CN108092232B - 一种低温超导系统的电气控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种低温超导系统的电气控制装置及方法，所述装置包括：控制保护监测器，加电控制器，不间断电源和操作终端，所述控制保护监测器与超导系统进行通信，用于采集超导系统各部分的状态信息和故障信息，显示在操作终端；接收操作终端发出的加电信号并向加电控制器输出，以控制加电器的加电，开启和关闭；所述加电控制器与超导系统中需要加电的部分连接，接收并根据控制保护监测器输出的加电信号为超导系统中需要加电的部分进行加电；采用不间断电源对控制保护监测器，加电控制器和超导系统进行供电。本申请所记载的技术方案解决不能实时控制系统的问题，首次提出了低温超导系统真正意义上的电气与控制系统，为低温超导技术的应用提供可靠保证。

Description

一种低温超导系统的电气控制装置及方法

技术领域

本发明涉及电气控制技术领域，特别是一种低温超导系统的电气控制装置及方法。

背景技术

现有技术中的低温超导系统没有完整意义上的电气控制系统，只有简单的几个仪器组成，所有状态记录和操作只能人为靠近去操作，当低温超导设备处于超导态后，通过的电流非常大，超导磁体周围磁场强度极强，曾发生过强磁场将金属吸飞将人中伤的例子，强磁场存在安全隐患，所以无人值守低温超导系统一直是一个发展方向。

有鉴于此，提出一种低温超导系统的电气控制装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温超导系统的电气控制装置及方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

所述低温超导系统的电气控制装置包括：控制保护监测器，加电控制器，不间断电源和操作终端，

所述控制保护监测器与超导系统进行通信，用于采集超导系统各部分的状态信息和故障信息，显示在操作终端；接收操作终端发出的加电信号并向加电控制器输出，以控制加电器的加电，开启和关闭；

所述加电控制器与超导系统中需要加电的部分连接，接收并根据控制保护监测器输出的加电信号为超导系统中需要加电的部分进行加电；

采用不间断电源对控制保护监测器，加电控制器和超导系统进行供电。

所述超导系统包括：超导磁体电源，超导温度监视设备，复合真空计和低温制冷设备；

所述控制保护监测器与超导磁体电源和低温制冷设备分别通过通信接口连接；

所述加电控制器分别与超导磁体电源，超导温度监视设备，复合真空计和低温制冷设备连接，为其进行供电。

所述控制保护监测器包括多个通用控保电路板，所述通用控保电路板中设置有控制芯片和时钟电路；

对控制芯片进行设置，将接收到的信号进行逻辑处理，输出相应的故障指示信号和加电控制信号，所述控制保护监测器通过接口控制各设备按既定时序的运行，在故障和设备异常时，按设定逻辑，自动执行保护操作；

所述时钟电路采用晶振。

所述超导系统设置有操作台，所述操作终端设置在超导系统的操作台上，所述操作终端上设置指示单元用于显示控制保护监测器监测的状态和故障信息；

优选的，所述控制保护监测器还设置有手动操作单元，用于手动控制加电控制器加电、开启和关闭。

所述加电控制器受控制保护监测器控制遥控加电；并设置手动加电单元，通过手动加电单元对超导系统加电；

优选的，所述加电控制器包括低压电源，接触器，继电器和路由器；

所述低压电源为装置内部集成的24V直流电源，供其他设备使用；

所述接触器控制天伺馈系统的加断电；

所述继电器至少控制超导温度监视设备、复合真空计、超导磁体电源的使能；

所述路由器用于保证控制保护监测器与操作终端进行数据交互。

所述加电控制器还包括供电参数监测组件，用于检测供电线路上的电压和电流，通过网口将电源异常信息送给上位机；

优选的，加电控制器的主回路需要接电流互感器将电流取样，再接监测组件，所述监测组件的数据格式是4C 57 01 30 01 24 BA 02 99 24 FE 02 3D 25 1E 02 41 01 DA01 41 20 5F 2E 0D。

优选的，所述加电控制器还包括缺相检测器和温湿度计；

优选的，所述缺相检测器检测输入的电压，当电压异常时，输出故障信号给控制保护监测器，再通过网口将电源异常信息送给上位机；

优选的，所述温湿度计监测的是环境周围温度和湿度，数据通过总线传输给控制保护监测器。

所述超导磁体电源用于提供励磁电流，接收控制指令完成励磁和退磁操作，完成失超保护；

优选的，电源具体参数为：体积450mm×190mm×550mm，额定输出电流120A，额定输出电压5V。

优选的，所述超导温度监视设备监测超导线包内部低温，并上传温度数据信息到操作终端进行显示；

优选的，所述复合真空计监测超导磁体内真空杜瓦装置的真空度，并上传温度数据信息到操作终端进行显示；

优选的，所述低温制冷设备设置为超导压缩机，提供超导所需的接近绝对零度；

优选的，所述超导压缩机外形尺寸450mm×485mm×591mm，重量120kg，采用三相交流380/400/415V，50Hz供电，工作时最大电流为13A，启动电流75A，氦气的压力为1.90～2.20Mpa。

还包括不间断电源，包括第一不间断电源和第二不间断电源，其中，第一不间断电源的输入电压/频率范围大于第二不间断电源设置，以适应恶劣电网环境；

所述第二不间断电源，用于对意外掉电进行保护，使其在断电情况下仍然可以工作，记录掉电瞬间的系统完整的数据；

优选的，所述第一不间断电源向控制加电器，第二不间断电源和超导压缩机供电；

所述第二不间断电源向复合真空计和超导温度监视器供电。

所述低温超导系统的电气控制方法包括：

S1.在超导系统中设置控制保护监测器，加电控制器和操作终端，采用不间断电源对控制保护监测器，加电控制器和超导系统进行供电；

S2.对控制保护监测器进行设置，使其采集超导系统各部分的状态信息和故障信息，显示在操作终端；接收操作终端发出的加电信号并向加电控制器输出，以控制加电器的加电，开启和关闭；

对加电控制器进行设置，使加电控制器接收并根据控制保护监测器输出的加电信号为超导系统中需要加电的部分进行加电。

所述控制保护监测器包括多个通用控保电路板，所述通用控保电路板中设置有控制芯片和时钟电路，所述时钟电路采用晶振；对控制保护监测器进行设置包括：

对控制芯片进行设置，将接收到的信号进行逻辑处理，输出相应的故障指示信号和加电控制信号，所述控制保护监测器通过接口控制各设备按既定时序的运行，在故障和设备异常时，按设定逻辑，自动执行保护操作；

优选的，对加电控制器进行设置包括：使加电控制器受控制保护监测器控制遥控加电；并设置手动加电单元，通过手动加电单元对超导系统加电；

优选的，采用不间断电源为装置进行供电，包括第一不间断电源和第二不间断电源，其中，第一不间断电源的输入电压/频率范围大于第二不间断电源设置，以适应恶劣电网环境；

所述第二不间断电源，用于对意外掉电进行保护，使其在断电情况下仍然可以工作，记录掉电瞬间的系统完整的数据。

本申请所记载的技术方案解决以往装置不能实时控制整个系统的问题，首次提出了低温超导系统真正意义上的电气与控制系统，为低温超导技术的应用提供可靠保证。相比较传统方案，本发明的应用环境可以实现无人值守监测整个系统的状态，实时反馈给主控操作界面并联动操作，控制整个系统的运行。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

图1为低温超导系统的电气控制系统的示意图；

图2为供电参数监测示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本实施例提供一种低温超导系统的电气控制装置，相比较传统方案，本实施例提供的控制装置可以无人值守监测整个系统的状态，实时反馈给主控操作界面并联动操作，控制整个系统的运行，具有技术先进、智能、安全、体积小的特点。

所述控制装置的主体结构为标准19英寸12U机柜，其主要功能是完成整个回旋管发射机系统的控制和监测。机柜结构形式采用槽钢、钢板焊接结构，由骨架、前门、后挂板、侧挂板组成。机柜内各分机的布置应考虑降低重心，各单元的插座被背面、测试主要在机柜正面进行。为防止风沙侵入，在机柜底部进风口处增加过滤网，进行二级过滤，确保设备正常工作。三相市电或油机经过不间断电源A后给低压机柜各设备用。

整个机柜可以划分为以下几个重要组成部分：

在本实施例中，如图1所示，包括控制保护监测器，加电控制器和操作终端，还包括不间断电源。

所述控制保护监测器与超导系统进行通信，用于采集超导系统各部分的状态信息和故障信息，显示在操作终端；接收操作终端发出的加电信号并向加电控制器输出，以控制加电器的加电，开启和关闭；

所述加电控制器与超导系统中需要加电的部分连接，接收并根据控制保护监测器输出的加电信号为超导系统中需要加电的部分进行加电。

所述超导系统包括：超导磁体电源，超导温度监视设备，复合真空计和低温制冷设备；

所述控制保护监测器与超导磁体电源和低温制冷设备分别通过通信接口连接；

所述加电控制器分别与超导磁体电源，超导温度监视设备，复合真空计和低温制冷设备连接，为其进行供电。

装置还包括不间断电源A和不间断电源B，其中，不间断电源A的输入电压/频率范围大于不间断电源B设置，以适应恶劣电网环境；

所述不间断电源B，用于对意外掉电进行保护，使其在断电情况下仍然可以工作，记录掉电瞬间的系统完整的数据；

优选的，所述不间断电源A向控制加电器，不间断电源B和超导压缩机供电；

所述不间断电源B向复合真空计和超导温度监视器供电，装置供能采用三相市电或油机经过不间断电源A后给低压机柜各设备用。

工作时，由不间断电源A分配给不间断电源B和超导压缩机供电，一旦出现意外掉电，不间断电源B可以持续给加电控制器和控制保护监测器供电，以保留核心数据。当主控界面发送指令给控制保护监测器，控制保护监测器通过RS485总线接收来自操作台的控制指令，并通过RS485、RS422和RS232等总线控制各设备按既定时序的运行，接收完后确认指令内容，发送给加电控制器，使能各设备按要求顺序加电。在本实施例中，低温超导系统包括复合真空计，温度监视器，超导励磁电源，水冷设备，高压电源，天线伺服等。

控制保护监测器收集各个设备返回的数据集中进行汇总处理，可以从中摘取出需要的数据和信息，通过网线返回给主控界面，以实时监控。控制保护监测器的前面板设有手动操作的按钮，指示灯与液晶显示屏可以在前面板显示状态和故障信息。在故障和设备异常时，按设定逻辑，自动执行保护操作。

1.控制保护监测器

控制保护监测器主要功能是通过与其它设备通信，完成各设备状态信息、故障信息的采集，上报给主控机，并在操作台进行实时显示；接收来自操作台的控制指令，并通过RS485、RS422和RS232等接口控制各设备按既定时序的运行。在故障和设备异常时，按设定逻辑，自动执行保护操作。控制保护监测器前面板设有手动操作的相关按钮(模拟显控台的手动操作台)，指示灯与液晶显示屏可以在前面板显示状态和故障信息。产品采用导轨方式安装，外形尺寸为145mm×160mm，高度方向不超过15mm。

控制保护监测器由多块三化产品——通用控保电路板组成，通用控保电路板选用ALTERA公司的CycloneII系列FPGA芯片作为控制核心，时钟电路采用晶振，采用ASP方式对FPGA芯片进行配置。将接收到的信号进行逻辑处理后，送出相应的指示信号和控制信号，主要用于接收遥控(或本地)加电信号和故障输入信号，输出故障指示信号和加电控制信号，并能完成通信功能。

控制保护监测器主要用于本地加电或接收遥控信号，完成开关机操作；接收各部分的故障输入信号，完成故障连锁保护，并在机柜面板将故障信息显示。控制保护监测器可以检测的信息包括：不间断电源状态及控制、超导压缩机、水冷设备、超导电源、复合真空计、超导温度监视设备、高压电源、波导监测系统、功率监测信号、回旋管状态信息、发电机组状态信息、输入输出供电参数、工作环境温度湿度信息、烟雾报警信号。

2.加电控制器

其中加电控制器主要由断路器、滤波器、接触器、继电器、低压电源、供电参数监测组件、缺相保护器、路由器、温湿度计、保险丝组成。能够手动对超导温度监视设备、复合真空计、超导电源、天线伺服控制器、路由器、风机等设备加电，并受控制保护监测器控制遥控加电。内部集成24V直流电源，供机柜其他设备使用。

接触器控制3kW天伺馈系统的加断电，继电器控制超导温度测量仪、复合真空计、超导电源、风机的使能。

路由器的作用是保证控制保护监测器与控制终端设备进行数据交互。

供电参数监测组件具有RS485总线接口，能够检测供电线路上的三相供电的电压和电流，可以监测整个系统的供电是否正常，通过网口将电源异常信息送给上位机。但由于主回路电流较大，需要接电流互感器将电流取样，再接检测组件，它的数据格式是4C 57 0130 01 24 BA 02 99 24 FE 02 3D 25 1E 02 41 01 DA 01 41 20 5F 2E 0D。其中24BA表示A相电压＝(9402/1000)×250V＝235V；02 99表示A相电流＝(665/1000)×500A＝33.25A。计算公式中250V和500A是它的量程。

缺相检测器检测输入三相电压，当电压异常时，能够送出故障信号给控制保护监测器，再通过网口将电源异常信息送给上位机；

温湿度计监测的是环境周围温度和湿度，数据通过RS485总线传输给控制保护监测器。

缺相检测器检测输入三相电压，当电压异常时，能够送出故障信号给控制保护监测器，再通过网口将电源异常信息送给上位机；

温湿度计监测的是环境周围的温度和湿度，数据通过RS485总线传输给控制保护监测器。

3.超导磁体系统设备组

超导磁体系统在发射机系统中提供回旋振荡管工作所需的磁场。主要包括超导磁体(不含在机柜内)、超导温度监视设备、复合真空计、低温监测程序、低温制冷设备和超导磁体电源。

超导磁体电源提供超导线圈所需的励磁电流，通过RS232接口与工控机连接，上传状态信息和故障信息，并接收控制指令完成励磁和退磁操作，完成失超保护。电源具体参数为：体积450mm×190mm×550mm，额定输出电流120A，额定输出电压5V。

超导温度监视器监测超导线包内部低温，并通过RS485上传温度数据信息到显控台，在显控台进行显示。

复合真空计监测超导磁体内真空杜瓦装置的真空度，并通过RS485上传数据信息到主控机，在显控台进行显示。

超导压缩机是超导线包的低温制冷设备，提供超导所需的接近绝对零度，外形尺寸450mm×485mm×591mm，重量120kg。可采用三相交流380/400/415V，50Hz供电，工作时最大电流为13A，启动电流75A，氦气的压力为1.90～2.20Mpa。

4.在线式不间断电源组

本系统有两台在线式不间断电源A和B，不间断电源B主要对控制保护监测器的意外掉电进行保护，使其在此情况下仍然可以工作，记录掉电瞬间的系统完整的数据，以备分析对比用。为确保整个系统供电的高可靠性，实现输出稳压，考虑油机工作时，供电输入拉偏为±15％，采用了不间断电源A，它具有超宽输入电压/频率范围，适应恶劣电网环境。

不间断电源采用高频变换拓扑，输入功率因数高，输入电压范围宽，能够适应比较恶劣的电网使用环境。无论市电通断，均可不断适应和调节其输出电压，给连接负载提供干净的正弦波电源，用于重要场合和敏感电子设备的供电。通过使用通信板卡可以将不间断电源的数据实时传送到主控界面上进行监测。

不间断电源运行模式包括：市电模式，静态旁路模式，电池模式和电池再充电模式。它的工作原理如下：

1.市电正常时，整流器启动，DC/DC充电器给电池组充电。在不间断电源开机前，输出电压为旁路电压。开机后，电子转换开关将负载与逆变输出相连，市电经过整流/PFC电路后输出直流电给逆变电路，经过逆变电路变换输出纯净的正弦波交流电，通过电子转换开关提供给负载。

2.市电异常时，电池电压经过整流/PFC电路升压后输入给逆变电路，经过逆变电路变换输出纯净的正弦波交流电，通过电子转换开关提供给负载。

3.市电恢复正常后，不间断电源自动从电池模式切换回正常模式，市电仍然经过整流/PFC电路后输出直流电给逆变电路，通过电子转换开关提供给负载。

4.不间断电源发生过载，过温或故障时，不间断电源将连接负载自动切换到旁路。不间断电源处于市电(交流)模式时，按一次待机/手动旁路按钮可将不间断电源切换至静态旁路模式。静态旁路模式下，市电给不间断电源提供能量且不经逆变器直接为连接负载提供电源。

整个系统的特点：冷却方式：强制风冷，下进风、上出风，有防尘设施，风温温升不超过10℃；使用环境：工作时15～25℃恒温舱，海拔高度≤5000米；体积：长650mm×宽560mm×高533mm；重量：≤80kg。根据本申请的技术方案制作的产品为12U标准19英寸机柜高度，比同行最小的设备体积缩小了近一倍，重量也比其小了近1/3，项目载体可以应用在工业控制及安防领域。

本实施例提供一种低温超导系统的电气控制方法，包括：

S1.在超导系统中设置控制保护监测器，加电控制器和操作终端，采用不间断电源对控制保护监测器，加电控制器和超导系统进行供电；

S2.控制保护监测器采集超导系统各部分的状态信息和故障信息，显示在操作终端；接收操作终端发出的加电信号并向加电控制器输出，以控制加电器的加电，开启和关闭；

加电控制器接收并根据控制保护监测器输出的加电信号为超导系统中需要加电的部分进行加电。

超导磁体系统在发射机系统中提供回旋振荡管工作所需的磁场。在本实施例中，主要包括超导磁体(不含在机柜内)、超导温度监视设备、复合真空计、低温监测程序、低温制冷设备和超导磁体电源。

超导磁体电源提供超导线圈所需的励磁电流，通过RS232接口与工控机连接，上传状态信息和故障信息，并接收控制指令完成励磁和退磁操作，完成失超保护。电源具体参数为：体积450mm×190mm×550mm，额定输出电流120A，额定输出电压5V。

超导温度监视器监测超导线包内部低温，并通过RS485上传温度数据信息到显控台，在显控台进行显示。

复合真空计监测超导磁体内真空杜瓦装置的真空度，并通过RS485上传数据信息到主控机，在显控台进行显示。

超导压缩机是超导线包的低温制冷设备，提供超导所需的接近绝对零度，外形尺寸450mm×485mm×591mm，重量120kg。可采用三相交流380/400/415V，50Hz供电，工作时最大电流为13A，启动电流75A，氦气的压力为1.90～2.20Mpa。

控制保护监测器主要功能是通过与其它设备通信，完成各设备状态信息、故障信息的采集，上报给主控机，并在操作台进行实时显示；接收来自操作台的控制指令，并通过RS485、RS422和RS232等接口控制各设备按既定时序的运行。在故障和设备异常时，按设定逻辑，自动执行保护操作。控制保护监测器前面板设有手动操作的相关按钮(模拟显控台的手动操作台)，指示灯与液晶显示屏可以在前面板显示状态和故障信息。产品采用导轨方式安装，外形尺寸为145mm×160mm，高度方向不超过15mm。

所述控制保护监测器包括多个通用控保电路板，所述通用控保电路板中设置有控制芯片和时钟电路，所述时钟电路采用晶振；

对控制芯片进行设置，将接收到的信号进行逻辑处理，输出相应的故障指示信号和加电控制信号，所述控制保护监测器通过接口控制各设备按既定时序的运行，在故障和设备异常时，按设定逻辑，自动执行保护操作；

在本实施例中，对控制保护检测器的设置包括：控制保护监测器由多块三化产品——通用控保电路板组成，通用控保电路板选用ALTERA公司的CycloneII系列FPGA芯片作为控制核心，时钟电路采用晶振，采用ASP方式对FPGA芯片进行配置。将接收到的信号进行逻辑处理后，送出相应的指示信号和控制信号，主要用于接收遥控(或本地)加电信号和故障输入信号，输出故障指示信号和加电控制信号，并能完成通信功能。

控制保护监测器主要用于本地加电或接收遥控信号，完成开关机操作；接收各部分的故障输入信号，完成故障连锁保护，并在机柜面板将故障信息显示。控制保护监测器可以检测的信息包括：不间断电源状态及控制、超导压缩机、水冷设备、超导电源、复合真空计、超导温度监视设备、高压电源、波导监测系统、功率监测信号、回旋管状态信息、发电机组状态信息、输入输出供电参数、工作环境温度湿度信息、烟雾报警信号。

对加电控制器进行设置，加电控制器受控制保护监测器控制遥控加电；并设置手动加电单元，通过手动加电单元对超导系统加电；

在本实施例中对加电控制器进行设置包括：加电控制器主要由断路器、滤波器、接触器、继电器、低压电源、供电参数监测组件、缺相保护器、路由器、温湿度计、保险丝组成。能够手动对超导温度监视设备、复合真空计、超导电源、天线伺服控制器、路由器、风机等设备加电，并受控制保护监测器控制遥控加电。内部集成24V直流电源，供机柜其他设备使用。

接触器控制3kW天伺馈系统的加断电，继电器控制超导温度测量仪、复合真空计、超导电源、风机的使能。

路由器的作用是保证控制保护监测器与控制终端设备进行数据交互。

供电参数监测组件具有RS485总线接口，能够检测供电线路上的三相供电的电压和电流，可以监测整个系统的供电是否正常，通过网口将电源异常信息送给上位机。但由于主回路电流较大，需要接电流互感器将电流取样，再接检测组件，它的数据格式是4C 57 0130 01 24 BA 02 99 24 FE 02 3D 25 1E 02 41 01 DA 01 41 20 5F 2E 0D。其中24BA表示A相电压＝(9402/1000)×250V＝235V；02 99表示A相电流＝(665/1000)×500A＝33.25A。计算公式中250V和500A是它的量程。

缺相检测器检测输入三相电压，当电压异常时，能够送出故障信号给控制保护监测器，再通过网口将电源异常信息送给上位机；

温湿度计监测的是环境周围温度和湿度，数据通过RS485总线传输给控制保护监测器。

缺相检测器检测输入三相电压，当电压异常时，能够送出故障信号给控制保护监测器，再通过网口将电源异常信息送给上位机；

温湿度计监测的是环境周围的温度和湿度，数据通过RS485总线传输给控制保护监测器。

优选的，不间断电源包括第一不间断电源和第二不间断电源，其中，第一不间断电源的输入电压/频率范围大于第二不间断电源设置，以适应恶劣电网环境；

所述第二不间断电源，用于对意外掉电进行保护，使其在断电情况下仍然可以工作，记录掉电瞬间的系统完整的数据。

在本实施例中对不间断电源的设置包括：设有两台在线式不间断电源A和B，不间断电源B主要对控制保护监测器的意外掉电进行保护，使其在此情况下仍然可以工作，记录掉电瞬间的系统完整的数据，以备分析对比用。为确保整个系统供电的高可靠性，实现输出稳压，考虑油机工作时，供电输入拉偏为±15％，采用了不间断电源A，它具有超宽输入电压/频率范围，适应恶劣电网环境。

不间断电源采用高频变换拓扑，输入功率因数高，输入电压范围宽，能够适应比较恶劣的电网使用环境。无论市电通断，均可不断适应和调节其输出电压，给连接负载提供干净的正弦波电源，用于重要场合和敏感电子设备的供电。通过使用通信板卡可以将不间断电源的数据实时传送到主控界面上进行监测。

不间断电源运行模式包括：市电模式，静态旁路模式，电池模式和电池再充电模式。它的工作原理如下：

1.市电正常时，整流器启动，DC/DC充电器给电池组充电。在不间断电源开机前，输出电压为旁路电压。开机后，电子转换开关将负载与逆变输出相连，市电经过整流/PFC电路后输出直流电给逆变电路，经过逆变电路变换输出纯净的正弦波交流电，通过电子转换开关提供给负载。

2.市电异常时，电池电压经过整流/PFC电路升压后输入给逆变电路，经过逆变电路变换输出纯净的正弦波交流电，通过电子转换开关提供给负载。

3.市电恢复正常后，不间断电源自动从电池模式切换回正常模式，市电仍然经过整流/PFC电路后输出直流电给逆变电路，通过电子转换开关提供给负载。

4.不间断电源发生过载，过温或故障时，不间断电源将连接负载自动切换到旁路。不间断电源处于市电(交流)模式时，按一次待机/手动旁路按钮可将不间断电源切换至静态旁路模式。静态旁路模式下，市电给不间断电源提供能量且不经逆变器直接为连接负载提供电源。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (22)

1.一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，包括：控制保护监测器，加电控制器，不间断电源和操作终端，

所述控制保护监测器与超导系统进行通信，用于采集超导系统各部分的状态信息和故障信息，显示在操作终端；接收操作终端发出的加电信号并向加电控制器输出，以控制加电器的加电，开启和关闭；

所述加电控制器与超导系统中需要加电的部分连接，接收并根据控制保护监测器输出的加电信号为超导系统中需要加电的部分进行加电；

采用不间断电源对控制保护监测器，加电控制器和超导系统进行供电；

所述超导系统包括：超导磁体电源，超导温度监视设备，复合真空计和低温制冷设备；

所述控制保护监测器与超导磁体电源和低温制冷设备分别通过通信接口连接；

所述加电控制器分别与超导磁体电源，超导温度监视设备，复合真空计和低温制冷设备连接，为其进行供电；

所述超导系统设置有操作台，所述操作终端设置在超导系统的操作台上，所述操作终端上设置指示单元用于显示控制保护监测器监测的状态和故障信息。

2.根据权利要求1所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述控制保护监测器包括多个通用控保电路板，所述通用控保电路板中设置有控制芯片和时钟电路；

对控制芯片进行设置，将接收到的信号进行逻辑处理，输出相应的故障指示信号和加电控制信号，所述控制保护监测器通过接口控制各设备按既定时序的运行，在故障和设备异常时，按设定逻辑，自动执行保护操作；

所述时钟电路采用晶振。

3.根据权利要求2所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，

所述控制保护监测器还设置有手动操作单元，用于手动控制加电控制器加电、开启和关闭。

4.根据权利要求1所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述加电控制器受控制保护监测器控制遥控加电；并设置手动加电单元，通过手动加电单元对超导系统加电。

5.根据权利要求4所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述加电控制器包括低压电源，接触器，继电器和路由器；

所述低压电源为装置内部集成的24V直流电源，供其他设备使用；

所述接触器控制天伺馈系统的加断电；

所述继电器至少控制超导温度监视设备、复合真空计、超导磁体电源的使能；

所述路由器用于保证控制保护监测器与操作终端进行数据交互。

6.根据权利要求4所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述加电控制器还包括供电参数监测组件，用于检测供电线路上的电压和电流，通过网口将电源异常信息送给上位机。

7.根据权利要求6所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，加电控制器的主回路需要接电流互感器将电流取样，再接监测组件，所述监测组件的数据格式是4C 5701 30 01 24 BA 02 99 24 FE 02 3D 25 1E 02 41 01 DA 01 41 20 5F 2E 0D。

8.根据权利要求6所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述加电控制器还包括缺相检测器和温湿度计。

9.根据权利要求8所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述缺相检测器检测输入的电压，当电压异常时，输出故障信号给控制保护监测器，再通过网口将电源异常信息送给上位机。

10.根据权利要求8所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述温湿度计监测的是环境周围温度和湿度，数据通过总线传输给控制保护监测器。

11.根据权利要求1所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述超导磁体电源用于提供励磁电流，接收控制指令完成励磁和退磁操作，完成失超保护。

12.根据权利要求11所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，电源具体参数为：体积450mm×190mm×550mm，额定输出电流120A，额定输出电压5V。

13.根据权利要求11所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述超导温度监视设备监测超导线包内部低温，并上传温度数据信息到操作终端进行显示。

14.根据权利要求11所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述复合真空计监测超导磁体内真空杜瓦装置的真空度，并上传温度数据信息到操作终端进行显示。

15.根据权利要求11所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述低温制冷设备设置为超导压缩机，提供超导所需的接近绝对零度。

16.根据权利要求11所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述超导压缩机外形尺寸450mm×485mm×591mm，重量120kg，采用三相交流380/400/415V，50Hz供电，工作时最大电流为13A，启动电流75A，氦气的压力为1.90～2.20Mpa。

17.根据权利要求1所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，还包括不间断电源，包括第一不间断电源和第二不间断电源，其中，第一不间断电源的输入电压/频率范围大于第二不间断电源设置，以适应恶劣电网环境；

所述第二不间断电源，用于对意外掉电进行保护，使其在断电情况下工作，记录掉电瞬间的系统完整的数据。

18.根据权利要求17所述的一种低温超导系统的电气控制装置，其特征在于，所述第一不间断电源向控制加电器，第二不间断电源和超导压缩机供电；

所述第二不间断电源向复合真空计和超导温度监视器供电。

19.一种低温超导系统的电气控制方法，其特征在于，包括：

S1.在超导系统中设置控制保护监测器，加电控制器和操作终端，采用不间断电源对控制保护监测器，加电控制器和超导系统进行供电；

S2.对控制保护监测器进行设置，使其采集超导系统各部分的状态信息和故障信息，显示在操作终端；接收操作终端发出的加电信号并向加电控制器输出，以控制加电器的加电，开启和关闭；

对加电控制器进行设置，使加电控制器接收并根据控制保护监测器输出的加电信号为超导系统中需要加电的部分进行加电；

所述超导系统包括：超导磁体电源，超导温度监视设备，复合真空计和低温制冷设备；

所述控制保护监测器与超导磁体电源和低温制冷设备分别通过通信接口连接；

所述加电控制器分别与超导磁体电源，超导温度监视设备，复合真空计和低温制冷设备连接，为其进行供电；

所述超导系统设置有操作台，所述操作终端设置在超导系统的操作台上，所述操作终端上设置指示单元用于显示控制保护监测器监测的状态和故障信息。

20.根据权利要求19所述的一种低温超导系统的电气控制方法，其特征在于，所述控制保护监测器包括多个通用控保电路板，所述通用控保电路板中设置有控制芯片和时钟电路，所述时钟电路采用晶振；对控制保护监测器进行设置包括：

对控制芯片进行设置，将接收到的信号进行逻辑处理，输出相应的故障指示信号和加电控制信号，所述控制保护监测器通过接口控制各设备按既定时序的运行，在故障和设备异常时，按设定逻辑，自动执行保护操作。

21.根据权利要求20所述的一种低温超导系统的电气控制方法，其特征在于，对加电控制器进行设置包括：使加电控制器受控制保护监测器控制遥控加电；并设置手动加电单元，通过手动加电单元对超导系统加电。

22.根据权利要求20所述的一种低温超导系统的电气控制方法，其特征在于，采用不间断电源为装置进行供电，包括第一不间断电源和第二不间断电源，其中，第一不间断电源的输入电压/频率范围大于第二不间断电源设置，以适应恶劣电网环境；

所述第二不间断电源，用于对意外掉电进行保护，使其在断电情况下工作，记录掉电瞬间的系统完整的数据。