s/FI/d超导结的直流Josephson电流

在 s波超导体 /铁磁绝缘层 / d波超导体 Josephson结 (s/ FI/ d)中 ,考虑结界面铁磁绝缘层的磁散射和粗糙散射情况下 ,运用 Bd G方程和 FT的电流公式计算准粒子的输运系数及 s/ FI/ d结的直流 Josephson电流与温度 T、结两侧的相位差之间的关系。研究表明 :结界面的磁散射和粗造散射均抑制结中准粒子的 Andreev反射 ,降低了流过 s/ FI/ d结的直流 Josephson电流 ,直流Josephson电流 I随温度 T、相位差φ的变化曲线强烈地依赖于

外场中超导体/半导体/超导体结的直流Josephson电流

当外加磁场时,超导体/半导体/超导体结的临界电流受外加磁场的影响.超导结的临界电流与磁场的曲线非常类似于单色光在单狭缝衍射的夫琅和费图样.在未考虑外加磁场的超导体/半导体/超导体结的临界电流的基础上,进一步对外加磁场的情形进行了研究.

不对称s波超导体/绝缘层/s波超导体结的直流Josephson电流

在不对称s波超导体/绝缘层/s波超导体Josephson结(s/I/s)中,考虑结界面粗糙散射情况下,运用Bogoliubov deGennes(BdG)方程和Furusaki Tsukada(FT)的电流公式计算准粒子的输运系数及s/I/s结的直流Josephson电流.研究表明,结界面的通常势垒和粗糙散射均抑制结中准粒子的Andreev反射,降低了流过s/I/s结的直流Josephson电流,直流Josephson电流I随温度T的变化关系与结两侧的对称性有关.

f波超导体/绝缘层/f波超导体结中势垒散射对直流Josephson电流的影响

通过计算界面势垒散射强度对直流Josephson电流的影响,研究了f波超导体/绝缘层/f波超导体结的直流Josephson电流与温度T和结两侧晶轴方位角之间的关系.我们发现:f波超导体/绝缘层/f波超导体结界面的势垒强度总是抑制结中准粒子的Andreev反射,降低流过f波超导体/绝缘层/f波超导体结的直流Josephson电流.当结两边晶轴方位角相同时,Josephson电流的振荡周期是2π;特别地,当结两边晶轴方位角不同时,其振荡周期不再是2π,而是会随着势垒强度的增大,振荡周期变小.

势垒散射对双层d波超导结直流Josephson电流的影响

在d波超导体/绝缘层/d波超导体(dS/I/dS)中,考虑到结界面势垒散射,运用Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程和推广的Furusaki-Tsukada(FT)电流公式,计算了超导结中准粒子的传输系数和直流Josephson电流.研究结果表明:dS/I/dS结中的Josephson电流随着温度的变化曲线强烈依赖于d波超导体的晶轴方位,并且结界面处的势垒散射始终对Andreev反射有抑制作用.

双层磁性d波超导结的直流Josephson电流的性质

通过计算双层磁性d波超导结界面势垒散射效应,研究了双层磁性d波超导结中Josephson临界电流随温度、磁交换能以及势垒强度的变化关系。研究发现:当交换场的强度在某一范围之内时,双层磁性d波Josephson临界电流强烈依赖于结两边d波超导体的晶位角,而且当磁交换能在特定条件下也能增强约瑟夫森电流。

基于直流电流瞬时微分的特高压直流分层接入系统非故障层换相失败预防控制策略

在特高压直流分层接入系统中,由于层间耦合作用,某一层交流系统发生故障可能导致非故障层换流器发生换相失败。为此,考虑到故障过程直流电流的变化,提出一种基于直流电流瞬时微分的换相失败预防控制策略。该策略基于故障后直流电流的变化特性,得到换相电流时间面积控制中触发角修正量,代替原有换相失败预防控制,提高非故障层换相失败预防控制的启动精度;同时基于电流预测量和等效直流输入电阻动态调整低压限流控制器的指令值,提高其响应速度。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型对不同工况下所提控制策略进行验证。结果表明,该策略可降低高低端换流器同时发生换相失败的风险,改善故障后系统的运行性能。

基于行波电流极性差异的交直流混联系统纵联方向保护方法

交直流混联系统中逆变站的换相失败使交流线路发生频率偏移,导致工频量纵联方向保护的可靠性受到影响。提出了一种基于行波电流极性差异的交直流混联系统纵联方向保护方法,利用线路区内、外故障时,传播到两端保护的电流故障初始行波波头之间极性差异构成纵联保护。该方法仅利用电流初始行波极性差异进行方向判别,消除了电容式电压互感器无法准确传输宽频带电压信息导致保护的低可靠性问题,且利用高频电流进行计算,避免了交直流混联系统频率偏移的影响。仿真结果显示,基于行波电流极性差异的纵联方向保护方法能够准确、快速地识别单相故障和多相故障,适用于交直流混联系统。

基于差动电流与分布电容电流比值的直流线路纵联保护方案

分布电容电流会对直流线路纵联保护性能造成影响。文中以三端混合高压直流输电线路为对象,讨论分析了差动电流与分布电容电流比值的故障特征。由于差动电流和分布电容电流都会随着过渡电阻的增大而减小,采用差动电流与分布电容电流的比值作为判据,可以削弱过渡电阻对判据的影响,提高保护的灵敏性。基于此,提出了一种基于差动电流与分布电容电流比值的纵联保护方法。基于PSCAD/EMTDC的仿真验证表明,所提保护判据整定简单且天然具有故障选极功能,能可靠识别区内外故障,耐过渡电阻能力强且具有较高的灵敏性和可靠性。

输电线路单导线覆冰形状对直流大电流融冰时间的影响

直流大电流融冰是输电线路冰灾防御的有效手段。根据实际运行条件下输电线路单导线覆冰形状在导线各处不一的情况,计算分析单导线圆形覆冰和翼形覆冰的直流大电流融冰时间。计算结果表明,翼形冰融冰时间仅为圆形冰融冰时间的10%左右。在重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外观测研究站对LGJ—300/50和LGJ—400/35两种型号单导线进行直流大电流融冰实验。实验结果表明:LGJ—300/50导线翼形冰融冰时间为圆形冰融冰时间的10.6%,LGJ—400/35导线翼形冰融冰时间为圆形冰融冰时间的8.3%。基于此,该文提出抑制导线形成圆形冰促使其生长为翼形冰可降低直流大电流融冰时间,减少融冰能量消耗。

柔性直流电网故障电流复合抑制策略

柔性直流电网在直流侧发生短路故障后,故障电流迅速达到较大峰值,严重时会危及整个系统电气设备的安全运行。为了在故障发生后的短时间内限制故障电流影响,提出一种不利用附加装置的电流抑制策略。首先,分析了直流电网结构与故障初期电流上升规律。然后,根据所得规律提出一种包含两个环节的电流复合抑制策略,给出电流抑制参数选取的原则,并分析了抑制策略下短路电流的发展规律。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建四端柔性直流电网模型进行仿真验证。结果表明,所提电流抑制策略可以有效减小直流线路过流倍数,降低换流器闭锁的概率,且故障切除后恢复阶段电流平衡度更好。

基于等效电流源的级联混合直流馈入系统强度影响分析

级联型混合直流系统受端的模块化多电平换流器高压直流系统(modular multilevel converter high voltage direct current,MMC-HVDC)和电网换相换流器高压直流系统(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)会因馈入点电气距离较近而存在强相互作用关系。为明确级联型混合直流馈入系统中MMC-HVDC对LCC-HVDC系统强度的影响,提出考虑幅值和相位的MMC等效电流源的简化等效方法,基于所提MMC等效原理将级联型混合直流馈入系统等效成单馈入LCC-HVDC系统,分析等效单馈入系统的参数计算方法,并提出等效单馈入短路比评估指标。最后通过该指标分析归纳了不同控制方式、不同电气距离下等效单馈入系统的系统强度变化情况,即为MMC-HVDC对LCC-HVDC系统强度的影响规律。机理分析和基于PSCDAD/EMTDC、MATLAB的仿真结果表明,所提等效方法具有有效性且所提指标能很好地反应MMC-HVDC对LCC-HVDC系统强度的影响。

混合式直流断路器内部关键参数对电弧电流转移特性的影响研究

真空电弧电流转移是自然换流型混合式直流断路器开断过程中的一个重要组成部分。文中通过建立真空电弧电流转移的理论分析模型,得出影响真空电弧电流转移的主要因素为真空电弧电压、内部杂散电阻电感参数和电力电子器件的串并联结构。实验方面,通过改变电力电子开关中电力电子器件的串联或并联个数研究了电力电子器件的串并联结构对真空电弧电流转移特性的影响,通过改变电力电子开关中杂散电感或电阻的数值和所处位置研究了内部杂散电阻电感参数对真空电弧电流转移特性的影响。最后,探究了促进电弧电流转移的方法。本研究将为混合式直流断路器的结构设计和参数优化提供理论依据。

地铁杂散电流引起变压器直流偏磁抑制方法

针对城市地铁运行时泄漏的杂散电流会引起沿线变压器直流偏磁问题,提出一种基于碳化硅PiN二极管的偏磁抑制方法。首先,建立杂散电流分布模型并采集现场地电位实测数据,明晰了地铁运行下城区整体大地电位的数值分布特点。然后利用碳化硅PiN二极管在直流电压和故障电流下的电压阻断能力及电流导通特性,提出了基于碳化硅PiN二极管的变压器直流偏磁抑制电路结构与工作流程。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了城市电网110kV变电站主变直流偏磁仿真模型,验证了偏磁抑制方法故障电流导通能力和偏磁直流抑制效果。仿真结果表明:电网故障时,偏磁抑制方法瞬时导通,继电保护迅速动作跳闸;变压器实施偏磁抑制后,中性点直流电流被阻隔,磁滞回线、一次侧绕组电流及励磁电流畸变率降低,直流偏磁得到有效抑制。

地铁杂散电流对变压器直流偏磁的影响分析

地铁运行过程中泄漏的杂散电流引起地电位波动变化,易导致附近接地变压器出现直流偏磁现象。为解决此类问题,首先,建立了地铁运行等值电阻网络模型,实现杂散电流实时数值计算;然后,进一步推导了杂散电流场位方程,实现地铁机车运行时附近大地电位空间分布的动态模拟;最后,基于杂散电流引起的大地电位分布结果与交流电网的等效直流电阻模型,实现接地变压器偏磁直流和励磁电流的数值计算,建立中性点直流量和波形畸变率偏移度评判指标,可有效评估变压器直流偏磁程度。仿真结果表明,机车运行工况及机车间距对变压器直流偏磁影响明显,制定合理的地铁运行策略可有效削弱附近变电站直流偏磁干扰。

含主动限流控制的MMC-HVDC电网直流短路故障电流解析计算

传统的MMC-HVDC电网直流短路故障电流计算一般采用等效RLC电路方法。但是该方法没有考虑主动限流控制(ACLC)对等效电路RLC参数的影响,因此无法直接用于含ACLC的MMC-HVDC电网的直流短路故障电流的解析计算问题。该文通过将ACLC的控制效果等效为虚拟阻抗产生的压降,建立了体现ACLC的控制影响的等效RLC电路,以包含电流变化率限流环节的典型ACLC算法为例,推导了直流双极短路故障条件下ACLC的控制参数与虚拟阻抗的映射关系以及相应的直流故障电流解析表达式。最后,以基于含ACLC的半桥型四端MMC-HVDC电网为例,建立PSCAD/EMTDC仿真模型,对采用ACLC的直流双极短路故障电流解析计算结果进行了验证。结果表明:故障后10ms内直流短路故障电流的PSCAD仿真结果与所提出的含ACLC的等效RLC电路解析计算结果的平均误差在8.29%以内,最大误差在10.99%。因此,使用所提出的方法具有工程实用性。

基于磁场探测的直流电流测量方法研究

通过测量磁场可间接测量电路的电流强度;为减小环境磁场对电流强度测量的干扰,基于磁通门磁强计提出了一种利用双探头测量减弱环境磁场影响的测量方案。按特定姿态把两个磁通门探头安装在合适的位置上,通过实验测试发现:2个探头磁感应强度的差值与待测电流强度呈现出很好的线性关系,通过该线性关系可由2个探头的磁场测量结果计算出待测电流强度。测试表明,该测量方案可有效消除环境磁场对电流强度测量的干扰,进一步提高电流测量精度。

具备短路电流限制能力的新能源直流汇集双极直流变换器

直流汇集和外送为未来沙漠戈壁荒漠大规模新能源消纳提供了一种可行解决方案,直流变换器是新能源直流汇集系统的关键设备。谐振直流变换器具有在全负载范围内损耗较小,波形质量好等优点,在新能源纯直流汇集场景具有应用前景,然而因其呈现低阻抗、短路故障电流上升速度快的特征,必须对短路电流进行限制。该文提出了一种具备短路限流能力的双极直流变换器,首先分析了拓扑运行原理及其参数设计方法,然后分析了所提直流变换器的故障限流机理,设计了其短路电流控制方法,最后通过Matlab/Simulink仿真和实验样机验证了所提电路和故障限流方法的可行性。结果表明,所提直流变换器能够实现直流短路电流限制,能够在一极故障时维持另一极正常运行,提高了供电可靠性。相关研究成果将为新能源直流汇集系统的构建和工程实施提供技术参考。

柔性直流电网直流侧极间短路电流初始阶段的量化评估指标

随着高压领域模块化多电平换流器(MMC)型的柔性直流电网大规模建设应用,若直流侧出现短路故障,短路电流在故障初期呈现上升速率快、峰值大等特点,限制了柔性直流电网的进一步发展。为了对短路故障情况下的直流侧电流值进行定量评估,本文从MMC型柔性直流电网固有特性的角度,建立了故障节点处产生的电流响应初始阶段量化评价指标,指导柔性直流电网的规划与运行。首先,提出了一种以MMC输入输出特性为基础的故障电流求解方法,为后续的短路电流量化评价奠定基础。其次,解耦分析柔性直流电网间的短路电流,并从系统固有特性的角度建立了短路电流初始阶段的量化评价指标。最后,在配置特征和架构组成存在差异的各类柔性直流电网上,对所提出的解耦短路电流求解方法和定量指标进行验证。结果表明,所提出的指标能够在不计算短路电流的情况下量化评价柔性直流电网的短路电流,并为柔性直流电网的网络结构设计、运行模式以及参数选择提供技术支持。

混合直流系统中直流侧故障暂态电流的解析表达与故障特性的研究

由基于线性换流器高压直流输电系统(LCC-HVDC)和基于电压源换流器高压直流输电系统(VSC-HVDC)共同构成的混合直流输电系统,其故障特性与传统直流输电系统不同。针对此问题,对混合直流输电系统中直流侧故障暂态电流特性进行了研究。首先建立了送端电网采用LCC型换流站、受端电网采用VSC型换流站的两端混合直流输电系统,利用拉普拉斯变换定理推导了直流侧故障时的等效电路,解析了LCC侧和VSC侧直流故障电流简易表达式。其次,在简易表达式的基础上,充分考虑送端LCC侧换流站的触发角动态变化过程和受端VSC侧换流站交流电流的馈入,进一步解析了两侧精确的故障电流表达式。然后,从故障电流幅值、谐波等方面对比分析了三种高压直流系统中直流侧故障电流的变化特征。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提故障电流解析表达式的正确性。