Modeling and Fault Characteristic Analysis for High-temperature Superconducting Magnetic Energy Storage System

TIAN Ziwei; FU Xianfeng; LI Bin; XIN Ying; LI Chao

doi:10.7500/AEPS20250123003

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Modeling and Fault Characteristic Analysis for High-temperature Superconducting Magnetic Energy Storage System

Basic Research | 更新时间：2026-02-28

- Modeling and Fault Characteristic Analysis for High-temperature Superconducting Magnetic Energy Storage System
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 22, Pages: 182-190(2025)
- 作者机构：
  
  1.天津大学电气自动化与信息工程学院，天津市 300072
  2.国家储能技术产教融合创新平台，天津市 300354
  3.国网（金华）综合能源服务有限公司，浙江省金华市 321000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52477025)
- DOI：10.7500/AEPS20250123003
  CLC：
- Received：23 January 2025，
  
  Revised：2025-04-11，
  
  Online First：08 July 2025，
  
  Published：25 November 2025
- 稿件说明：
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田梓薇,傅显峰,李斌等.高温超导储能系统建模及故障特性分析[J].电力系统自动化,2025,49(22):182-190.

TIAN Ziwei,FU Xianfeng,LI Bin,et al.Modeling and Fault Characteristic Analysis for High-temperature Superconducting Magnetic Energy Storage System[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):182-190.
田梓薇,傅显峰,李斌等.高温超导储能系统建模及故障特性分析[J].电力系统自动化,2025,49(22):182-190. DOI： 10.7500/AEPS20250123003.

TIAN Ziwei,FU Xianfeng,LI Bin,et al.Modeling and Fault Characteristic Analysis for High-temperature Superconducting Magnetic Energy Storage System[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):182-190. DOI： 10.7500/AEPS20250123003.

摘要

新能源发电的不稳定性对新型电力系统的安全稳定运行产生了显著影响，而储能技术是应对该问题的有效方案。高温超导储能因其功率密度大、响应速度快等优点在平抑新能源功率波动和提升电能质量等方面展现出良好的应用潜力。为全面、深入地分析高温超导储能并网后的故障特性，文中基于高温超导储能并网系统的拓扑结构和控制策略，建立了高温超导储能并网系统仿真模型，模拟在充/放电场景下高温超导储能交流侧短路故障和直流侧磁体失超故障后的动态响应过程。在此基础上，明确了高温超导储能在充/放电场景下的故障特性差异，分析了产生差异的主要原因。最后，基于PSCAD/EMTDC对所建模型进行了功能性验证。

Abstract

The instability of renewable energy power generation has exerted a significant impact on the safe and stable operation of new power systems

and the energy storage technology serves as an effective solution to address this issue. Owing to its advantages such as high power density and fast response speed

the high-temperature superconducting magnetic energy storage (HTS-SMES) demonstrates promising application potential in mitigating power fluctuations of renewable energy sources and enhancing power quality. To comprehensively and thoroughly analyze the fault characteristics of HTS-SMES after grid integration

this paper establishes a simulation model of the HTS-SMES grid-connected system based on its topological structure and control strategy. The model simulates the dynamic response processes following an AC-side short-circuit fault and a DC-side magnet quench fault on the HTS-SMES side in both charging and discharging scenarios. On this basis

the differences in fault characteristics of HTS-SMES in charging and discharging scenarios are clarified

and the primary reasons for these differences are analyzed. Finally

the functionality of the established model is validated using PSCAD/EMTDC.

关键词

Keywords

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