隨著電力負荷的增長、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)一次設備*大保護容量的現(xiàn)象。為此，國網(wǎng)遼寧電力聯(lián)合中國電科院等8家單位開展磁偏置超導限流器研制關鍵技術研究和示范應用——

近日，10千伏磁偏置超導限流器樣機在國網(wǎng)遼寧省電力有限公司66千伏張臺子變電站完成掛網(wǎng)示范應用，目前設備運行狀態(tài)良好。這標志著這一歷時6年的項目研發(fā)成果落地，為電網(wǎng)大容量短路限流保護技術提供了新的解決方案，也為后續(xù)超導限流器的推廣應用奠定了基礎。

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

第1章 特點與技術參數(shù)（WB803多功能微機繼電保護測試儀測試迅速準確）

第1節(jié)主要特點

1、多功能微機繼電保護測試儀滿足現(xiàn)場所有試驗要求。既可對傳統(tǒng)的各種繼電器及保護裝置進行試，也可對現(xiàn)代各種微機保護進行各種試驗，特別是對變壓器差動保護和備自投裝置，試驗更加方便。

型具有標準的四相電壓，三相電流同時輸出，電壓125V、相，電流40A/相。三相電流并聯(lián)可達120A。

2、各種技術指標完全達到電力部頒發(fā)的DL/T624-1997《繼電保護微機型試驗裝置技術條件》的標準。

3、單機獨立運行，內(nèi)置高性能工控機，主頻300--600MHz，內(nèi)存512M，硬盤4--12G，運行Windows XP操作系統(tǒng)。

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

5、主控板采用DSP+FPGA結構,16位DAC輸出,對基波可產(chǎn)生每周2000點的高密度正弦波,大大改善了波形的質(zhì)量,提高了測試儀的精度。

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機通訊，無須任何轉(zhuǎn)接線，方便使用。

8、可連接筆記本電腦運行。筆記本電腦與工控機使用同一套軟件，無須重新學習操作方法。

9、具備GPS同步試驗功能。裝置可內(nèi)置GPS同步卡（選配）通過RS232口與PC機相連，實現(xiàn)兩臺測試儀異地進行同步對調(diào)試驗。

10、配有獨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裝置使用。

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

第2節(jié) 技術參數(shù)（WB803多功能微機繼電保護測試儀測試迅速準確）

技術參數(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

相電流長時間允許工作值(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、開關量端子:

開關量輸入端子：  8對

空接點： 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

開關量輸出端子：4對，空接點  遮斷容量：110V/2A，220V/1A。

6、時間測量范圍: 

范圍：1ms--9999s    測量精度：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 硬件結構（WB803多功能微機繼電保護測試儀測試迅速準確）

硬件組成

內(nèi)置高性能工業(yè)控制計算機

采用高性能工控機作為控制計算機，配置512M內(nèi)存，4--12GCF卡，預裝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，不用外接鍵盤和鼠標就可直接使用，裝置面板配有兩個USB接口，可方便地進行數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)通信和軟件升級等。

DSP數(shù)字信號處理系統(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，使波形頻率和相位精度相當高，同時，該系統(tǒng)與工控機通訊直接采用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。同時控制系統(tǒng)還保留了12路12位A/D轉(zhuǎn)換電路，可實時采集12路模擬量的輸出波形并通過軟件在屏幕上顯示實際輸出的波形，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的電流，電壓特征。功放電路采用進口大功率高保真模塊式功率器件做功率輸出級，結合精心合理設計的散熱結構，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，電流回路允許開路，不會損壞裝置。面板有電流開路指示燈，以方便用戶檢查接線正確與否。同時面板還有電壓過載或短路指示燈，當電壓回路（在有輸出情況下）發(fā)生短路時，該指示燈亮。大電流限時采用獨特的硬件，限時電路，克服了傳統(tǒng)的軟件限時的缺點，使大電流使用更方便和更可靠。

開關量輸入、開關量輸出

共有開關量輸入端子8對，開關量輸出端子4對。

開入量由光電隔離器組成,其工作電源為獨立的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

② 電位翻轉(zhuǎn)

③ 空接點

專用獨立的直流電源輸出

裝置配有兩路110V直流電源電壓輸出，頭尾相接組成+110V、0V、-110V三個端子輸出，只能作保護裝置的工作電源，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】設計在測試儀的后面板上。

第2節(jié) 面板說明（WB803多功能微機繼電保護測試儀測試迅速準確）

一、整體結構

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。

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，當切換開關撥向左邊時，為連接工控機通訊；當切換開關撥向右邊時，為外接筆記本電腦通訊。

7、DSP控制板復位按鈕，當軟件顯示發(fā)送數(shù)據(jù)失敗或無設備連接時，按此按鈕，使DSP板復位，同時屏幕右下方可出現(xiàn)USB設備的標記。

8、主機電源開關。為工控機的工作電源。

9、功放電源開關。當需要輸出電流、電壓時，可開啟此電源開關。

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10A。

13、散熱柵格。

14、風扇出風孔。

15、電流、電壓輸出端子（在裝置左側板）。

16、開關量輸入、輸出端子（在裝置上蓋板上）。

第三章  快速入門（WB803多功能微機繼電保護測試儀測試迅速準確）

第1節(jié)  試驗注意事項

1、內(nèi)置了工控機和Windows操作系統(tǒng)，請勿過于頻繁地開關主機電源。

2、裝置面板或背板裝有USB插口，允許熱撥插USB口設備（如U盤等），但注意撥插時一定要在數(shù)據(jù)傳輸結束后進行。

3、為了保證工控機內(nèi)置的Windows操作系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠運行，請不要隨意刪除或修改硬盤上的文件和桌面上的圖標，請不要隨意操作、更改、增加、刪除、使用內(nèi)置Windows系統(tǒng)，以免導致操作系統(tǒng)損壞。使用USB盤拷貝數(shù)據(jù)時請一定保證U盤干凈無病毒，也請不要利用U盤在本系統(tǒng)中安裝其它軟件程序。

4、外接鍵盤或鼠標時，請勿插錯端口，否則Windows操作系統(tǒng)不能正常啟動。

5、請勿在輸出狀態(tài)直接關閉電源，以免因關閉時輸出錯誤以致保護誤動作。

6、開入量兼容空接點和電位（0－250VDC），使用帶電接點時，接點電位頂端（正極）應接入公共端子COM端。

7、使用本儀器時，請勿堵住或封閉機身的通風口，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試儀的電壓、電流輸出插孔。否則，測試儀將被損壞。

9、如果現(xiàn)場干擾較強或保障要求較高，試驗之前，請將電源線（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)出錯或設備無法連接等問題，可以這樣解決：向下觸按復位按鈕鍵，使DSP復位；或退出運行程序回到主菜單，重新運行程序，則界面所有數(shù)據(jù)均恢復至默認值。

第2節(jié)  開/關機步驟

一、開機步驟

1、首先將測試儀電源線插入AC220V電源插座上，開啟主機電源，工控機啟動Windows XP操作系統(tǒng)，啟動完畢后，主機自動進入測試儀軟件主界面。

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

注意事項：

①當連接電流回路時，可能會出現(xiàn)打火現(xiàn)象，這是正常的，不必擔心。電流回路有20V左右的直流電壓。當回路短接后，此電壓自動消失。如果想不出現(xiàn)打火現(xiàn)象，可關閉功放電源開關，再接電流回路的線，接好以后再開啟功放電源開關，這樣就可避免出現(xiàn)打火現(xiàn)象。

②檢查接線是否正確。當電流開路指示燈亮起紅燈時，說明該相電流回路接線有誤；當電壓短路指示燈亮起紅燈時，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正常的。當電壓回路排除故障后，應關閉功放電源，暫停20秒后再開啟功放電源，這時，電壓短路燈沒有亮起紅燈，則說明接線正確。

二、 關機步驟

1、首先關閉功放電源開關。

2、然后關閉測試軟件菜單。在【開始】欄里點擊【關機】，當Windows操作系統(tǒng)提示【可以關機了】后，再關閉主機電源，并撥下相關測試連接線，*后將儀器裝入包裝箱。

第三節(jié)  鍵盤、鼠標操作使用方法

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功能以輸入阿拉伯數(shù)字為主，第2功能以輸入26個英文字母為主?！?/span>Fn】為功能切換鍵，當【Fn】按下一次，Fn指示燈發(fā)亮，表示目前使用第2功能，當再按下一次【Fn】時，Fn指示燈滅，表示目前使用第1功能，默認狀態(tài)是第1功能狀態(tài)。

二、鼠標使用方法

用中指在觸摸板上移動，可使鼠標移動，用食指點擊左鍵或右鍵，表示選中某菜單。也可雙擊觸摸面板，直接進入菜單選項。

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，難以實現(xiàn)毫秒級響應，只有采取對短路故障限流的方式，才能保證斷路器可靠動作。傳統(tǒng)的限流器通過開關投切將限流阻抗引入到電網(wǎng)中，存在限流損耗大、響應時間長的問題。磁偏置超導限流器依托磁偏置雙分裂電抗器限流能力強和超導材料阻抗快速響應、低損耗的特點，可為電網(wǎng)大容量短路故障限流問題提供新的技術路線。

為此，國網(wǎng)遼寧電力統(tǒng)籌組織，中國電力科學研究院有限公司牽頭，聯(lián)合中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院、清華大學等單位組成攻關團隊，依托多項國家電網(wǎng)公司科技項目和國網(wǎng)遼寧電力科技項目，開展磁偏置超導限流器原理研究、樣機研制及掛網(wǎng)運行研究。

“攻關團隊剛成立時，對超導限流器技術了解不夠深入，只知道是超導技術在故障限流方面的實際應用。如何為超導限流器提供冷卻環(huán)境實現(xiàn)超導阻抗快速下降，如何實現(xiàn)雙分裂電抗器可靠觸發(fā)和超導組件快速限流，這些問題并沒有成熟的技術路線和解決方案可以參考?？梢哉f，我們攻關團隊是摸著‘超導技術’的石頭，過‘限流器’的河。”遼寧電科院超導限流技術攻關團隊核心成員王帥介紹。

隨著研究工作的逐漸深入，攻關團隊逐項攻克雙分裂電抗器、無感超導組件、快速斷路器的研發(fā)制造難題，解決低溫循環(huán)冷卻、超導阻抗特性檢測等技術問題，于2018年完成10千伏磁偏置超導限流器樣機的研制，超導限流技術達到******。

在該裝置研發(fā)過程中，實現(xiàn)雙分裂電抗器與超導材料的阻抗特性配合是磁偏置超導限流器設計的關鍵技術難點，直接影響設備的限流響應時間。攻關團隊開展了上百次研發(fā)試驗，通過三維多物理場耦合仿真分析，在幾百種設計方案中尋找到了超導帶材*佳的空間布局結構，解決了磁偏置超導限流器的阻抗特性配合問題。

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