电阻R1；第一二极管VD1-1与第二二极管VD1-2反向并联连接形成第一二极管组，第一超导线圈L1的一端、第一电阻R1的一端分别与第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥型耦合超导直流限流器，其特征在于，包括超导线圈桥臂、偏置电压支路以及二极管桥臂；超导线圈桥臂分别与偏置电压支路以及二极管桥臂并联连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种桥型耦合超导直流限流器，其特征在于，包括超导线圈桥臂、偏置电压支路以及二极管桥臂；超导线圈桥臂分别与偏置电压支路以及二极管桥臂并联连接。


2.根据权利要求1所述的一种桥型耦合超导直流限流器，其特征在于，超导线圈桥臂包括上桥臂以及下桥臂，上桥臂包括第一超导线圈、第一二极管、第二二极管以及第一电阻；第一二极管与第二二极管反向并联连接形成第一二极管组，第一超导线圈的一端、第一电阻的一端分别与第一二极管组串联连接；下桥臂包括第二超导线圈、第三极管、第四二极管以及第二电阻；第三二极管与第四二极管反向并联连接形成第二二极管组，第二超导线圈的一端、第二电阻的一端分别与第二二极管组串联连接，第一超导线圈另一端与第二超导线圈的另一端串联连接，第一电阻的另一端与第二电阻的另一端串联连接。


3.根据权利要求2所述的一种桥型耦合超导直流限流器，其特征在于，偏置电压支路包括偏置电源以及阻抗，所述偏置电源的负极与阻抗的一端串联连接，偏置电源的正极与第二二极管组相连接，阻抗的另一端与第一二极管组相连接。


4.根据权利要求3所述的一种桥型耦合超导直流限流器，其特征在于，阻抗包括电感以及电阻，电感与电阻并联连接。


5.根据权利要求4所述的一种桥型耦合超导直流限...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛超，肖磊石，骆潘钿，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44