CN111537844A - 10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统及方法，包括10kV并网限流试验系统、试验操作方法、试验保护控制逻辑、试验结果判定方法。所述试验系统包括并网试验变压器、开关类设备、中间变压器、集中参数模拟线路、被试超导限流器、模拟负载、测控保护装置；所述试验操作方法包括试验系统初始状态、试验操作步骤。根据不同被试磁偏置超导限流器特定的超导单元通流能力与接入规模，确定模拟线路负载的阻抗参数，针对只配备小规模超导单元的磁偏置超导限流器，利用中间变压器实现10kV并网条件下的真实限流率测试。本发明具有试验安全可靠性高、试验方法适用性广、试验参数可控性强等显著优点。
Description
技术领域
本发明属于新型电力设备试验与应用技术领域，特别是涉及一种10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统及方法，适用于10kV磁偏置超导限流器并网条件下的故障限流试验及限流率测试。
背景技术
随着电力负荷的增长，输配电网规模正在逐渐扩大，电网互联不断加强，这也使得电网的短路阻抗越来越小，短路电流水平急剧增大。特别在城市负荷中心以及电源汇集点，10kV配电网络出现的短路电流水平直逼甚至超过系统一次设备最大允许遮断容量，电网的安全运行正承受着前所未有的压力。为此，人们提出了新型超导限流技术，并研制了磁偏置超导限流器，以提高电网限流水平，对电网中的短路电流加以限制。
但因受限于试验条件，针对磁偏置超导限流器并网运行综合特性评估的研究工作还不充分，缺少超导限流器并网实用性技术研究的试验手段。
目前，并网限流试验方法的不完善主要表现为：对于处在产品研发、性能测试阶段的磁偏置超导限流器，其内部作为试验品的超导单元往往规模不大，其允许通过的额定短路故障电流较小。针对此类情况，为了在10kV并网条件下得到如此小的故障短路电流，则根据电路基本规律Ue＝Isc*Zln，在系统电压Ue较高、短路故障电流Isc较小的情况下，必然需要在试验回路中串入远远大于真实值合理范围的线路阻抗Zln，这种情况下，磁偏置超导限流器的限流阻抗Zcl将远小于试验系统中的线路阻抗Zln并几乎被其淹没，对比公式Ue＝Isc0*Zln与公式Ue＝Isc1*(Zln+Zcl)可知，磁偏置超导限流器接入前后，短路故障电流Isc变化极小，测得的限流率是很低的，也是不符合实际的，反映出的被试磁偏置超导限流器限流效果也是很差的、不真实的。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷与改进需求，本发明提出了一种10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统及方法。其目的是为了提供一种设计合理的10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统，并且能够实现10kV磁偏置超导限流器并网条件下的故障限流试验及限流率测试的发明目的。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统，以实际电网侧为起点，并网试验变压器T、保护断路器PCB、电流互感器CT、合闸断路器CCB、接地开关ES、隔离开关DS及中间变压器TM依次连接；被试超导限流器SFCL与单相倒闸断路器SCB并联，整体连接在中间变压器TM的一个端子与模拟负载LD之间；模拟负载LD与单相接地断路器ECB并联，连接于被试超导限流器SFCL的末端与模拟线路TL之间；所述集中参数模拟线路TL连接在中间变压器TM的另一个端子与模拟负载LD之间；所述测控保护装置MCPD通过测量信号线MSL与电流互感器CT连接，并通过控制信号线CSL分别与保护断路器PCB、合闸断路器CCB、隔离开关DS、单相倒闸断路器SCB、单相接地断路器ECB、接地开关ES相连接。
所述隔离开关DS的末端作为三相试验设备的出口Ea、Eb、Ec；三相试验设备任一相的出口位置均能够作为所述试验系统接地点N。
所述中间变压器TM包括高压侧绕组，低压侧绕组，铁心及箱体，其中高压侧绕组的出线端TA接于试验系统接地点N位置，将高压侧绕组的参考端TX、作为高压侧绕组参考端TX的同名端的低压侧绕组端子Tx、铁心及箱体全部相互短接，并共同接于不作为试验系统接地点N的任一相出口位置；所述中间变压器TM整体通过支撑绝缘子与地面保持可靠承受10kV电压的安全距离；
所述中间变压器TM为高压侧额定电压10kV、变比可调的单相试验变压器，根据具体试验工况，其变比k＝并网试验电压Ue/；根据试验需要选定的线路阻抗模值|Zln|*根据试验需要选定的短路故障电流Isc；
所述中间变压器TM为具有强短路承受能力的短路试验变压器，其额定短路容量QTM≥并网试验电压Ue*选定的短路故障电流Isc/变比k；
所述中间变压器TM的短路阻抗Zsc阻性分量与感性分量均不超过根据试验需要选定的线路阻抗Zln相应分量的高压侧折算值，即短路电阻Rsc≤k2*线路电阻Rln、短路电感Lsc≤k2*线路电感Lln；
当根据试验需要选定的线路阻抗Zln*选定的短路故障电流Isc≥0.9*并网试验电压Ue时，所述中间变压器TM可从试验系统中移除，将被试超导限流器SFCL、模拟负载LD、集中参数模拟线路TL直接接入高压侧试验主回路；
所述中间变压器TM从试验系统中移除后，试验参数计算时，中间变压器TM的短路电阻Rsc与短路电感Lsc均取零值，变比k取为1；
所述中间变压器TM从试验系统中移除后，上述试验设备接线时，原接于中间变压器TM低压侧Ta端子的集中参数模拟线路TL直接接至原高压侧TA端子所接位置；原接于中间变压器TM低压侧Tx端子的被试超导限流器SFCL首端P直接接至原高压侧TX端子所接位置。
所述被试超导限流器SFCL的内部元件包括：主回路电流互感器MCT、原边支路电流互感器PCT、副边支路电流互感器SCT、原边电压互感器PPT、双分裂电抗器DSR、副边电压互感器SPT、超导单元SCU、超导单元电压互感器UPT、第一快速开关KA、第二快速开关KB、保护开关KP、超导限流器测控保护装置CLMCPD、超导限流器测量信号线CLMSL、超导限流器控制信号线CLCSL；其中，被试超导限流器SFCL首端P连接主回路电流互感器MCT后，主回路分为原边、副边两条支路；双分裂电抗器DSR的原边绕组A1-X1与原边电压互感器PPT并联后，再整体与原边支路电流互感器PCT串联构成原边支路；双分裂电抗器DSR的副边绕组A2-X2与副边电压互感器SPT并联、超导单元SCU与超导单元电压互感器UPT并联后，按照副边支路电流互感器SCT、双分裂电抗器DSR的副边绕组A2-X2与副边电压互感器SPT并联模块、第二快速开关KB、超导单元SCU与超导单元电压互感器UPT并联模块、第一快速开关KA的顺序串联构成副边支路；原边支路与副边支路并联后，接于主回路电流互感器MCT与保护开关KP之间，保护开关KP连接被试超导限流器SFCL末端Q；超导限流器测控保护装置CLMCPD通过超导限流器测量信号线CLMSL分别与主回路电流互感器MCT、原边支路电流互感器PC、副边支路电流互感器SCT、原边电压互感器PPT、副边电压互感器SPT、超导单元电压互感器UPT、双分裂电抗器DSR油面温度计、超导单元SCU液位温度计连接；超导限流器测控保护装置CLMCPD通过超导限流器控制信号线CLCSL分别与第一快速开关KA、第二快速开关KB、保护开关KP连接。
所述模拟负载LD包括：负载电阻R和负载电抗X；其中，负载电阻R与负载电抗X串联后，与单相接地断路器ECB并联，再共同连接于被试超导限流器SFCL末端Q与模拟线路TL之间；根据选定的不同稳态功率因数角φ，负载电抗X可能为负载电感L或负载电容C；所述负载电阻R的阻值R＝根据试验需要选定的系统稳态功率因数cosφ*Ue/(k*Ie)-Rln，且其容量须满足PR≥Ie2*R，否则应减小所选的功率因数，直至负载电阻容量满足要求；所述负载电抗X＝sinφ*Ue/(k*Ie)-2πf*Lln，当X＞0时，负载电抗X为一个电感，负载电感L＝X/2πf，当X＜0时，负载电抗X为一个电容，负载电容C＝1/(2πf*|X|)。
所述集中参数模拟线路TL包括：可调电阻器RT和可调电抗器LT；其中，可调电阻器R0与可调电抗器L0串联后，连接于中间变压器TM的Ta端子与模拟负载LD之间；所述可调电阻器R0为无感电阻器，其电阻值R0＝Rln-Rsc/k2，其额定容量PR0≥Ie2*R0；所述可调电抗器L0为低阻空心电抗器，其电感值L0＝Lln-Lsc/k2。
所述并网试验变压器T为可接入实际电力系统的低压侧额定电压为10.5kV的三相电力变压器，其额定容量Qe≥3*Qst，短路试验容量Qsc≥2*Qtr，其中，稳态通流试验容量Qst＝√3*并网试验电压Ue*根据试验需要选定的稳态电流Ie,故障暂态通流试验容量Qtr＝√3*并网试验电压Ue*根据试验需要选定的短路故障电流Isc。
所述保护断路器PCB、合闸断路器CCB、单相倒闸断路器SCB、单相接地断路器ECB、隔离开关DS、接地开关ES均为10kV电力系统用标准开关设备。
10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验方法，包括试验操作方法、试验保护控制逻辑、试验结果判定方法；所述试验操作方法包括试验系统初始状态、试验操作步骤；
所述试验系统初始状态为合闸断路器CCB、单相接地断路器ECB、隔离开关DS均处于断开状态，保护断路器PCB、单相倒闸断路器SCB、接地开关ES、第一快速开关KA、第二快速开关KB及保护开关KP均处于闭合状态；
所述试验操作步骤包括：
a)断开接地开关ES；
b)闭合隔离开关DS；
c)闭合合闸断路器CCB，试验系统开始带电运行；
d)被试超导限流器SFCL在10kV试验电压下稳定运行达到第一预试时间Tp1后，闭合单相接地断路器ECB，将模拟负载LD短接，试验回路中产生原始短路故障电流Isc0；
e)通过电流互感器CT采集接入被试超导限流器SFCL之前的原始短路故障电流Isc0的实测波形；
f)单相接地断路器ECB保持闭合状态达到第一暂态试验时间Tt1后，发出跳闸信号将其断开；
g)被试超导限流器SFCL在10kV试验电压下稳定运行达到第二预试时间Tp2后，断开单相倒闸断路器SCB，将被试超导限流器SFCL接入通流试验回路；
h)在预定的稳态电流Ie下稳定运行达到稳态试验时间Ts后，再次闭合单相接地断路器ECB，被试超导限流器SFCL所在回路中产生实际短路故障电流Isc1；
i)超导限流器测控保护装置CLMCPD自动检测到超导单元SCU失超信号后，发出跳闸控制信号将第一快速开关KA、第二快速开关KB断开；
j)单相接地断路器ECB保持闭合状态达到第二暂态试验时间Tt2后，断开保护开关KP；
k)通过主回路电流互感器MCT采集记录步骤g至步骤j阶段流过被试超导限流器SFCL的电流波形；
l)断开合闸断路器CCB；
m)闭合接地开关ES，对试验系统充分放电；
n)闭合单相倒闸断路器SCB；
o)闭合第一快速开关KA、第二快速开关KB与保护开关KP；
p)断开单相接地断路器ECB；
q)断开隔离开关DS，故障限流试验结束。
所述试验保护控制逻辑包括：
Ⅰ)当电流互感器CT检测电流瞬时值超过测控保护装置MCPD保护整定值IP时，测控保护装置MCPD发出保护断路器PCB跳闸信号，自动切断试验回路；
Ⅱ)当主回路电流互感器MCT测得的被试超导限流器SFCL电流瞬时值高于第一保护整定值IA时，发出主回路过流报警与保护开关KP、合闸断路器CCB跳闸信号；
Ⅲ)当双分裂电抗器DSR顶层油温超标时，发出双分裂电抗器DSR温度报警与保护开关KP、合闸断路器CCB跳闸信号；
Ⅳ)当副边支路电流互感器SCT测得的超导限流支路电流瞬时值高于第二保护整定值IB时，发出超导限流支路过流报警与第一快速开关KA、第二快速开关KB跳闸信号；
Ⅴ)当超导单元SCU杜瓦内的液氮液位温度计指示温度高于氮气液化温度时，发出液位偏低报警与第一快速开关KA、第二快速开关KB跳闸信号；
所述试验结果判定方法为：并网故障限流试验同时满足以下条件时，判定“试验结果合格，被试磁偏置超导限流器通过10kV并网条件下的故障限流试验”，条件包括：
ⅰ)试验系统无任何保护动作或异常报警信号；
ⅱ)被试超导限流器SFCL本体无异常放电或绝缘击穿；
ⅲ)被试超导限流器SFCL内部所有元件电压、支路电流均处于正常合理范围；
ⅳ)超导限流器测控保护装置CLMCPD可靠检测出超导单元SCU失超信号，并发出跳闸控制信号将第一快速开关KA、第二快速开关KB可靠开断；
ⅴ)步骤j执行前，保护开关KP可靠保持闭合状态；
ⅵ)双分裂电抗器DSR顶层油温无异常偏高；
ⅶ)超导单元SCU杜瓦内液氮的液位无异常偏低；
ⅷ)利用实测电流波形计算得到被试超导限流器SFCL在第一限流阶段，即超导单元失超限流阶段与第二限流阶段，即双分裂电抗器失衡限流阶段的限流率，其值均处于合理范围，并与理论计算结果基本吻合，其中，第一限流率Rcl1＝(1-第一限流阶段实际短路故障电流Isc11/原始短路故障电流Isc0/变比k)*100％，第二限流率Rcl2＝(1-第二限流阶段实际短路故障电流Isc12/原始短路故障电流Isc0/变比k)*100％。
本发明具备以下优点及有益效果：
本发明提供磁偏置超导限流器并网故障限流试验所需的并网试验变压器、开关类设备、中间变压器、模拟线路负载、测控与保护子系统，为磁偏置超导限流器提供10kV工频电压的真实并网运行环境，为限流试验提供必要的电源容量支撑，并具备开关类设备控制功能，同时，为应对试验中可能出现的各类故障异常情况，该系统能够实时监测回路电流，提供必要的自动断电保护措施；根据不同被试磁偏置超导限流器特定的超导单元通流能力与接入规模，针对其特有的稳态通流与故障暂态通流水平，确定模拟线路负载的阻抗参数与试验系统接线方式，针对只配备小规模超导单元的磁偏置超导限流器，利用中间变压器实现10kV并网条件下的真实限流率测试。本发明阐述了试验开始瞬时被试磁偏置超导限流器具有保护功能的接入方式与试验过程中的保护动作逻辑，防止试验系统合闸瞬时的暂态过电流对被试磁偏置超导限流器造成冲击，保证试验中超导限流器的安全稳定运行；明确了试验系统中各个开关设备的初始状态、操作流程与动作时序，保证磁偏置超导限流器故障限流试验满足技术要求，实现试验中的控制保护与试验后的接地放电功能，并提出了试验结果判定方法。
附图说明
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
图1为本发明的一个实施例中10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统示意图；
图2为本发明的一个实施例中移除中间变压器后的10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统示意图；
图3为本发明的一个实施例中10kV磁偏置超导限流器内部电路与测控系统示意图；
图4为本发明的一个实施例中10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验操作流程图。
图中：并网试验变压器T1，保护断路器PCB2，电流互感器CT3，合闸断路器CCB4，隔离开关DS5，中间变压器TM6，单相倒闸断路器SCB7，被试超导限流器SFCL8，单相接地断路器ECB9，模拟负载LD10，集中参数模拟线路TL11，接地开关ES12，测控保护装置MCPD13，测量信号线MSL14，控制信号线CSL15，高压侧绕组61，低压侧绕组62，铁心63，箱体64，主回路电流互感器MCT81，原边支路电流互感器PCT82，副边支路电流互感器SCT83，原边电压互感器PPT84，双分裂电抗器DSR85，副边电压互感器SPT86，超导单元SCU87，超导单元电压互感器UPT88，第一快速开关KA89，第二快速开关KB810，保护开关KP811，超导限流器测控保护装置CLMCPD812，超导限流器测量信号线CLMSL813，超导限流器控制信号线CLCSL814，负载电阻R101,负载电抗X102，可调电阻器RT111，可调电抗器LT112。
具体实施方式
下面将对本公开参照附图进行进一步说明。特别声明，以下的描述本质上只是起到了宏观解释和实例说明的作用，绝不对本公开及其应用或使用进行任何限制。除非另外特别说明，否则，在实施例中阐述的部件和步骤的相对布置以及数字表达式和数值并不限制本公开的范围。另外，本领域技术人员已知的技术、方法和装置可能不被详细讨论，但在适当的情况下意在成为说明书的一部分。
实施例1
本发明为一种10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统及方法，包括10kV并网限流试验系统、试验操作方法、试验保护控制逻辑、试验结果判定方法。
所述10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统包括：并网试验变压器T1、保护断路器PCB2、电流互感器CT3、合闸断路器CCB4、隔离开关DS5、中间变压器TM6、单相倒闸断路器SCB7、被试超导限流器SFCL8、单相接地断路器ECB9、模拟负载LD10、集中参数模拟线路TL11、接地开关ES12、测控保护装置MCPD13、测量信号线MSL14、控制信号线CSL15。
以实际电网侧为起点，所述系统试验内设备连接关系为：并网试验变压器T1→保护断路器PCB2→电流互感器CT3→合闸断路器CCB4→接地开关ES12→隔离开关DS5，以隔离开关DS5的末端作为三相试验设备的出口Ea、Eb、Ec；三相试验设备任一相的出口位置可选为所述试验系统接地点N。
所述中间变压器TM6包括：高压侧绕组61，低压侧绕组62，铁心63，箱体6。中间变压器TM6的接线方式为：高压侧绕组61的出线端TA接于试验系统接地点N位置，如三相试验设备的c相出口Ec。将高压侧绕组61的参考端TX、作为高压侧绕组参考端TX的同名端的低压侧绕组62端子Tx、铁心63及箱体64全部相互短接，并共同接于不作为试验系统接地点N的任一相出口位置，如三相试验设备的a相出口Ea。所述中间变压器TM6整体通过支撑绝缘子与地面保持可靠承受10kV电压的安全距离。
所述被试超导限流器SFCL8的接入方式为：被试超导限流器SFCL8与单相倒闸断路器SCB7并联后，整体置于中间变压器TM6低压侧绕组62的Tx端子与模拟负载LD10之间。
所述模拟负载LD10的接线方式为：负载电阻R101与负载电抗X102串联后，与单相接地断路器ECB9并联，再共同置于被试超导限流器SFCL8末端Q与模拟线路TL11之间。
所述集中参数模拟线路TL11的接线方式为：可调电阻器RT111与可调电抗器LT112串联后，置于中间变压器TM6的Ta端子与模拟负载LD10之间。
所述测控保护装置MCPD13通过测量信号线MSL14与电流互感器CT3连接，并通过控制信号线CSL15分别与保护断路器PCB2、合闸断路器CCB4、隔离开关DS5、单相倒闸断路器SCB7、单相接地断路器ECB9、接地开关ES12连接。
所述并网试验变压器T1为可接入实际电力系统的低压侧额定电压为10.5kV的三相电力变压器，其额定容量Qe≥3*Qst，短路试验容量Qsc≥2*Qtr，其中，稳态通流试验容量Qst＝√3*并网试验电压Ue*根据试验需要选定的稳态电流Ie,故障暂态通流试验容量Qtr＝√3*并网试验电压Ue*根据试验需要选定的短路故障电流Isc。
所述保护断路器PCB2、合闸断路器CCB4、单相倒闸断路器SCB7、单相接地断路器ECB9、隔离开关DS5、接地开关ES12均为10kV电力系统用标准开关设备。
所述中间变压器TM6为高压侧额定电压10kV、变比可调的单相试验变压器，根据具体试验工况，其变比k＝并网试验电压Ue/(根据试验需要选定的线路阻抗模值|Zln|*根据试验需要选定的短路故障电流Isc)。
所述中间变压器TM6为具有强短路承受能力的短路试验变压器，其额定短路容量QTM≥并网试验电压Ue*选定的短路故障电流Isc/变比k。
所述中间变压器TM6的短路阻抗Zsc阻性分量与感性分量均不超过根据试验需要选定的线路阻抗Zln相应分量的高压侧折算值，即短路电阻Rsc≤k2*线路电阻Rln、短路电感Lsc≤k2*线路电感Lln。
当根据试验需要选定的线路阻抗Zln*选定的短路故障电流Isc≥0.9*并网试验电压Ue时，所述中间变压器TM6可从试验系统中移除，将被试超导限流器SFCL8、模拟负载LD10、集中参数模拟线路TL11直接接入高压侧试验主回路。
所述中间变压器TM6从试验系统中移除后，试验参数计算时，中间变压器TM6的短路电阻Rsc与短路电感Lsc均取零值，变比k取为1。
所述中间变压器TM6从试验系统中移除后，上述试验设备接线时，原本接于中间变压器TM6低压侧Ta端子的集中参数模拟线路TL11直接接至原高压侧TA端子所接位置，如三相试验设备c相出口Ec，原本接于中间变压器TM6低压侧Tx端子的被试超导限流器SFCL8首端P直接接至原高压侧TX端子所接位置，如三相试验设备a相出口Ea。
所述被试超导限流器SFCL8内部元件包括：主回路电流互感器MCT81、原边支路电流互感器PCT82、副边(超导限流)支路电流互感器SCT83、原边电压互感器PPT84、双分裂电抗器DSR85、副边电压互感器SPT86、超导单元SCU87、超导单元电压互感器UPT88、第一快速开关KA89、第二快速开关KB810、保护开关KP811、超导限流器测控保护装置CLMCPD812、超导限流器测量信号线CLMSL813、超导限流器控制信号线CLCSL814。
所述被试超导限流器SFCL8内部元件连接关系为：被试超导限流器SFCL8首端P连接主回路电流互感器MCT81后，主回路分为原边、副边两条支路；双分裂电抗器DSR85的原边绕组A1-X1与原边电压互感器PPT84并联后，再整体与原边支路电流互感器PCT82串联构成原边支路；双分裂电抗器DSR85的副边绕组A2-X2与副边电压互感器SPT86并联、超导单元SCU87与超导单元电压互感器UPT88并联后，按照副边支路电流互感器SCT83→双分裂电抗器DSR85的副边绕组A2-X2与副边电压互感器SPT86并联模块→第二快速开关KB810→超导单元SCU87与超导单元电压互感器UPT88并联模块→第一快速开关KA89的顺序串联构成副边支路(即超导限流支路)；原边支路与副边支路并联后，接于主回路电流互感器MCT81与保护开关KP811之间，保护开关KP811连接被试超导限流器SFCL8末端Q；超导限流器测控保护装置CLMCPD812通过超导限流器测量信号线CLMSL813分别与主回路电流互感器MCT81、原边支路电流互感器PCT82、副边支路电流互感器SCT83、原边电压互感器PPT84、副边电压互感器SPT86、超导单元电压互感器UPT88、双分裂电抗器DSR85油面温度计、超导单元SCU87液位温度计连接；超导限流器测控保护装置CLMCPD812通过超导限流器控制信号线CLCSL814分别与第一快速开关KA89、第二快速开关KB810、保护开关KP811连接。
所述模拟负载LD10包括负载电阻R101、负载电抗X102，根据选定的不同稳态功率因数角φ，负载电抗X102可能为负载电感L或负载电容C。
所述负载电阻R101的阻值R＝根据试验需要选定的系统稳态功率因数cosφ*Ue/(k*Ie)-Rln，且其容量须满足PR≥Ie2*R，否则应减小所选的功率因数，直至负载电阻容量满足要求；所述负载电抗X＝sinφ*Ue/(k*Ie)-2πf*Lln，当X＞0时，负载电抗X102为一个电感，负载电感L＝X/2πf，当X＜0时，负载电抗X102为一个电容，负载电容C＝1/(2πf*|X|)。
所述集中参数模拟线路TL11包括可调电阻器RT111、可调电抗器LT112；所述可调电阻器RT111为无感电阻器，其电阻值RT＝Rln-Rsc/k2，其额定容量PRT≥Ie2*RT；所述可调电抗器LT112为低阻空心电抗器，其电感值LT＝Lln-Lsc/k2。
所述试验操作方法包括试验系统初始状态、试验操作步骤。
所述试验系统初始状态为合闸断路器CCB4、单相接地断路器ECB9、隔离开关DS5均处于断开状态，保护断路器PCB2、单相倒闸断路器SCB7、接地开关ES12、第一快速开关KA89、第二快速开关KB810、保护开关KP811均处于闭合状态。
所述试验操作步骤包括：
a)断开接地开关ES12；
b)闭合隔离开关DS5；
c)闭合合闸断路器CCB4，试验系统开始带电运行；
d)被试超导限流器SFCL8在10kV试验电压下稳定运行达到第一预试时间Tp1后，闭合单相接地断路器ECB9，将模拟负载LD10短接，试验回路中产生原始短路故障电流Isc0；
e)通过电流互感器CT3采集接入被试超导限流器SFCL8之前的原始短路故障电流Isc0的实测波形；
f)单相接地断路器ECB9保持闭合状态达到第一暂态试验时间Tt1后，发出跳闸信号将其断开；
g)被试超导限流器SFCL8在10kV试验电压下稳定运行达到第二预试时间Tp2后，断开单相倒闸断路器SCB7，将被试超导限流器SFCL8接入通流试验回路；
h)在预定的稳态电流Ie下稳定运行达到稳态试验时间Ts后，再次闭合单相接地断路器ECB9，被试超导限流器SFCL8所在回路中产生实际短路故障电流Isc1；
i)超导限流器测控保护装置CLMCPD812自动检测到超导单元SCU87失超信号后，发出跳闸控制信号将第一快速开关KA89、第二快速开关KB810断开；
j)单相接地断路器ECB9保持闭合状态达到第二暂态试验时间Tt2后，断开保护开关KP811；
k)通过主回路电流互感器MCT81采集记录步骤g至步骤j阶段流过被试超导限流器SFCL8的电流波形；
l)断开合闸断路器CCB4；
m)闭合接地开关ES12，对试验系统充分放电；
n)闭合单相倒闸断路器SCB7；
o)闭合第一快速开关KA89、第二快速开关KB810与保护开关KP811；
p)断开单相接地断路器ECB9；
q)断开隔离开关DS5，故障限流试验结束。
所述试验保护控制逻辑包括：
Ⅰ)当电流互感器CT3检测电流瞬时值超过测控保护装置MCPD13保护整定值IP时，测控保护装置MCPD13发出保护断路器PCB2跳闸信号，自动切断试验回路；
Ⅱ)当主回路电流互感器MCT81测得的被试超导限流器SFCL8电流瞬时值高于第一保护整定值IA时，发出主回路过流报警与保护开关KP811、合闸断路器CCB4跳闸信号；
Ⅲ)当双分裂电抗器DSR85顶层油温超标时，发出双分裂电抗器DSR85温度报警与保护开关KP811、合闸断路器CCB4跳闸信号；
Ⅳ)当副边支路电流互感器SCT83测得的超导限流支路电流瞬时值高于第二保护整定值IB时，发出超导限流支路过流报警与第一快速开关KA89、第二快速开关KB810跳闸信号；
Ⅴ)当超导单元SCU87杜瓦内的液氮液位温度计指示温度高于氮气液化温度(零下196℃)时，发出液位偏低报警与第一快速开关KA89、第二快速开关KB810跳闸信号。
所述试验结果判定方法为：并网故障限流试验同时满足以下条件时，方可判定“试验结果合格，被试磁偏置超导限流器通过10kV并网条件下的故障限流试验”，条件包括：
ⅰ)试验系统无任何保护动作或异常报警信号；
ⅱ)被试超导限流器SFCL8本体无异常放电或绝缘击穿；
ⅲ)被试超导限流器SFCL8内部所有元件电压、支路电流均处于正常合理范围；
ⅳ)超导限流器测控保护装置CLMCPD812可靠检测出超导单元SCU87失超信号，并发出跳闸控制信号将第一快速开关KA89、第二快速开关KB810可靠开断；
ⅴ)步骤j执行前，保护开关KP811可靠保持闭合状态；
ⅵ)双分裂电抗器DSR85顶层油温无异常偏高；
ⅶ)超导单元SCU87杜瓦内液氮的液位无异常偏低；
ⅷ)利用实测电流波形计算得到被试超导限流器SFCL8在第一限流阶段(超导单元失超限流阶段)与第二限流阶段(双分裂电抗器失衡限流阶段)的限流率，其值均处于合理范围，并与理论计算结果基本吻合，其中，第一限流率Rcl1＝(1-第一限流阶段实际短路故障电流Isc11/原始短路故障电流Isc0/变比k)*100％，第二限流率Rcl2＝(1-第二限流阶段实际短路故障电流Isc12/原始短路故障电流Isc0/变比k)*100％。
实施例2
如图1所示，图1为本发明的一个实施例中10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统示意图。在本实施例中，10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统包括：并网试验变压器T1、保护断路器PCB2、电流互感器CT3、合闸断路器CCB4、隔离开关DS5、中间变压器TM6、单相倒闸断路器SCB7、被试超导限流器SFCL8、单相接地断路器ECB9、模拟负载LD10、集中参数模拟线路TL11、接地开关ES12、测控保护装置MCPD13、测量信号线MSL14、控制信号线CSL15。
以实际电网侧为起点，所述系统试验设备连接关系依次为：并网试验变压器T1→保护断路器PCB2→电流互感器CT3→合闸断路器CCB4→接地开关ES12→隔离开关DS5，以隔离开关DS5的末端作为三相试验设备的出口Ea、Eb、Ec；三相试验设备任一相的出口位置可选为所述试验系统接地点N；
所述中间变压器TM6的接线方式为：高压侧绕组61的出线端TA接于试验系统接地点N(如三相试验设备的c相出口Ec)位置，将高压侧绕组61的参考端TX、作为高压侧绕组参考端TX的同名端的低压侧绕组62端子Tx、铁心63及箱体64全部相互短接，并共同接于不作为试验系统接地点N的任一相出口(如三相试验设备的a相出口Ea)位置；所述中间变压器TM6整体通过支撑绝缘子与地面保持可靠承受10kV电压的安全距离；
所述被试超导限流器SFCL8的接入方式为：被试超导限流器SFCL8与单相倒闸断路器SCB7并联后，整体置于中间变压器TM6低压侧绕组62的Tx端子与模拟负载LD10之间；
所述模拟负载LD10的接线方式为：负载电阻R101与负载电抗X102串联后，与单相接地断路器ECB9并联，再共同置于被试超导限流器SFCL8末端Q与模拟线路TL11之间；
所述集中参数模拟线路TL11的接线方式为：可调电阻器RT111与可调电抗器LT112串联后，置于中间变压器TM6的Ta端子与模拟负载LD10之间；
所述测控保护装置MCPD13通过测量信号线MSL14与电流互感器CT3连接，并通过控制信号线CSL15分别与保护断路器PCB2、合闸断路器CCB4、隔离开关DS5、单相倒闸断路器SCB7、单相接地断路器ECB9、接地开关ES12连接。
在本实施例中，并网试验变压器T1为可接入实际电力系统的变比为220kV/10.5kV、接线方式为YNd11的油浸式三相电力变压器，其额定容量为264MVA，短路试验容量为1000MVA，为试验系统提供足够的电源容量支撑。
在本实施例中，试验系统通过并网试验变压器T1直接与城市220kV电力系统连接，满足并网试验条件。
在本实施例中，试验系统中的保护断路器PCB2、电流互感器CT3、合闸断路器CCB4、隔离开关DS5、单相倒闸断路器SCB7、单相接地断路器ECB9、接地开关ES12均为10kV电力系统用标准设备，能够实现试验参量测试与试验系统控制保护功能。
在本实施例中，优选地，中间变压器TM6为油浸式铜绕组短路试验变压器，具有更高的试验容量、更低的短路阻抗和更强的抗短路冲击能力，优选地，其联结组别为Ii0，具有更合理的电气绝缘结构。
在本实施例中，中间变压器TM6的高压侧绕组61与低压侧绕组62同轴套装在铁心63上，三者位置由内到外依次为铁心63→低压侧绕组62→高压侧绕组61，高压侧绕组61、低压侧绕组62、铁心63彼此保持足够的绝缘距离，共同置于充满变压器油的箱体64内。
所述的10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统，当根据需要选定的线路阻抗Zln*选定的短路故障电流Isc≥0.9*并网试验电压Ue时，所述中间变压器MT6可从试验系统中移除，将被试超导限流器SFCL8、集中参数模拟线路TL11、模拟负载LD10直接接入高压侧试验主回路。
在本实施例中，优选地，可调电抗器LT112为干式铜绕组电抗器，具有良好的低阻特性与抗短路冲击能力。
在本实施例中，三相试验设备的c相出口Ec被选为试验系统接地点N；中间变压器高压侧绕组61的TA端子连接至试验系统接地点N，中间变压器高压侧绕组61的TX端子、低压侧绕组62的Tx端子、铁心63及箱体64全部相互短接并共同连接至三相试验设备的a相出口Ea，三相试验设备的b相出口Eb不使用，处于悬空状态；中间变压器低压侧绕组62的Ta端子连接至集中参数模拟线路TL11，中间变压器低压侧绕组62的Tx端子连接至被试超导限流器SFCL8的首端P。
如图2所示，图2为本发明的一个实施例中移除中间变压器后的10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统示意图。中间变压器TM6从试验系统中移除后，试验设备接线时，原本接于中间变压器TM6低压侧Ta端子的集中参数模拟线路TL11直接接至三相试验设备c相出口Ec，原本接于中间变压器TM6低压侧Tx端子的被试超导限流器SFCL8首端P直接接至三相试验设备a相出口Ea。
如图3所示，图3为本发明的一个实施例中10kV磁偏置超导限流器内部电路与测控系统示意图。在本实施例中，被试超导限流器SFCL8内部元件包括：主回路电流互感器MCT81、原边支路电流互感器PCT82、副边支路电流互感器SCT83、原边电压互感器PPT84、双分裂电抗器DSR85、副边电压互感器SPT86、超导单元SCU87、超导单元电压互感器UPT88、第一快速开关KA89、第二快速开关KB810、保护开关KP811、超导限流器测控保护装置CLMCPD812、超导限流器测量信号线CLMSL813、超导限流器控制信号线CLCSL814。
所述被试超导限流器SFCL8的内部元件连接关系为：被试超导限流器SFCL8首端P连接主回路电流互感器MCT81后，主回路分为原边、副边两条支路；双分裂电抗器DSR85的原边绕组A1-X1与原边电压互感器PPT84并联后，再整体与原边支路电流互感器PCT82串联构成原边支路；双分裂电抗器DSR85的副边绕组A2-X2与副边电压互感器SPT86并联、超导单元SCU87与超导单元电压互感器UPT88并联后，按照副边支路电流互感器SCT83→双分裂电抗器DSR85的副边绕组A2-X2与副边电压互感器SPT86并联模块→第二快速开关KB810→超导单元SCU87与超导单元电压互感器UPT88并联模块→第一快速开关KA89的顺序串联构成副边支路(即超导限流支路)；原边支路与副边支路并联后，接于主回路电流互感器MCT81与保护开关KP811之间，保护开关KP811连接被试超导限流器SFCL8末端Q；超导限流器测控保护装置CLMCPD812通过超导限流器测量信号线CLMSL813分别与主回路电流互感器MCT81、原边支路电流互感器PCT82、副边支路电流互感器SCT83、原边电压互感器PPT84、副边电压互感器SPT86、超导单元电压互感器UPT88、双分裂电抗器DSR85油面温度计、超导单元SCU87液位温度计连接；超导限流器测控保护装置CLMCPD812通过超导限流器控制信号线CLCSL814分别与第一快速开关KA89、第二快速开关KB810、保护开关KP811连接。
在本实施例中，根据被试超导限流器SFCL8内部超导单元SCU87的接入规模，超导单元超导状态的额定载流能力为50A，失超状态的额定载流能力为500A，由此确定被试磁偏置超导限流器的额定稳态电流Ie＝100A，额定短路故障电流Isc＝1000A，根据实际线路情况选定的线路阻抗Zln＝0.4971+j0.8677Ω，则中间变压器变比k＝Ue/(|Zln|*Isc)＝10kV/(√(0.49712+0.86772)*1000A)＝10:1，实测中间变压器短路阻抗Zsc＝4.5+j19.4872Ω，由此计算可调电阻器RT111的电阻值RT＝Rln-Rsc/k2＝0.4971-4.5/102＝0.4521Ω，可调电抗器LT112的电感值LT＝(Lln-Lsc/k2)＝(0.8677-19.4872/102)/(2π*50Hz)＝2.1417mH，选定试验系统稳态功率因数cosφ＝0.8且呈感性(0°＜φ＜90°)，则负载电阻R101的电阻值R＝cosφ*Ue/(k*Ie)-Rln＝0.8*10kV/(10*100A)-0.4971Ω＝7.5029Ω，负载电抗X102的电抗值X＝sinφ*Ue/(k*Ie)-2πf*Lln＝0.6*10kV/(10*100A)-0.8677Ω＝5.1323Ω，故负载电感L＝X/2πf＝5.1323Ω/(2π*50Hz)＝16.3366mH。
本发明一种10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验方法包括：试验操作方法、试验保护控制逻辑、试验结果判定方法。
在本实施例中，所述试验操作方法包括：试验系统初始状态和试验操作步骤。
(1)试验系统初始状态
所述试验系统初始状态为合闸断路器CCB4、单相接地断路器ECB9、隔离开关DS5均处于断开状态，保护断路器PCB2、单相倒闸断路器SCB7、接地开关ES12、第一快速开关KA89、第二快速开关KB810、保护开关KP811均处于闭合状态。
(2)试验操作步骤
如图4所示，图4为本发明的一个实施例中10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验操作流程图。在本实施例中，所述试验操作步骤包括：
a)断开接地开关ES12；
b)闭合隔离开关DS5；
c)闭合合闸断路器CCB4，试验系统开始带电运行；
d)被试超导限流器SFCL8在10kV试验电压下稳定运行达到第一预试时间Tp1后，闭合单相接地断路器ECB9，将模拟负载LD10短接，试验回路中产生原始短路故障电流Isc0；
e)通过电流互感器CT3采集接入被试超导限流器SFCL8之前的原始短路故障电流Isc0的实测波形；
f)单相接地断路器ECB9保持闭合状态达到第一暂态试验时间Tt1后，发出跳闸信号将其断开；
g)被试超导限流器SFCL8在10kV试验电压下稳定运行达到第二预试时间Tp2后，断开单相倒闸断路器SCB7，将被试超导限流器SFCL8接入通流试验回路；
h)在预定的稳态电流Ie下稳定运行达到稳态试验时间Ts后，再次闭合单相接地断路器ECB9，被试超导限流器SFCL8所在回路中产生实际短路故障电流Isc1；
i)超导限流器测控保护装置CLMCPD812自动检测到超导单元SCU87失超信号后，发出跳闸控制信号将第一快速开关KA89、第二快速开关KB810断开；
j)单相接地断路器ECB9保持闭合状态达到第二暂态试验时间Tt2后，断开保护开关KP811；
k)通过主回路电流互感器MCT81采集记录步骤g至步骤j阶段流过被试超导限流器SFCL8的电流波形；
l)断开合闸断路器CCB4；
m)闭合接地开关ES12，对试验系统充分放电；
n)闭合单相倒闸断路器SCB7；
o)闭合第一快速开关KA89、第二快速开关KB810与保护开关KP811；
p)断开单相接地断路器ECB9；
q)断开隔离开关DS5，故障限流试验结束。
在本实施例中，所述试验保护控制逻辑包括：
Ⅰ)当电流互感器CT3检测电流瞬时值超过测控保护装置MCPD13保护整定值IP时，测控保护装置MCPD13发出保护断路器PCB2跳闸信号，自动切断试验回路；
Ⅱ)当主回路电流互感器MCT81测得的被试超导限流器SFCL8电流瞬时值高于第一保护整定值IA时，发出主回路过流报警与保护开关KP811、合闸断路器CCB4跳闸信号；
Ⅲ)当双分裂电抗器DSR85顶层油温超标时，发出双分裂电抗器DSR85温度报警与保护开关KP811、合闸断路器CCB4跳闸信号；
Ⅳ)当副边支路电流互感器SCT83测得的超导限流支路电流瞬时值高于第二保护整定值IB时，发出超导限流支路过流报警与第一快速开关KA89、第二快速开关KB810跳闸信号；
Ⅴ)当超导单元SCU87杜瓦内的液氮液位温度计指示温度高于氮气液化温度(零下196℃)时，发出液位偏低报警与第一快速开关KA89、第二快速开关KB810跳闸信号。
在本实施例中，选定的测控保护装置MCPD13保护整定值IP＝1000A，第一保护整定值IA为Isc幅值的2.0倍，第二保护整定值IB为Isc幅值的0.8倍，即IA＝2*√2*Isc＝2*√2*1000A≈2800A、IB＝0.8*√2*Isc＝0.8*√2*1000A≈1100A。
在本实施例中，为充分检验被试超导限流器SFCL8在低温高电压环境下的绝缘性能与运行稳定性，保证并网故障限流试验的安全实施，优选地设定第一预试时间Tp1＝180s、第二预试时间Tp2＝300s、稳态试验时间Ts＝5min，为保证具备足够的短路故障电流采集时间，优选地设定第一暂态试验时间Tt1＝100ms，第二暂态试验时间Tt2＝100ms。
在本实施例中，所述试验结果判定方法为：并网故障限流试验同时满足以下条件时，方可判定“试验结果合格，被试磁偏置超导限流器通过10kV并网条件下的故障限流试验”，条件包括：
ⅰ)试验系统无任何保护动作或异常报警信号；
ⅱ)被试超导限流器SFCL8本体无异常放电或绝缘击穿；
ⅲ)被试超导限流器SFCL8内部所有元件电压、支路电流均处于正常合理范围；
ⅳ)超导限流器测控保护装置CLMCPD812可靠检测出超导单元SCU87失超信号，并发出跳闸控制信号将第一快速开关KA89、第二快速开关KB810可靠开断；
ⅴ)步骤j执行前，保护开关KP811可靠保持闭合状态；
ⅵ)双分裂电抗器DSR85顶层油温无异常偏高；
ⅶ)超导单元SCU87杜瓦内液氮的液位无异常偏低；
ⅷ)利用实测电流波形计算得到被试超导限流器SFCL8在第一限流阶段，即超导单元失超限流阶段，与第二限流阶段，即双分裂电抗器失衡限流阶段的限流率，其值均处于合理范围，并与理论计算结果基本吻合，其中，第一限流率Rcl1＝(1-第一限流阶段实际短路故障电流Isc11/原始短路故障电流Isc0/变比k)*100％，第二限流率Rcl2＝(1-第二限流阶段实际短路故障电流Isc12/原始短路故障电流Isc0/变比k)*100％。
根据本发明提出的试验系统初始状态与试验操作步骤，本实施例顺利开展了磁偏置超导限流器10kV并网条件下的故障限流试验。试验过程中，试验系统无任何保护动作或异常报警信号，被试超导限流器SFCL8本体无异常放电、无绝缘击穿，被试超导限流器SFCL8内部各元件电压、支路电流均处于正常合理范围，超导限流器测控保护装置CLMCPD812可靠检出超导单元SCU87失超信号，并发出控制信号将第一快速开关KA89、第二快速开关KB810可靠开断，各开关设备均按照操作流程正确动作，双分裂电抗器DSR85油温无异常偏高，超导单元SCU87杜瓦内液氮的液位无异常偏低。
在本实施例中，实测原始短路故障电流Isc0＝101.36A，第一限流阶段，即超导单元失超限流阶段，实际短路故障电流Isc11＝921.74A；第二限流阶段，即双分裂电抗器失衡限流阶段，实际短路故障电流Isc12＝409.39A。则本实施例中被试磁偏置超导限流器第一限流率Rcl1＝(1-Isc11/Isc0/k)*100％＝9.06％，第二限流率Rcl2＝(1-Isc12/Isc0/k)*100％＝59.61％，与理论计算结果基本吻合。
多个实施例已验证本方法具有安全可靠性高、工程适用性广、参数可控性强等显著优点。
虽然已示例实施例描述了本公开，但应理解，本公开不限于上述的示例性实施例。对于本领域技术人员显然的是，可以在不背离本公开的范围和精神的条件下修改上述的示例性实施例。所附的权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。
Claims (10)
1.10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统，其特征在于：以实际电网侧为起点，并网试验变压器T(1)、保护断路器PCB(2)、电流互感器CT(3)、合闸断路器CCB(4)、接地开关ES(12)、隔离开关DS(5)及中间变压器TM(6)依次连接；被试超导限流器SFCL(8)与单相倒闸断路器SCB(7)并联，整体连接在中间变压器TM(6)的一个端子与模拟负载LD(10)之间；模拟负载LD(10)与单相接地断路器ECB(9)并联，连接于被试超导限流器SFCL(8)的末端与模拟线路TL(11)之间；所述集中参数模拟线路TL(11)连接在中间变压器TM(6)的另一个端子与模拟负载LD(10)之间；所述测控保护装置MCPD(13)通过测量信号线MSL(14)与电流互感器CT(3)连接，并通过控制信号线CSL(15)分别与保护断路器PCB(2)、合闸断路器CCB(4)、隔离开关DS(5)、单相倒闸断路器SCB(7)、单相接地断路器ECB(9)、接地开关ES(12)相连接。
2.根据权利要求1所述的10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统，其特征在于：所述隔离开关DS(5)的末端作为三相试验设备的出口Ea、Eb、Ec；三相试验设备任一相的出口位置均能够作为所述试验系统接地点N。
3.根据权利要求1所述的10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统，其特征在于：所述中间变压器TM(6)包括高压侧绕组(61)，低压侧绕组(62)，铁心(63)及箱体(6)，其中高压侧绕组(61)的出线端TA接于试验系统接地点N位置，将高压侧绕组(61)的参考端TX、作为高压侧绕组参考端TX的同名端的低压侧绕组(62)端子Tx、铁心(63)及箱体(64)全部相互短接，并共同接于不作为试验系统接地点N的任一相出口位置；所述中间变压器TM(6)整体通过支撑绝缘子与地面保持可靠承受10kV电压的安全距离；
所述中间变压器TM(6)为高压侧额定电压10kV、变比可调的单相试验变压器，根据具体试验工况，其变比k＝并网试验电压Ue/；根据试验需要选定的线路阻抗模值|Zln|*根据试验需要选定的短路故障电流Isc；
所述中间变压器TM(6)为具有强短路承受能力的短路试验变压器，其额定短路容量QTM≥并网试验电压Ue*选定的短路故障电流Isc/变比k；
所述中间变压器TM(6)的短路阻抗Zsc阻性分量与感性分量均不超过根据试验需要选定的线路阻抗Zln相应分量的高压侧折算值，即短路电阻Rsc≤k2*线路电阻Rln、短路电感Lsc≤k2*线路电感Lln；
当根据试验需要选定的线路阻抗Zln*选定的短路故障电流Isc≥0.9*并网试验电压Ue时，所述中间变压器TM(6)可从试验系统中移除，将被试超导限流器SFCL(8)、模拟负载LD(10)、集中参数模拟线路TL(11)直接接入高压侧试验主回路；
所述中间变压器TM(6)从试验系统中移除后，试验参数计算时，中间变压器TM(6)的短路电阻Rsc与短路电感Lsc均取零值，变比k取为1；
所述中间变压器TM(6)从试验系统中移除后，上述试验设备接线时，原接于中间变压器TM(6)低压侧Ta端子的集中参数模拟线路TL(11)直接接至原高压侧TA端子所接位置；原接于中间变压器TM(6)低压侧Tx端子的被试超导限流器SFCL(8)首端P直接接至原高压侧TX端子所接位置。
4.根据权利要求1所述的10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统，其特征在于：所述被试超导限流器SFCL(8)的内部元件包括：主回路电流互感器MCT(81)、原边支路电流互感器PCT(82)、副边支路电流互感器SCT(83)、原边电压互感器PPT(84)、双分裂电抗器DSR(85)、副边电压互感器SPT(86)、超导单元SCU(87)、超导单元电压互感器UPT(88)、第一快速开关KA(89)、第二快速开关KB(810)、保护开关KP(811)、超导限流器测控保护装置CLMCPD(812)、超导限流器测量信号线CLMSL(813)、超导限流器控制信号线CLCSL(814)；其中，被试超导限流器SFCL(8)首端P连接主回路电流互感器MCT(81)后，主回路分为原边、副边两条支路；双分裂电抗器DSR(85)的原边绕组A1-X1与原边电压互感器PPT(84)并联后，再整体与原边支路电流互感器PCT(82)串联构成原边支路；双分裂电抗器DSR(85)的副边绕组A2-X2与副边电压互感器SPT(86)并联、超导单元SCU(87)与超导单元电压互感器UPT(88)并联后，按照副边支路电流互感器SCT(83)、双分裂电抗器DSR(85)的副边绕组A2-X2与副边电压互感器SPT(86)并联模块、第二快速开关KB(810)、超导单元SCU(87)与超导单元电压互感器UPT(88)并联模块、第一快速开关KA(89)的顺序串联构成副边支路；原边支路与副边支路并联后，接于主回路电流互感器MCT(81)与保护开关KP(811)之间，保护开关KP(811)连接被试超导限流器SFCL(8)末端Q；超导限流器测控保护装置CLMCPD(812)通过超导限流器测量信号线CLMSL(813)分别与主回路电流互感器MCT(81)、原边支路电流互感器PCT(82)、副边支路电流互感器SCT(83)、原边电压互感器PPT(84)、副边电压互感器SPT(86)、超导单元电压互感器UPT(88)、双分裂电抗器DSR(85)油面温度计、超导单元SCU(87)液位温度计连接；超导限流器测控保护装置CLMCPD(812)通过超导限流器控制信号线CLCSL(814)分别与第一快速开关KA(89)、第二快速开关KB(810)、保护开关KP(811)连接。
5.根据权利要求1所述的10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统，其特征在于：所述模拟负载LD(10)包括：负载电阻R(101)和负载电抗X(102)；其中，负载电阻R(101)与负载电抗X(102)串联后，与单相接地断路器ECB(9)并联，再共同连接于被试超导限流器SFCL(8)末端Q与模拟线路TL(11)之间；根据选定的不同稳态功率因数角φ，负载电抗X(102)可能为负载电感L或负载电容C；所述负载电阻R(101)的阻值R＝根据试验需要选定的系统稳态功率因数cosφ*Ue/(k*Ie)-Rln，且其容量须满足PR≥Ie2*R，否则应减小所选的功率因数，直至负载电阻容量满足要求；所述负载电抗X＝sinφ*Ue/(k*Ie)-2πf*Lln，当X＞0时，负载电抗X(102)为一个电感，负载电感L＝X/2πf，当X＜0时，负载电抗X(102)为一个电容，负载电容C＝1/(2πf*|X|)。
6.根据权利要求1所述的10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统，其特征在于：所述集中参数模拟线路TL(11)包括：可调电阻器RT(111)和可调电抗器LT(112)；其中，可调电阻器R0(111)与可调电抗器L0(112)串联后，连接于中间变压器TM(6)的Ta端子与模拟负载LD(10)之间；所述可调电阻器R0(111)为无感电阻器，其电阻值R0＝Rln-Rsc/k2，其额定容量PR0≥Ie2*R0；所述可调电抗器L0(112)为低阻空心电抗器，其电感值L0＝Lln-Lsc/k2。
7.根据权利要求1所述的10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统，其特征在于：所述并网试验变压器T(1)为可接入实际电力系统的低压侧额定电压为10.5kV的三相电力变压器，其额定容量Qe≥3*Qst，短路试验容量Qsc≥2*Qtr，其中，稳态通流试验容量Qst＝√3*并网试验电压Ue*根据试验需要选定的稳态电流Ie,故障暂态通流试验容量Qtr＝√3*并网试验电压Ue*根据试验需要选定的短路故障电流Isc。
8.根据权利要求1所述的10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验系统，其特征在于：所述保护断路器PCB(2)、合闸断路器CCB(4)、单相倒闸断路器SCB(7)、单相接地断路器ECB(9)、隔离开关DS(5)、接地开关ES(12)均为10kV电力系统用标准开关设备。
9.10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验方法，其特征在于：包括试验操作方法、试验保护控制逻辑、试验结果判定方法；所述试验操作方法包括试验系统初始状态、试验操作步骤；
所述试验系统初始状态为合闸断路器CCB(4)、单相接地断路器ECB(9)、隔离开关DS(5)均处于断开状态，保护断路器PCB(2)、单相倒闸断路器SCB(7)、接地开关ES(12)、第一快速开关KA(89)、第二快速开关KB(810)及保护开关KP(811)均处于闭合状态；
所述试验操作步骤包括：
a)断开接地开关ES(12)；
b)闭合隔离开关DS(5)；
c)闭合合闸断路器CCB(4)，试验系统开始带电运行；
d)被试超导限流器SFCL(8)在10kV试验电压下稳定运行达到第一预试时间Tp1后，闭合单相接地断路器ECB(9)，将模拟负载LD(10)短接，试验回路中产生原始短路故障电流Isc0；
e)通过电流互感器CT(3)采集接入被试超导限流器SFCL(8)之前的原始短路故障电流Isc0的实测波形；
f)单相接地断路器ECB(9)保持闭合状态达到第一暂态试验时间Tt1后，发出跳闸信号将其断开；
g)被试超导限流器SFCL(8)在10kV试验电压下稳定运行达到第二预试时间Tp2后，断开单相倒闸断路器SCB(7)，将被试超导限流器SFCL(8)接入通流试验回路；
h)在预定的稳态电流Ie下稳定运行达到稳态试验时间Ts后，再次闭合单相接地断路器ECB(9)，被试超导限流器SFCL(8)所在回路中产生实际短路故障电流Isc1；
i)超导限流器测控保护装置CLMCPD(812)自动检测到超导单元SCU(87)失超信号后，发出跳闸控制信号将第一快速开关KA(89)、第二快速开关KB(810)断开；
j)单相接地断路器ECB(9)保持闭合状态达到第二暂态试验时间Tt2后，断开保护开关KP(811)；
k)通过主回路电流互感器MCT(81)采集记录步骤g至步骤j阶段流过被试超导限流器SFCL(8)的电流波形；
l)断开合闸断路器CCB(4)；
m)闭合接地开关ES(12)，对试验系统充分放电；
n)闭合单相倒闸断路器SCB(7)；
o)闭合第一快速开关KA(89)、第二快速开关KB(810)与保护开关KP(811)；
p)断开单相接地断路器ECB(9)；
q)断开隔离开关DS(5)，故障限流试验结束。
10.根据权利要求9所述的10kV磁偏置超导限流器并网故障限流试验方法，其特征在于：所述试验保护控制逻辑包括：
Ⅰ)当电流互感器CT(3)检测电流瞬时值超过测控保护装置MCPD(13)保护整定值IP时，测控保护装置MCPD(13)发出保护断路器PCB(2)跳闸信号，自动切断试验回路；
Ⅱ)当主回路电流互感器MCT(81)测得的被试超导限流器SFCL(8)电流瞬时值高于第一保护整定值IA时，发出主回路过流报警与保护开关KP(811)、合闸断路器CCB(4)跳闸信号；
Ⅲ)当双分裂电抗器DSR(85)顶层油温超标时，发出双分裂电抗器DSR(85)温度报警与保护开关KP(811)、合闸断路器CCB(4)跳闸信号；
Ⅳ)当副边支路电流互感器SCT(83)测得的超导限流支路电流瞬时值高于第二保护整定值IB时，发出超导限流支路过流报警与第一快速开关KA(89)、第二快速开关KB(810)跳闸信号；
Ⅴ)当超导单元SCU(87)杜瓦内的液氮液位温度计指示温度高于氮气液化温度时，发出液位偏低报警与第一快速开关KA(89)、第二快速开关KB(810)跳闸信号；
所述试验结果判定方法为：并网故障限流试验同时满足以下条件时，判定“试验结果合格，被试磁偏置超导限流器通过10kV并网条件下的故障限流试验”，条件包括：
ⅰ)试验系统无任何保护动作或异常报警信号；
ⅱ)被试超导限流器SFCL(8)本体无异常放电或绝缘击穿；
ⅲ)被试超导限流器SFCL(8)内部所有元件电压、支路电流均处于正常合理范围；
ⅳ)超导限流器测控保护装置CLMCPD(812)可靠检测出超导单元SCU(87)失超信号，并发出跳闸控制信号将第一快速开关KA(89)、第二快速开关KB(810)可靠开断；
ⅴ)步骤j执行前，保护开关KP(811)可靠保持闭合状态；
ⅵ)双分裂电抗器DSR(85)顶层油温无异常偏高；
ⅶ)超导单元SCU(87)杜瓦内液氮的液位无异常偏低；
ⅷ)利用实测电流波形计算得到被试超导限流器SFCL(8)在第一限流阶段，即超导单元失超限流阶段与第二限流阶段，即双分裂电抗器失衡限流阶段的限流率，其值均处于合理范围，并与理论计算结果基本吻合，其中，第一限流率Rcl1＝(1-第一限流阶段实际短路故障电流Isc11/原始短路故障电流Isc0/变比k)*100％，第二限流率Rcl2＝(1-第二限流阶段实际短路故障电流Isc12/原始短路故障电流Isc0/变比k)*100％。
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