[發明專利]電力系統中高溫超導電纜系統的多狀態可靠性確定方法

有效

• 申請號: 201310535271.2
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103616578A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 程林;馮華;田浩;高濱
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種電力系統中高溫超導電纜系統的多狀態可靠性確定方法，屬于電力系統可靠性分析技術領域。

背景技術

電力系統中的高溫超導電纜是可在液氮沸點溫度（77k）下表現超導性的電纜。與常規導體相比，高溫超導體具有三大基本特性：零電阻性、邁斯納效應和約瑟夫森效應。由于高溫超導體的零電阻效應，高溫超導電纜具有體積小、重量輕、損耗低和傳輸容量大的優點，可實現低損耗、高效率、大容量輸電。高溫超導電纜的正常工作還需要制冷系統、接口和繼電保護器的配合，這四者共同構成了高溫超導電纜系統。高溫超導電纜系統潛在的經濟效益引起了世界各地對其的關注；在美國、中國、日本、韓國、荷蘭、俄羅斯等地區均建設了高溫超導電纜系統的示范性工程,展開相關實驗研究，使高溫超導系統的商業化使用逐漸成為了可能。

除了與普通輸電線路類似的正常工作和故障停運狀態以外，高溫超導電纜還存在一個特殊的狀態，即失超態。溫度、電流、磁場和壓力值超導臨界值均可以引起超導線路失超，而且四個變量之間存在耦合關系，若線路設計合理，在電力系統中主要考慮溫度和電流兩個變量的影響。在失超狀態下，電纜中的高溫超導材料恢復常溫下的陶瓷導電特性，由電纜中原本起支撐作用的銅基進行導電。

目前，世界上還沒有高溫超導電纜可靠性方面的研究，因此不能定量評估含有高溫超導電纜系統的電力系統的可靠性，不利于電力系統的規劃、設計和運行。

發明內容

本發明的目的是提出一種電力系統中高溫超導電纜系統的多狀態可靠性確定方法，以獲取加入高溫超導電纜系統后，對整個電力系統的可靠性的影響，從而對高溫超導電纜系統的設計規劃提出相應的要求，并方便含有高溫超導電纜系統的電力系統運行過程中運行方式的制定和實行。

本發明提出的電力系統中高溫超導電纜系統的多狀態可靠性確定方法，包括以下步驟：

（1）高溫超導電纜系統包括高溫超導電纜、制冷系統、接口和繼電保護器四個部分，設定高溫超導電纜系統中繼電保護器處于可靠工作狀態，將高溫超導電纜系統的工作狀態根據運行功率進行劃分，高溫超導電纜系統在額定功率下運行，為正常狀態，正常狀態下，高溫超導電纜、制冷系統和接口正常運行，或制冷系統發生故障；超導系統在降額功率下運行，為降額狀態，降額狀態下，高溫超導電纜的電流大于高溫超導電纜的臨界電流；超導系統在零功率下運行，為停運狀態，停運狀態下，接口發生故障，或高溫超導電纜內部短路或斷線；

（2）設定接口發生的故障與高溫超導電纜內部短路或斷線之間相互獨立，利用下式計算高溫超導電纜系統停運狀態發生的概率P₀：

P₀＝P_T+P_HTS-P_T*P_HTS

其中，P_T為接口發生故障的概率，通過對接口的老化失效試驗得到，P_HTS為高溫超導電纜內部短路或斷線故障的概率，通過對高溫超導電纜的老化失效試驗得到；

（3）當高溫超導電纜系統所在電力系統的一條線路短路時，對高溫超導電纜系統所在電力系統中的所有線路進行短路潮流計算，得到高溫超導電纜系統的計算電流，將該計算電流與高溫超導電纜的臨界電流進行比較，若該計算電流大于或等于高溫超導電纜的臨界電流，則判定該短路線路引起高溫超導電纜進入降額狀態，若該計算電流小于高溫超導電纜的臨界電流，則判定該短路線路不影響高溫超導電纜的運行狀態，遍歷高溫超導電纜系統所在的電力系統中的所有線路，重復本步驟，得到電力系統中所有引起高溫超導電纜系統進入降額狀態的線路；

（4）從電力系統的可靠性中心，獲取所有引起高溫超導電纜進入降額狀態的線路發生短路的概率，并利用下式計算高溫超導電纜系統降額狀態發生的概率P_d：

Pd=1-Πi=1k(1-Pi)]]>