[发明专利]可控高温超导储能系统并网全数字监控系统

说明书

技术领域

本发明属于超导电力应用技术领域，涉及基于第二代高温超导体的超导储能系统(SMES)的全数字化并网监控系统，具体涉及一种可控高温超导储能系统并网全数字监控系统。

背景技术

1987年高温超导的材料发现，为高温超导体实际应用打下了基础。低温超导储能系统是超导实际应用中的相对成熟的技术，但由于制冷成本昂贵，面临着无法扩大市场应用的瓶颈。随着高温超导材料以及现代电力电子技术的快速发展，高温超导储能系统正逐渐替代低温超导储能系统，获得在电力系统中的实际应用。将超导储能系统与现代电力电子功率调节器相结合，通过整流器将电网的能量以电磁能形式储存在超导线圈中，当电网发生故障时再通过功率调节器将能量馈送给电网或作其他用途。功率调节器作为电网与高温超导储能系统进行能量交换的中间桥梁，它通过变压器与电网连接，能独立控制超导磁体与电力系统间的有功功率和无功功率交换，是超导储能系统的关键组成部分。利用高温超导储能装置具有ms级反应速度，功率密度高的特点，一般将其并联于电力系统的关键节点上，可以快速吸收和释放能量，适用于改善电网电能质量，提高电力系统运行稳定性。

国内外的科研机构对高温超导储能系统的应用研究开展已久。美国、日本、韩国及北欧国家的科研机构针对超导磁体线圈都开展了电力应用技术的研究，同时也开发了相应的监控系统。我国华中科技大学、中国科学院电工所及清华大学等科研单位也纷纷对超导储能系统做了深入地研究。2005年华中科技大学研制出35kJ/7.5kW Bi-2223 SMES，并联合浙江大学研发了相应的SMES监控系统；中科院电工所于1999年研制成功我国第一台25kJ/5kW低温SMES样机，2004年开始构造1MJ/0.5MW Bi-2223 SMES及其监控系统，并在2008年进行了10kV配电网并网试验调试。但是华中科技大学和中国科学院电工所的两个科研项目对于监控系统的开发主要集中在电力系统层级或超导磁体本体系统的状态监控，对于连接SMES和电网的中间环节——功率调节器没有研究相应的监控技术。功率调节器作为电网与SMES进行能量交换的中间桥梁，关系到超导储能系统安全运行。因此，一个基于功率调节器，可同时顾及电网和超导磁体单元的可视化、智能化的全数字监控系统将会大大提高超导储能系统并网运行的可靠性。

发明内容

针对前述技术的不足，为了在线实时掌握功率调节器运行时的电网、超导储能系统等的参数变量以及各种运行状态和故障信息，具备在线和远程控制功能，实现超导储能系统并网后运行状态的实时、可靠的切换控制，本发明提出了一种简便、快速、具有人机交互功能的可视化智能监控系统，用于高温超导储能系统(简称，HT SMES)功率调节器运行状态的实时、可靠监测和全数字、智能化并网控制。