隨著電力負(fù)荷的增長(zhǎng)、新能源電力在配網(wǎng)接入比例的增加，電網(wǎng)可能出現(xiàn)短路電流超過系統(tǒng)一次設(shè)備*大保護(hù)容量的現(xiàn)象。為此，國(guó)網(wǎng)遼寧電力聯(lián)合中國(guó)電科院等8家單位開展磁偏置超導(dǎo)限流器研制關(guān)鍵技術(shù)研究和示范應(yīng)用——

近日，10千伏磁偏置超導(dǎo)限流器樣機(jī)在國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司66千伏張臺(tái)子變電站完成掛網(wǎng)示范應(yīng)用，目前設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好。這標(biāo)志著這一歷時(shí)6年的項(xiàng)目研發(fā)成果落地，為電網(wǎng)大容量短路限流保護(hù)技術(shù)提供了新的解決方案，也為后續(xù)超導(dǎo)限流器的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

遼寧電網(wǎng)具有重工業(yè)用電負(fù)荷大、季節(jié)性負(fù)荷變化明顯、新能源電力接入比例高等特點(diǎn)，電網(wǎng)局部短路容量大。磁偏置超導(dǎo)限流器可限制電網(wǎng)的短路容量，強(qiáng)化電網(wǎng)保護(hù)運(yùn)行特性，解決電網(wǎng)大容量保護(hù)問題。

第1章 特點(diǎn)與技術(shù)參數(shù)（WB803多功能微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀測(cè)試迅速準(zhǔn)確）

第1節(jié)主要特點(diǎn)

1、多功能微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀滿足現(xiàn)場(chǎng)所有試驗(yàn)要求。既可對(duì)傳統(tǒng)的各種繼電器及保護(hù)裝置進(jìn)行試，也可對(duì)現(xiàn)代各種微機(jī)保護(hù)進(jìn)行各種試驗(yàn)，特別是對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)和備自投裝置，試驗(yàn)更加方便。

型具有標(biāo)準(zhǔn)的四相電壓，三相電流同時(shí)輸出，電壓125V、相，電流40A/相。三相電流并聯(lián)可達(dá)120A。

2、各種技術(shù)指標(biāo)完全達(dá)到電力部頒發(fā)的DL/T624-1997《繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置技術(shù)條件》的標(biāo)準(zhǔn)。

3、單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，內(nèi)置高性能工控機(jī)，主頻300--600MHz，內(nèi)存512M，硬盤4--12G，運(yùn)行Windows XP操作系統(tǒng)。

4、國(guó)內(nèi)同行業(yè)首先采用進(jìn)口拉絲不銹鋼面板，不銹鋼鍵盤，同時(shí)采用觸摸式鼠標(biāo)，克服了軌跡球鼠標(biāo)操作不靈活、容易損壞的缺點(diǎn)，并選用8.4寸,分辨率為800×600的TFT真彩顯示屏,使得單機(jī)整體操作方便自如,經(jīng)久耐用。

5、主控板采用DSP+FPGA結(jié)構(gòu),16位DAC輸出,對(duì)基波可產(chǎn)生每周2000點(diǎn)的高密度正弦波,大大改善了波形的質(zhì)量,提高了測(cè)試儀的精度。

6、功放采用高保真線性功放,既保證了小電流的精度,又保證了大電流的穩(wěn)定。

7、采用USB接口直接和PC機(jī)通訊，無須任何轉(zhuǎn)接線，方便使用。

8、可連接筆記本電腦運(yùn)行。筆記本電腦與工控機(jī)使用同一套軟件，無須重新學(xué)習(xí)操作方法。

9、具備GPS同步試驗(yàn)功能。裝置可內(nèi)置GPS同步卡（選配）通過RS232口與PC機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)測(cè)試儀異地進(jìn)行同步對(duì)調(diào)試驗(yàn)。

10、配有獨(dú)立專用直流輔助電壓源輸出，輸出電壓分別為110V（1A），220V（0.6A）。以提供給需要直流工作電源的繼電器或保護(hù)裝置使用。

11、具有軟件自校準(zhǔn)功能，避免了要打開機(jī)箱通過調(diào)整電位器來校準(zhǔn)精度，從而大大提高了精度的穩(wěn)定性。

第2節(jié) 技術(shù)參數(shù)（WB803多功能微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀測(cè)試迅速準(zhǔn)確）

技術(shù)參數(shù)

1、交流電流源:

相電流輸出（有效值）：  0--40A/相  精度：0.2%

三相并聯(lián)輸出(有效值)： 0--120A/三相同相位并聯(lián)輸出

相電流長(zhǎng)時(shí)間允許工作值(有效值)： 10A

每相*大輸出功率 ：420VA

三相并聯(lián)電流*大輸出功率 ：900VA

三并電流*大輸出允許工作時(shí)間 ：10s

頻率范圍： 0--1000Hz    精度：0.001Hz

諧波次數(shù)： 2--20次      相位：0--360°    精度：0.1°

2、直流電流源:

電流輸出：  0--±20A/相   精度 0.2%

3、交流電壓源:

相電壓輸出（有效值）： 0--125V/相  精度：0.2%

線電壓輸出（有效值）： 0--250V

相電壓/線電壓輸出功率 ： 75VA/100VA

頻率范圍： 0--1000Hz  精度：0.001Hz

諧波次數(shù)： 2--20次    相位：0--360°   精度：0.1°

4、直流電壓源:

相電壓輸出幅值：0--±150V   精度：0.2%

線電壓輸出幅值：0--±300V   

相電壓/線電壓輸出功率： 90VA/180VA

5、開關(guān)量端子:

開關(guān)量輸入端子：  8對(duì)

空接點(diǎn)： 1--20mA，110V裝置內(nèi)部有源輸出

電位翻轉(zhuǎn)：0--6VDC為低電平  15--250VDC為高電平

開關(guān)量輸出端子：4對(duì)，空接點(diǎn)  遮斷容量：110V/2A，220V/1A。

6、時(shí)間測(cè)量范圍: 

范圍：1ms--9999s    測(cè)量精度：1ms

7、體積重量:

體積： 365(mm )×400(mm )×195 (mm )   約18Kg

8、電源:

AC220V±10%   50Hz   10A

第2章 硬件結(jié)構(gòu)（WB803多功能微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀測(cè)試迅速準(zhǔn)確）

硬件組成

內(nèi)置高性能工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

采用高性能工控機(jī)作為控制計(jì)算機(jī)，配置512M內(nèi)存，4--12GCF卡，預(yù)裝Windows XP操作系統(tǒng)，面板帶有8.4″800×600分辨率TFT真彩LCD顯示器,不銹鋼優(yōu)化鍵盤和觸摸鼠標(biāo)，不用外接鍵盤和鼠標(biāo)就可直接使用，裝置面板配有兩個(gè)USB接口，可方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)通信和軟件升級(jí)等。

DSP數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)

采用6000系列DSP控制器作為核心，FPGA可編程邏輯器件輸出波形，由于采用的是DDS硬件輸出波形的技術(shù)，使波形頻率和相位精度相當(dāng)高，同時(shí)，該系統(tǒng)與工控機(jī)通訊直接采用USB2.0接口，使得數(shù)據(jù)通訊穩(wěn)定可靠。

D/A和A/D轉(zhuǎn)換

采用高精度D/A轉(zhuǎn)換器，同時(shí)采用有源低通濾波器，使輸出波形平滑，幅頻特性優(yōu)良。同時(shí)控制系統(tǒng)還保留了12路12位A/D轉(zhuǎn)換電路，可實(shí)時(shí)采集12路模擬量的輸出波形并通過軟件在屏幕上顯示實(shí)際輸出的波形，幅值和相位。

高精度線性電壓，電流功率放大器

電流、電壓采用高性能線性放大器直接耦合輸出方式，使電流，電壓源可直接輸出交流和直流波形，并可通過軟件計(jì)算輸出各種如方波、各次諧波疊加的組合波形，故障暫態(tài)波形等，可以較好地模擬各種短路故障時(shí)的電流，電壓特征。功放電路采用進(jìn)口大功率高保真模塊式功率器件做功率輸出級(jí)，結(jié)合精心合理設(shè)計(jì)的散熱結(jié)構(gòu)，具有足夠大的功率冗余和熱容量，功放電路具有完備的過熱、過流、過壓及短路保護(hù)，電流回路允許開路，不會(huì)損壞裝置。面板有電流開路指示燈，以方便用戶檢查接線正確與否。同時(shí)面板還有電壓過載或短路指示燈，當(dāng)電壓回路（在有輸出情況下）發(fā)生短路時(shí)，該指示燈亮。大電流限時(shí)采用獨(dú)特的硬件，限時(shí)電路，克服了傳統(tǒng)的軟件限時(shí)的缺點(diǎn)，使大電流使用更方便和更可靠。

開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出

共有開關(guān)量輸入端子8對(duì)，開關(guān)量輸出端子4對(duì)。

開入量由光電隔離器組成,其工作電源為獨(dú)立的110V工作電源，所以在COM端與開入量之間有110V的直流電壓。

開出量由光電隔離器和24V直流繼電器組成，其工作電源為獨(dú)立的24V工作電源，所以在COM端與開出量之間有24V的直流電壓。

以下是幾種常見的開入量的接線示意圖：

① 帶電位的空接點(diǎn)

② 電位翻轉(zhuǎn)

③ 空接點(diǎn)

專用獨(dú)立的直流電源輸出

裝置配有兩路110V直流電源電壓輸出，頭尾相接組成+110V、0V、-110V三個(gè)端子輸出，只能作保護(hù)裝置的工作電源，不能作為直流操作電源使用。這樣+110V、-110V兩端子可輸出220V直流電壓。

型：【輔助直流電壓輸出端子】設(shè)計(jì)在測(cè)試儀的后面板上。

第2節(jié) 面板說明（WB803多功能微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀測(cè)試迅速準(zhǔn)確）

一、整體結(jié)構(gòu)

二、前后面板介紹

1、8.4″液晶顯示屏。

2、不銹鋼鍵盤。

3、觸摸式鼠標(biāo)。

4、電壓短路告警指示燈，電流開路告警指示燈。

5、USB接口，USB1為數(shù)據(jù)交換用，USB2為外接筆記本電腦用。

6、USB切換開關(guān)，當(dāng)切換開關(guān)撥向左邊時(shí)，為連接工控機(jī)通訊；當(dāng)切換開關(guān)撥向右邊時(shí)，為外接筆記本電腦通訊。

7、DSP控制板復(fù)位按鈕，當(dāng)軟件顯示發(fā)送數(shù)據(jù)失敗或無設(shè)備連接時(shí)，按此按鈕，使DSP板復(fù)位，同時(shí)屏幕右下方可出現(xiàn)USB設(shè)備的標(biāo)記。

8、主機(jī)電源開關(guān)。為工控機(jī)的工作電源。

9、功放電源開關(guān)。當(dāng)需要輸出電流、電壓時(shí)，可開啟此電源開關(guān)。

10、輔助直流電壓輸出端子。

11、裝置接地端。

12、裝置電源輸入插座，AC220±10%，保險(xiǎn)10A。

13、散熱柵格。

14、風(fēng)扇出風(fēng)孔。

15、電流、電壓輸出端子（在裝置左側(cè)板）。

16、開關(guān)量輸入、輸出端子（在裝置上蓋板上）。

第三章  快速入門（WB803多功能微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀測(cè)試迅速準(zhǔn)確）

第1節(jié)  試驗(yàn)注意事項(xiàng)

1、內(nèi)置了工控機(jī)和Windows操作系統(tǒng)，請(qǐng)勿過于頻繁地開關(guān)主機(jī)電源。

2、裝置面板或背板裝有USB插口，允許熱撥插USB口設(shè)備（如U盤等），但注意撥插時(shí)一定要在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后進(jìn)行。

3、為了保證工控機(jī)內(nèi)置的Windows操作系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠運(yùn)行，請(qǐng)不要隨意刪除或修改硬盤上的文件和桌面上的圖標(biāo)，請(qǐng)不要隨意操作、更改、增加、刪除、使用內(nèi)置Windows系統(tǒng)，以免導(dǎo)致操作系統(tǒng)損壞。使用USB盤拷貝數(shù)據(jù)時(shí)請(qǐng)一定保證U盤干凈無病毒，也請(qǐng)不要利用U盤在本系統(tǒng)中安裝其它軟件程序。

4、外接鍵盤或鼠標(biāo)時(shí)，請(qǐng)勿插錯(cuò)端口，否則Windows操作系統(tǒng)不能正常啟動(dòng)。

5、請(qǐng)勿在輸出狀態(tài)直接關(guān)閉電源，以免因關(guān)閉時(shí)輸出錯(cuò)誤以致保護(hù)誤動(dòng)作。

6、開入量兼容空接點(diǎn)和電位（0－250VDC），使用帶電接點(diǎn)時(shí)，接點(diǎn)電位頂端（正極）應(yīng)接入公共端子COM端。

7、使用本儀器時(shí)，請(qǐng)勿堵住或封閉機(jī)身的通風(fēng)口，一般將儀器站立放置或打開支撐腳稍傾斜放置。

8、禁止將外部的交直流電源引入到測(cè)試儀的電壓、電流輸出插孔。否則，測(cè)試儀將被損壞。

9、如果現(xiàn)場(chǎng)干擾較強(qiáng)或保障要求較高，試驗(yàn)之前，請(qǐng)將電源線（3芯）的接地端可靠接地或裝置接地孔接地。

10、如果在使用過程中出現(xiàn)界面數(shù)據(jù)出錯(cuò)或設(shè)備無法連接等問題，可以這樣解決：向下觸按復(fù)位按鈕鍵，使DSP復(fù)位；或退出運(yùn)行程序回到主菜單，重新運(yùn)行程序，則界面所有數(shù)據(jù)均恢復(fù)至默認(rèn)值。

第2節(jié)  開/關(guān)機(jī)步驟

一、開機(jī)步驟

1、首先將測(cè)試儀電源線插入AC220V電源插座上，開啟主機(jī)電源，工控機(jī)啟動(dòng)Windows XP操作系統(tǒng)，啟動(dòng)完畢后，主機(jī)自動(dòng)進(jìn)入測(cè)試儀軟件主界面。

2、然后開啟功放電源開關(guān)，接好電流、電壓回路，有必要也要接好開入量，選擇相應(yīng)軟件模塊進(jìn)行試驗(yàn)。

注意事項(xiàng)：

①當(dāng)連接電流回路時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)打火現(xiàn)象，這是正常的，不必?fù)?dān)心。電流回路有20V左右的直流電壓。當(dāng)回路短接后，此電壓自動(dòng)消失。如果想不出現(xiàn)打火現(xiàn)象，可關(guān)閉功放電源開關(guān)，再接電流回路的線，接好以后再開啟功放電源開關(guān)，這樣就可避免出現(xiàn)打火現(xiàn)象。

②檢查接線是否正確。當(dāng)電流開路指示燈亮起紅燈時(shí)，說明該相電流回路接線有誤；當(dāng)電壓短路指示燈亮起紅燈時(shí)，說明該相電壓回路接線有誤。電壓短路指示燈是不能自行恢復(fù)正常的。當(dāng)電壓回路排除故障后，應(yīng)關(guān)閉功放電源，暫停20秒后再開啟功放電源，這時(shí)，電壓短路燈沒有亮起紅燈，則說明接線正確。

二、 關(guān)機(jī)步驟

1、首先關(guān)閉功放電源開關(guān)。

2、然后關(guān)閉測(cè)試軟件菜單。在【開始】欄里點(diǎn)擊【關(guān)機(jī)】，當(dāng)Windows操作系統(tǒng)提示【可以關(guān)機(jī)了】后，再關(guān)閉主機(jī)電源，并撥下相關(guān)測(cè)試連接線，*后將儀器裝入包裝箱。

第三節(jié)  鍵盤、鼠標(biāo)操作使用方法

一、鍵盤功能及使用方法

型裝置的鍵盤和鼠標(biāo)如所示：

鍵盤按鍵的紅色字體為第1功能，黑色字體為第2功能。第1功能以輸入阿拉伯?dāng)?shù)字為主，第2功能以輸入26個(gè)英文字母為主?！?/span>Fn】為功能切換鍵，當(dāng)【Fn】按下一次，Fn指示燈發(fā)亮，表示目前使用第2功能，當(dāng)再按下一次【Fn】時(shí)，Fn指示燈滅，表示目前使用第1功能，默認(rèn)狀態(tài)是第1功能狀態(tài)。

二、鼠標(biāo)使用方法

用中指在觸摸板上移動(dòng)，可使鼠標(biāo)移動(dòng)，用食指點(diǎn)擊左鍵或右鍵，表示選中某菜單。也可雙擊觸摸面板，直接進(jìn)入菜單選項(xiàng)。

2016年，遼寧電網(wǎng)一座220千伏變電站出現(xiàn)53千安培的短路電流，超過了電網(wǎng)斷路器50千安培的開斷容量。常規(guī)斷路器開斷容量不足，難以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)響應(yīng)，只有采取對(duì)短路故障限流的方式，才能保證斷路器可靠動(dòng)作。傳統(tǒng)的限流器通過開關(guān)投切將限流阻抗引入到電網(wǎng)中，存在限流損耗大、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的問題。磁偏置超導(dǎo)限流器依托磁偏置雙分裂電抗器限流能力強(qiáng)和超導(dǎo)材料阻抗快速響應(yīng)、低損耗的特點(diǎn)，可為電網(wǎng)大容量短路故障限流問題提供新的技術(shù)路線。

為此，國(guó)網(wǎng)遼寧電力統(tǒng)籌組織，中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司牽頭，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、清華大學(xué)等單位組成攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，依托多項(xiàng)國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目和國(guó)網(wǎng)遼寧電力科技項(xiàng)目，開展磁偏置超導(dǎo)限流器原理研究、樣機(jī)研制及掛網(wǎng)運(yùn)行研究。

“攻關(guān)團(tuán)隊(duì)剛成立時(shí)，對(duì)超導(dǎo)限流器技術(shù)了解不夠深入，只知道是超導(dǎo)技術(shù)在故障限流方面的實(shí)際應(yīng)用。如何為超導(dǎo)限流器提供冷卻環(huán)境實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)阻抗快速下降，如何實(shí)現(xiàn)雙分裂電抗器可靠觸發(fā)和超導(dǎo)組件快速限流，這些問題并沒有成熟的技術(shù)路線和解決方案可以參考。可以說，我們攻關(guān)團(tuán)隊(duì)是摸著‘超導(dǎo)技術(shù)’的石頭，過‘限流器’的河。”遼寧電科院超導(dǎo)限流技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)核心成員王帥介紹。

隨著研究工作的逐漸深入，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)逐項(xiàng)攻克雙分裂電抗器、無感超導(dǎo)組件、快速斷路器的研發(fā)制造難題，解決低溫循環(huán)冷卻、超導(dǎo)阻抗特性檢測(cè)等技術(shù)問題，于2018年完成10千伏磁偏置超導(dǎo)限流器樣機(jī)的研制，超導(dǎo)限流技術(shù)達(dá)到******。

在該裝置研發(fā)過程中，實(shí)現(xiàn)雙分裂電抗器與超導(dǎo)材料的阻抗特性配合是磁偏置超導(dǎo)限流器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，直接影響設(shè)備的限流響應(yīng)時(shí)間。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)開展了上百次研發(fā)試驗(yàn)，通過三維多物理場(chǎng)耦合仿真分析，在幾百種設(shè)計(jì)方案中尋找到了超導(dǎo)帶材*佳的空間布局結(jié)構(gòu)，解決了磁偏置超導(dǎo)限流器的阻抗特性配合問題。

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