專利名稱：用于穩(wěn)定電網(wǎng)電力的方法和設(shè)備的制作方法
用于穩(wěn)定電網(wǎng)電力的方法和設(shè)備相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2009年1月12日提交的美國臨時專利申請No. 61/204，898的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及通過使用可變阻抗設(shè)備來控制電業(yè)電網(wǎng)(electric utility grid)以改善電網(wǎng)穩(wěn)定性和電力品質(zhì)，該可變阻抗設(shè)備自動地或在主動控制下對電網(wǎng)中的不穩(wěn)定瞬態(tài)進行響應(yīng)。電力的有效且可靠的產(chǎn)生、傳送以及分配對美國安全和經(jīng)濟是至關(guān)重要的。不算增加的電力需求、電網(wǎng)互聯(lián)以及不斷增多的獨立發(fā)電設(shè)施已經(jīng)降低了逐漸老化的北美電網(wǎng)的總體穩(wěn)定性。該不穩(wěn)定性經(jīng)常將其表現(xiàn)在由于洪水、強風(fēng)、倒下的樹的大枝、閃電襲擊、交叉的傳輸線等導(dǎo)致的不受控制的高電流浪涌(即，故障電流)次數(shù)的增加。如果不處理的話，故障電流可能會永久損壞傳輸和分配設(shè)備、跳閘(trip)高功率電路斷路器，并擾亂流到終端用戶的功率流，從而在遭受這些痛苦的區(qū)域中造成相當大的社會以及經(jīng)濟影響。僅在美國地區(qū)明顯的電力中斷(例如，2003年的西北部，2001年的北加利福尼亞州，2000的底特律，1999年的亞特蘭大、新奧爾良、芝加哥以及紐約，1996年的美國西海岸以及2005年的美國墨西哥灣(Gulf Coast))是北美電網(wǎng)內(nèi)在脆弱的跡象。最近對美國電消費者的電力中斷的損失的研究表明美國每年的經(jīng)濟損失大約為$80B。設(shè)計了放射狀分布網(wǎng)絡(luò)，以便電力從產(chǎn)生源(在圖16中由空心圓表示)流到終端用戶。電力在放射狀網(wǎng)絡(luò)中在一個方向上流動(由圖中的箭頭描繪)，從而從主饋線支路引到將電力遞送到各自負載(圖16中由實心圓表示)的側(cè)支路，這些負載可以是單獨的目的地或下游的變電站。設(shè)置斷路器A和B，以在每個各自支路中出現(xiàn)短路的情況下(即故障) 保護并隔離主饋線。例如，如果斷路器A的下游發(fā)生故障，則斷路器A檢測到大的電流浪涌并在固定數(shù)量的周期之后斷開。這種行為用于“劃分”電網(wǎng)(即，斷路器將斷路器A下游的電網(wǎng)的故障部分隔離)并保持總電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在該示例中，斷路器B下游的終端用戶不會遭遇電力中斷。通常，斷路器A和B是“重新閉合”斷路器。重新閉合斷路器按照設(shè)定的時間表斷開和重新閉合，該時間表通常由設(shè)備和本地公用事業(yè)(local utility)來確定。圖17示意性地示出了典型的“重新閉合”時間表。在故障事件開始時，斷路器在大約4-6個周期中檢測電流浪涌并在零電壓交叉或零電壓交叉附近自動斷開。然后該“重新閉合器”等待4-10 個周期之后再重新閉合。如果故障依然存在，則該過程被第三次重復(fù)，其中在斷開狀態(tài)中時間延遲更長。如果在第三次之后故障還存在，則系統(tǒng)被鎖定在“斷開”狀態(tài)，且故障被認為是永久性的。大多數(shù)故障在第一次或第二次重新閉合順序中被清除。故障限流器(FCL)是自主檢測電力網(wǎng)絡(luò)中的大電流浪涌并比常規(guī)電路斷路器快很多倍地插入電流限制阻抗的設(shè)備，這改善了電力品質(zhì)、保護下游設(shè)備(例如變壓器、電機、開關(guān)設(shè)備、電路斷路器等)不受潛在損壞并防止電力中斷。FCL的廣泛應(yīng)用將改善電網(wǎng)穩(wěn)定性并允許電網(wǎng)整體能夠更好地響應(yīng)在自然災(zāi)害中可能發(fā)生的瞬時故障和永久故障。 FCL是電網(wǎng)電力工程師長期的夢想，且許多設(shè)備的制造已經(jīng)有不同程度的成功。由于高效經(jīng)濟的故障限流設(shè)備有待開發(fā)，因此在電力傳輸和分配電網(wǎng)中通常使用的是可靠但低效且笨重的備選故障控制方法(例如，快速電路斷路器、空心電抗器、高阻抗變壓器等)。在高溫超導(dǎo)體(HTQ中液態(tài)氮(77K)溫度以上的超導(dǎo)性的發(fā)現(xiàn)對致力使用這些材料制造有用的商業(yè)設(shè)備做出了重大成果。原則上，超導(dǎo)材料是用于FCL設(shè)備的理想材料，這是因為即便高達稱為臨界電流(Ie)的最大電流，這種材料的電阻仍然基本為零。因此，在常規(guī)工作期間，F(xiàn)CL不會給電網(wǎng)增加額外的阻抗。但是，當流過超導(dǎo)體的電流超過Ic時，這種材料就變成高阻的常規(guī)材料。這種超導(dǎo)到常規(guī)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變可以用于FCL設(shè)備中以快速地將明顯的阻抗插入到電網(wǎng)中，這有效地削減了故障電流的大小。不幸的是，由于差的HTS材料特性、HTS線和大部件的臨界電流低以及HTS部件固有的高成本，基于原型HTS的超導(dǎo)FCL 獲得有限的成功。在2001年1月，在二硼化鎂(MgB2)中在39K發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)性。在液態(tài)氮溫度一半以上并在這種簡單的金屬化合物中超導(dǎo)性的發(fā)現(xiàn)激起了對將這種材料作為HTS材料的廉價實用的替換材料用于在30K以下的溫度工作的電力應(yīng)用的濃厚興趣。雖然該工作溫度不如 HTS材料的工作溫度理想，但是近來無冷凍劑(cryogen-free)冷卻技術(shù)的進步已經(jīng)使得這些溫度很經(jīng)濟地用于FCL應(yīng)用。但是，與HTS材料類似，MgB2是硬且易碎的陶瓷材料，且經(jīng)歷許多與HTS陶瓷相同的機械缺陷。至今，HTS和MgB2超導(dǎo)材料還不具有開發(fā)節(jié)省成本、可靠的超導(dǎo)FCL系統(tǒng)所需的物理和經(jīng)濟特性。圖18示出了與圖16類似的放射狀電網(wǎng)的操作，其裝配有故障限流設(shè)備。FCL A和 FCL B被設(shè)計為在超過電網(wǎng)的常規(guī)負載電流的某電流處觸發(fā)。當FCL觸發(fā)時，限流阻抗被無縫地插入到電網(wǎng)中，這限制了瞬時故障電流的大小。例如，如果在FCL A的下游的放射狀支路中發(fā)生故障，則FCL A迅速插入內(nèi)嵌(in-line)阻抗，從而至故障支路的電流得到限制。 圖19A示意性地示出了 FCL設(shè)備的觸發(fā)順序，其中可以看出，該設(shè)備非?？斓叵拗屏穗娏?。 與斷路器允許故障在零電壓交叉或其附近斷開之前的4-6個周期通過不同(見圖19B)，F(xiàn)CL 能夠在所述周期中的任意點處插入限流阻抗并能夠在單個AC周期中觸發(fā)。在受FCL保護的放射狀電網(wǎng)中，由于FCL A的插入阻抗，饋線電壓不會由于FCL A 的下游出現(xiàn)故障而降低。因此，在放射狀電網(wǎng)中設(shè)置FCL改善了電力品質(zhì)，甚至在設(shè)備之間沒有協(xié)調(diào)和通信的情況下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種包括多個交互電網(wǎng)設(shè)備的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備(metadevice)，每個交互電網(wǎng)設(shè)備形成電網(wǎng)中各自的電路徑的一部分，且每個交互電網(wǎng)設(shè)備包括可變阻抗設(shè)備，該可變阻抗設(shè)備在故障發(fā)生時在各自的路徑中插入限流阻抗；與可變阻抗設(shè)備連接的狀態(tài)檢測傳感器(transducer)，用于在故障發(fā)生時改變檢測狀態(tài)；以及整體通信系統(tǒng) (integral communication system)，其具有傳輸和接收能力，并被連接到狀態(tài)檢測傳感器和可變阻抗設(shè)備，其中，由每一個交互電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障自動促使向另一個集成電網(wǎng)設(shè)備傳輸信號、由另一個集成電網(wǎng)設(shè)備接收該信號以及由另一個集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。
在該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備中，由第一集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障可以促使信號自動地傳輸?shù)降诙呻娋W(wǎng)設(shè)備以及由該第二集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。在該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備中，由所述第二集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障可以促使信號自動地傳輸?shù)剿龅谝患呻娋W(wǎng)設(shè)備以及由所述第一集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。在該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備中，由所述第二集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障可以促使信號自動地傳輸?shù)降谌呻娋W(wǎng)設(shè)備以及由該第三集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。在該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備中，由所述第一集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障可以促使信號自動地傳輸?shù)剿龅谌呻娋W(wǎng)設(shè)備以及由所述第三集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。在該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備中，由所述第三集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障可以促使信號自動地傳輸?shù)剿龅诙呻娋W(wǎng)設(shè)備以及由所述第二集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。在該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備中，由所述第三集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障可以促使信號自動地傳輸?shù)剿龅谝患呻娋W(wǎng)設(shè)備以及由所述第一集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。在該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備中，限流阻抗可以允許電流流過各自的路徑。在該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備中，可變阻抗設(shè)備可以包括并聯(lián)的超導(dǎo)體支路和有限阻抗分流支路(例如，阻性支路、感性支路、容性支路或它們的組合)，如果電流低于超導(dǎo)體支路的臨界電流，則電流通過超導(dǎo)體支路，以及如果電流超過臨界電流，則超導(dǎo)體支路減小通過該超導(dǎo)體支路的電流，從而增加并聯(lián)的超導(dǎo)體支路和有限阻抗分流支路的總阻抗。該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備還可以包括可操作以與超導(dǎo)體支路的超導(dǎo)體材料耦合和解耦合的元件，耦合關(guān)系的改變導(dǎo)致超導(dǎo)體支路的電阻的改變，所述元件連接到整體通信系統(tǒng)使得該整體通信系統(tǒng)響應(yīng)于信號的接收來操作該元件。在該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備中，所述元件可以是在加電時在超導(dǎo)體支路中產(chǎn)生磁場的螺線管元件。在該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備中，狀態(tài)檢測傳感器可以是檢測超導(dǎo)體支路的溫度的熱電偶。本發(fā)明還提供一種穩(wěn)定電力的方法，該方法包括使用第一可變阻抗設(shè)備來檢測電網(wǎng)中的故障；使用故障附近的第一可變阻抗設(shè)備來在電網(wǎng)的第一路徑中插入限流阻抗； 在檢測到故障后將信號從第一可變阻抗設(shè)備傳送到第二可變阻抗設(shè)備；在第二可變阻抗設(shè)備處接收該信號；以及響應(yīng)于接收到所述信號，使用第二可變阻抗設(shè)備在電網(wǎng)的第二路徑中插入限流阻抗。本發(fā)明還提供一種交互電網(wǎng)設(shè)備，其包括第一終端和第二終端、電連接到第一終端和第二終端的超導(dǎo)體部件、冷卻系統(tǒng)、狀態(tài)檢測傳感器和整體通信系統(tǒng)，該超導(dǎo)體部件與冷卻系統(tǒng)連接以被冷卻至超導(dǎo)體部件的超導(dǎo)體材料的臨界溫度以下從而允許超導(dǎo)電流流過該超導(dǎo)體部件，故障導(dǎo)致超導(dǎo)電流減小，狀態(tài)檢測傳感器被設(shè)置以用于在故障發(fā)生時改變檢測狀態(tài)，以及整體通信系統(tǒng)連接到狀態(tài)檢測傳感器，該整體通信系統(tǒng)在故障發(fā)生時生成并傳送信號。在該交互電網(wǎng)設(shè)備中，狀態(tài)檢測傳感器可以是檢測超導(dǎo)體支路的溫度的熱電偶。在該交互電網(wǎng)設(shè)備中，可變阻抗設(shè)備可以包括并聯(lián)的超導(dǎo)體支路和有限阻抗分流支路，如果電流低于超導(dǎo)體支路的臨界電流，則電流通過超導(dǎo)體支路，以及如果電流超過臨界電流，則超導(dǎo)體支路減小通過超導(dǎo)體支路的電流，且有限阻抗支路中的電流增大，從而增大并聯(lián)的超導(dǎo)體支路和有限阻抗支路的阻抗。該交互電網(wǎng)設(shè)備還可以包括可操作以與超導(dǎo)體支路的超導(dǎo)體材料耦合和解耦合的元件，耦合的改變導(dǎo)致超導(dǎo)體支路的電阻的改變，所述元件與整體通信系統(tǒng)連接使得整體通信系統(tǒng)響應(yīng)于信號的接收來操作該元件。在該交互電網(wǎng)設(shè)備中，所述元件可以是在加電時在超導(dǎo)體支路中產(chǎn)生磁場的螺線管元件。


參照附圖以示例的方式描述本發(fā)明，其中圖1是電網(wǎng)的圖示，該電網(wǎng)包括多個連接的電路徑以及由多個集成電網(wǎng)設(shè)備I⑶ 構(gòu)成的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備；圖2是在其中一個電路徑中發(fā)生故障從而觸發(fā)其中一個IGD之后的與圖1類似的視圖；圖3是在觸發(fā)多個I⑶之后的與圖2類似的視圖；圖4是在另一個路徑中發(fā)生故障從而觸發(fā)另一個IGD之后的與圖1類似的視圖；圖5是在觸發(fā)多個I⑶之后的與圖4類似的視圖；圖6是在再一個路徑中發(fā)生故障從而觸發(fā)再一個I⑶之后的與圖1類似的視圖；圖7是在觸發(fā)多個I⑶之后的與圖6類似的視圖；圖8是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9是更詳細示出一個I⑶的圖示；圖IOA和圖IOB是示出各種材料的轉(zhuǎn)換速度的圖示；圖IOC是示出不同材料的失超傳播速度(QPV)的圖示；圖IlA-圖IlC是示出各種材料的轉(zhuǎn)換速度的圖示；圖12是示出I⑶的限流方面的立體圖；圖13是示出用于故障檢測的熱電偶的布置的立體圖；圖14是示出允許IGD的阻抗被主動和被動控制的方面的立體圖；圖15A和圖15B是關(guān)于I⑶的整體通信能力的方面的立體圖16是示出形成現(xiàn)有技術(shù)的部分的放射狀分配網(wǎng)絡(luò)的圖示；圖17示出了圖16的網(wǎng)絡(luò)的“重新閉合”的時間表；圖18是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的類似于圖16的視圖，其中，圖16的斷路器被FCL替代；圖19A示出了 FCL設(shè)備的觸發(fā)順序；以及圖19B示出了 FCL插入限流阻抗。
具體實施例方式附圖中的圖1示出了電網(wǎng)10，其包括多個連接的電路徑12A-G和電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備14。電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備14包括多個I⑶16A-16D。I⑶16A-16D分別位于電路徑12B、 12F、ia(和12A內(nèi)。I⑶16A具有在兩種模式之間轉(zhuǎn)換的能力，其中，第一種模式是超導(dǎo)體電流通過I⑶16A，第二種模式是I⑶16A將限流阻抗插入到電路徑12B中同時仍然允許電
8流流過電路徑12B。I⑶16A可以被動地檢測電路徑12B下游(例如路徑12D中)的故障， 并從超導(dǎo)體電流被運載通過IGD 16A的模式轉(zhuǎn)換到IGD 16A在電路徑12B中插入限流阻抗的模式。I⑶16A還具有傳輸和接收能力。當I⑶16A檢測到故障時，I⑶16A可以將信號傳送到其他I⑶16B-16D。當IGD 16A從另一個I⑶16B-16D接收到信號時，I⑶16A可以響應(yīng)于該信號并主動地而不是自動地從超導(dǎo)體電流被運載通過IGD 16A的模式轉(zhuǎn)換到IGD 16A在電路徑12B中插入限流阻抗的模式。I⑶16A-16D是相同的。這樣，I⑶16B可以在超導(dǎo)體電流被運載通過I⑶16B 的模式與I⑶16B在電路徑12F中插入限流阻抗的模式之間轉(zhuǎn)換。I⑶16B可以被動地檢測故障，在電路徑12F中插入限流阻抗，并在檢測到故障時同時傳送一個或多個信號至IGD 16A、16C和16D。可替換地，I⑶16B可以對接收自I⑶16A、16C或16D的任意一個中的信號進行響應(yīng)，并響應(yīng)于接收到該信號來主動地在電路徑12F中插入限流阻抗。因此，元設(shè)備 14的IGD 16A-16D都可以彼此通信。圖2示出了在I⑶16B的下游發(fā)生了故障，此時很快連續(xù)地發(fā)生兩個事件。首先， I⑶16B快速將限流阻抗插入到電路徑12F中(如I⑶16B的交叉影線所示)。接下來，I⑶ 16B自動將信號傳送到合適的最近的鄰居I⑶16A、16C和16D，告知故障已經(jīng)發(fā)生。如圖3所示，I⑶16A、16C和16D自動并搶先在各自的電路徑12B、12K和12A中插入阻抗(如I⑶16A、16C和16D的交叉影線所示)。因此，通過單獨的I⑶16A-16D的協(xié)調(diào)合作，故障能量以分散的方式被吸收。如在比較圖1至圖3時所示，由于在電網(wǎng)10內(nèi)的一些位置中插入了阻抗，因此在故障事件期間只存在少量的電力流的重新分配。通過以這種方式限制故障電流，并通過使用協(xié)調(diào)的限流設(shè)備(IGD 16A-16D)來最小化電網(wǎng)10中的電力流的重整化，可以充分改善電網(wǎng)10的總體穩(wěn)定性。特別地，由于I⑶16A-16D的在短暫故障情況中允許電流繼續(xù)流動的特有特征，因此利用元設(shè)備14的電網(wǎng)中的電力流與具有重新閉合電路斷路器的同一個電網(wǎng)的電力流有很大不同。在永久故障情況中，IGD 16A-16D 最終在閉鎖狀態(tài)中“斷開”，這用于區(qū)分出電網(wǎng)10的受損部分。在更大的系統(tǒng)中，第一 IGD檢測出的故障促使第二 IGD插入限流阻抗而不會使第三I⑶插入限流阻抗。第二 I⑶比第三I⑶更靠近第一 I⑶。如果第二 I⑶檢測到固有故障，則第三I⑶僅插入阻抗，且在第二 I⑶插入限流阻抗與第三I⑶插入限流阻抗之間存在時間延遲。還可以有多個“最近的”鄰居。通過電路拓撲而不是地理位置來確定“最近的” 鄰居。鄰居通過電流路徑總是連接到第一個跳閘(trip)的IGD，在它們之間沒有中間IGD。 這可以由電力工程師用程序來設(shè)置或可以在安裝時通過電線上的類似“ping”的過程由設(shè)備來確定。如圖1-3的示例所示，第一組I⑶可以被編程為“最近的”設(shè)備并同時跳閘。第二組設(shè)備可以被編程為非“最近的”設(shè)備，因此不會與第一組設(shè)備一起跳間。第二組設(shè)備中的一個或多個設(shè)備僅在由第一組設(shè)備中的一個設(shè)備(不包括使第一組設(shè)備跳間的設(shè)備)檢測到固有故障的情況下才跳閘。圖4示出了在I⑶16C的下游發(fā)生了故障，此時很快連續(xù)發(fā)生兩個事件。首先，I⑶ 16C迅速將限流阻抗插入到電路徑12K (如I⑶16C的交叉影線所示)。接下來，I⑶16C自動將信號傳送到合適的最近的鄰居I⑶16A、16B或16D，告知故障已經(jīng)發(fā)生。如圖5所示，IGD 16A、16B和16D自動并搶先在各自的線路12B、12F和12A中插入阻抗(如I⑶16A、16B和16D的交叉影線所示)。因此，通過單獨的I⑶16A-16D的協(xié)調(diào)合作，故障能量以分散的方式被吸收。如在比較圖1至圖5時所示，由于在電網(wǎng)10中的一些位置中插入了阻抗，因此在故障事件期間只存在少量的電力流的重新分配。圖6示出了在I⑶16A的下游發(fā)生了故障，此時很快連續(xù)發(fā)生兩個事件。首先，I⑶ 16A迅速將限流阻抗插入到電路徑12B (如I⑶16A的交叉影線所示)。接下來，I⑶16A自動將信號傳送到合適的最近的鄰居I⑶16B、16C或16D，告知故障已經(jīng)發(fā)生。如圖7所示，IGD 16B、16C和16D自動并搶先在各自的線路12F、12K和12A中插入阻抗(如I⑶16B、16C和16D的交叉影線所示)。因此，通過單獨的I⑶16A-16D的協(xié)調(diào)合作，故障能量以分散的方式被吸收。如在比較圖1至圖7時所示，由于在電網(wǎng)10中的一些位置中插入了阻抗，因此在故障事件期間只有少量的電力流的重新分配。之前的描述說明了互連的I⑶16A、16B、16C和16D的獨特的特性。IGD 16A、16B、 16C和16D被動地對電網(wǎng)10中的瞬時大電流浪涌進行響應(yīng)，并基于臨近IGD 16A、16B、16C 和16D的狀態(tài)主動地進行響應(yīng)。本地和非本地行為用于檢測并減小故障電流，并保護下游設(shè)備免受損壞。此外，通過防止重新閉合斷路器觸發(fā)，使用本地控制的IGD還用于通過允許電力在短暫故障電流期間以受控方式流動來改善下游的電力品質(zhì)。通過將I⑶16A、16B、16C和16D鏈接在一起，能夠在電網(wǎng)10上產(chǎn)生新的分布式設(shè)備。該設(shè)備對I⑶16A、16B、16C或16D觸發(fā)的故障進行響應(yīng)以在許多節(jié)點上穩(wěn)定電網(wǎng)10。 借助計算機科學(xué)，可以認為一組I⑶是一個元設(shè)備14 ；元設(shè)備14是包含一組物理設(shè)備的邏輯設(shè)備。元設(shè)備14具有非常簡單的邏輯狀態(tài)，從原理上說能夠產(chǎn)生非常復(fù)雜的行為。下面示出元設(shè)備14的邏輯狀態(tài)的部分列表
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備包括多個交互電網(wǎng)設(shè)備，每個所述交互電網(wǎng)設(shè)備形成電網(wǎng)中各自的電路徑的一部分，且每個所述交互電網(wǎng)設(shè)備包括可變阻抗設(shè)備，該可變阻抗設(shè)備在故障發(fā)生時在各自的路徑中插入限流阻抗；狀態(tài)檢測傳感器，該狀態(tài)檢測傳感器連接到所述可變阻抗設(shè)備以在所述故障發(fā)生時改變檢測狀態(tài)；以及整體通信系統(tǒng)，該整體通信系統(tǒng)具有傳輸和接收能力并且連接到所述狀態(tài)檢測傳感器和所述可變阻抗設(shè)備，其中由每個所述交互電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障自動促使向另一個集成電網(wǎng)設(shè)備傳輸信號、由所述另一個集成電網(wǎng)設(shè)備接收該信號以及由所述另一個集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，由第一集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障促使信號自動傳送到第二集成電網(wǎng)設(shè)備以及由該第二集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，由所述第二集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障促使信號自動傳送到所述第一集成電網(wǎng)設(shè)備以及由所述第一集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，由所述第二集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障促使信號自動傳送到第三集成電網(wǎng)設(shè)備以及由所述第三集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，由所述第一集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的所述故障促使由所述第二集成電網(wǎng)設(shè)備插入所述限流阻抗而不促使由所述第三集成電網(wǎng)設(shè)備插入所述限流阻抗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，所述第二集成電網(wǎng)設(shè)備比所述第三集成電網(wǎng)設(shè)備更靠近所述第一集成電網(wǎng)設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，在由所述第二集成電網(wǎng)設(shè)備插入所述限流阻抗與由所述第三集成電網(wǎng)設(shè)備插入所述限流阻抗之間存在時間延遲。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，由所述第二集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障促使信號自動傳送到第三集成電網(wǎng)設(shè)備，以及由所述第三集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，由所述第一集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障促使信號自動傳送到所述第三集成電網(wǎng)設(shè)備，以及由所述第三集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，由所述第三集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障促使信號自動傳送到所述第二集成電網(wǎng)設(shè)備，以及由所述第二集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，由所述第三集成電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障促使信號自動傳送到所述第一集成電網(wǎng)設(shè)備，以及由所述第一集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，所述限流阻抗允許電流流過所述各自的路徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，所述可變阻抗設(shè)備包括并聯(lián)的超導(dǎo)體支路和有限阻抗分流支路，如果電流低于所述超導(dǎo)體支路的臨界電流，則該電流流過所述超導(dǎo)體支路，以及如果所述電流超過所述臨界電流，則所述超導(dǎo)體支路減小流過該超導(dǎo)體支路的電流，且所述有限阻抗分流支路中的電流增加，以增加并聯(lián)的所述超導(dǎo)體支路和所述有限阻抗分流支路的阻抗。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，該電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備還包括可操作以與所述超導(dǎo)體支路的超導(dǎo)體材料耦合和解耦合的元件，其中耦合關(guān)系的改變導(dǎo)致所述超導(dǎo)體支路的電阻的改變，該元件連接到所述整體通信系統(tǒng)使得該整體通信系統(tǒng)響應(yīng)于所述信號的接收來操作該元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，所述元件是在被加電時在所述超導(dǎo)體支路中產(chǎn)生磁場的螺線管元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，其中，所述狀態(tài)檢測傳感器是檢測所述超導(dǎo)體支路的溫度的熱電偶。
17.一種穩(wěn)定電力的方法，該方法包括使用第一可變阻抗設(shè)備來檢測電網(wǎng)中的故障；使用離所述故障最近的所述第一可變阻抗設(shè)備來在所述電網(wǎng)的第一路徑中插入限流阻抗；在檢測到所述故障后，將信號從所述第一可變阻抗設(shè)備傳送到第二可變阻抗設(shè)備；在所述第二可變阻抗設(shè)備處接收所述信號；以及響應(yīng)于接收到所述信號，使用所述第二可變阻抗設(shè)備在所述電網(wǎng)的第二路徑中插入限流阻抗。
18.—種交互電網(wǎng)設(shè)備，該設(shè)備包括第一端子禾口第二端子；電連接所述第一端子和所述第二端子的超導(dǎo)體部件；冷卻系統(tǒng)，所述超導(dǎo)體部件與該冷卻系統(tǒng)連接以被冷卻到該超導(dǎo)體部件的超導(dǎo)體材料的臨界溫度以下，從而允許超導(dǎo)電流流過所述超導(dǎo)體部件，其中故障導(dǎo)致所述超導(dǎo)電流減狀態(tài)檢測傳感器，該狀態(tài)檢測傳感器被設(shè)置以用于在所述故障發(fā)生時改變檢測狀態(tài);以及連接到所述狀態(tài)檢測傳感器的整體通信系統(tǒng)，該整體通信系統(tǒng)在所述故障發(fā)生時產(chǎn)生信號并傳送該信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述狀態(tài)檢測傳感器是檢測所述超導(dǎo)體支路的溫度的熱電偶。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述可變阻抗設(shè)備包括并聯(lián)的超導(dǎo)體支路和有限阻抗分流支路，如果電流低于所述超導(dǎo)體支路的臨界電流，則該電流流過所述超導(dǎo)體支路，以及如果所述電流超過所述臨界電流，則所述超導(dǎo)體支路減小流過該超導(dǎo)體支路的電流，且所述有限阻抗分流支路中的電流增加，以增加并聯(lián)的所述超導(dǎo)體支路和所述有限阻抗分流支路的阻抗。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，該方法還包括可操作以與所述超導(dǎo)體支路的超導(dǎo)體材料耦合和解耦合的元件，其中耦合關(guān)系的改變導(dǎo)致所述超導(dǎo)體支路的電阻的改變，該元件連接到所述整體通信系統(tǒng)使得該整體通信系統(tǒng)響應(yīng)于所述信號的接收來操作該元件。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述元件是在被加電時在所述超導(dǎo)體支路中產(chǎn)生磁場的螺線管元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包括多個交互電網(wǎng)設(shè)備的電網(wǎng)穩(wěn)定性元設(shè)備，每個交互電網(wǎng)設(shè)備形成各自的電網(wǎng)電路徑的一部分，且每個交互電網(wǎng)設(shè)備包括可變阻抗設(shè)備，該可變阻抗設(shè)備在故障發(fā)生時在各自的路徑中插入限流阻抗；狀態(tài)檢測傳感器，其連接到所述可變阻抗設(shè)備以在所述故障發(fā)生時改變檢測狀態(tài)；以及整體通信系統(tǒng)，其具有傳輸和接收能力并連接到所述狀態(tài)檢測傳感器和可變阻抗設(shè)備，其中，由每個所述交互電網(wǎng)設(shè)備檢測到的故障自動促使信號傳送到另一個集成電網(wǎng)設(shè)備、由該另一個集成電網(wǎng)設(shè)備接收該信號以及由該另一個集成電網(wǎng)設(shè)備插入限流阻抗。
文檔編號G06F11/00GK102272729SQ201080004452
公開日2011年12月7日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者G·卡拉維亞斯, M·J·霍爾庫姆 申請人:網(wǎng)格邏輯有限公司