CN114706026A - 一种基于有源功率法的线圈失超检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种基于有源功率法的超导线圈失超检测装置，通过设置在被测线圈的电压、电流采集单元采集线圈实时的电压、电流结果，通过功率计量单元实时获悉超导线圈的功率结果，通过可视化显示屏对超导电力设备的运行状态进行检测。本方法相对于其他检测方法具有快速、准确、直观的优势，同时检测装置具有良好的抗干扰能力和结合应用对象进行设计改造的潜力。由于采用了多路传感器结合使用的方式将电压、电流和功率的信息相融合，因此在提高失超检测准确度的基础上还能对失超位置进行精准定位，适合在对于检测速度，准确度较高的场合推广应用。

Description

一种基于有源功率法的线圈失超检测装置

技术领域

本发明涉及超导电力装置技术领域，尤其涉及运行在交流工况下的高温超导线圈的失超检测装置及检测方法。

背景技术

随着超导变压器、电机、储能磁体和磁悬浮列车等电力设备在工业生产和轨道交通中的广泛应用，供电系统不仅需要电力设备具备高效的产能，同时对其运行稳定性能也提出了较高的要求。

然而超导线圈在承受故障电压、电流或者温升冲击时很容易失去超导电性，当超导线圈某处的温度、磁场和电流中的任一参数超过超导状态的临界值，超导线圈就会发生相变而失去超导状态。

超导带材失超后会出现常态区，此时电流由基底层、稳定层分流通过，超导线圈出现电阻。大电流流经电阻时会产生损耗并以热量的形式在失超点处横纵向传递，从而诱发整个线圈发生失超，导致线圈烧毁甚至绝缘击穿或者降低其临界电流对超导装置造成损害，甚至影响电力系统的可靠性，因此快速准确的检测到线圈失超的状态具有重要意义。

目前常见的失超检测方法有温升检测、压力信号检测、流速信号检测、电压信号检测、光栅光纤检测和有源功率检测等。它们依据于超导装置失超后产生剧烈的温升，液氮在热量作用下挥发导致杜瓦内气压增大、液氮或者氮气的流量发生变化等现象作为失超的判据，但是这些被动滞后的失超判断无法适时、准确的反应线圈和带材的失超状态。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于有源功率法的线圈失超检测装置，用于解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于有源功率法的线圈失超检测装置，包括相级联的功率采集模块、失超检测模块、显示告警模块；

功率采集模块用于：采集超导线圈的电压和电流的瞬时值，基于采集的超导线圈的电压和电流的瞬时值计算超导线圈的有功功率值，并将该有功功率值发送到失超检测模块；失超检测模块用于：将接收的有功功率值与预设阈值进行比较，若有功功率值大于预设阈值，则向显示告警模块发送失超指令；显示告警模块用于：基于接收的失超指令，显示输出超导线圈的失超位置和功率结果，输出告警信号。

优选地，功率采集模块包括电压采集单元、电流采集单元、电压电流互感器单元和功率计量单元；电压采集单元和电流采集单元分别用于采集超导线圈两端的电压的瞬时值和超导线圈内的电流的瞬时值；电压电流互感器单元用于将超导线圈两端的电压的瞬时值和超导线圈内的电流的瞬时值进行转换，再输入到功率计量单元；

功率计量单元包括有功功率计算单元和电压频率转换单元，用于基于接收的转换后的超导线圈两端的电压的瞬时值和超导线圈内的电流的瞬时值，计算获得有功功率值。

优选地，功功率计算单元基于转换后的超导线圈两端的电压的瞬时值，获得两个电压采集值和一个电流采集值，基于该两个电压采集值和一个电流采集值计算获得负载功率值；电压频率转换单元将负载功率值转换为对应频率的方波脉冲并传输到失超检测模块。

优选地，功率计量单元包括第一MCU，该第一MCU用于：

将接收到的方波脉冲进行转换计算，获得有功功率值；

失超检测模块包括第二MCU，该第二MCU用于：

将有功功率值与预设阈值进行比较，若有功功率值大于预设阈值，则基于有功功率值获得超导线圈故障位置信息；

基于有功功率值和超导线圈故障位置信息生成失超指令，发送到显示告警模块。

优选地，将接收到的方波脉冲进行转换计算，获得有功功率值通过式

计算获得；式中，P_ref为参考负载功率，f_ref为参考负载的脉冲频率，P为待测负载的功率，F为负载对应的第一MCU的引脚输出的脉冲频率。

优选地，失超检测模块还包括有源低通滤波单元，用于将接收到的方波脉冲进行低通滤波处理，再传输到第二MCU。

优选地，显示告警模块包括警报器和显示屏；显示器用于基于接收的失超指令，显示输出超导线圈的失超位置和功率结果，警报器用于基于接收的失超指令，输出告警信号。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明提供的一种基于有功功率法的超导线圈失超检测装置，通过设置在被测线圈的电压、电流采集单元采集线圈实时的电压、电流结果，通过功率计量单元14实时获悉超导线圈的功率结果，通过可视化显示屏对超导电力设备的运行状态进行检测。本方法相对于其他检测方法具有快速、准确、直观的优势，同时检测装置具有良好的抗干扰能力和结合应用对象进行设计改造的潜力。由于采用了多路传感器结合使用的方式将电压、电流和功率的信息相融合，因此在提高失超检测准确度的基础上还能对失超位置进行精准定位，适合在对于检测速度，准确度较高的场合推广应用。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种基于有源功率法的线圈失超检测装置的逻辑框图；

图2为本发明提供的一种基于有源功率法的线圈失超检测装置的功能示意图；

图3为本发明提供的一种基于有源功率法的线圈失超检测装置的实施例中基于有源功率法的线圈电路示意图；

图4为待测失超状态超导线圈示意图；

图5为本发明提供的一种基于有源功率法的线圈失超检测装置中电压电流单元测量图4的超导线圈的电压电流时的等效分布图；

图6为本发明提供的一种基于有源功率法的线圈失超检测装置的第一MCU的电路图；

图7为本发明提供的一种基于有源功率法的线圈失超检测装置的第一MCU的芯片功能示意图；

图8为本发明提供的一种基于有源功率法的线圈失超检测装置的功率计量芯片输出的方波信号示意图。

图中：

1.功率采集模块11.电压采集单元12.电流采集单元13.电压、电流互感器单元14.功率计量单元141.功率计算单元142.电压频率转换单元；

2.失超检测模块21.有源低通滤波单元22.嵌入式MCU处理单元；

3.显示告警模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

参见图1，本发明提供一种基于有源功率法的线圈失超检测装置，包括相级联的功率采集模块1、失超检测模块2和显示告警模块3。

功率采集模块1用于采集超导线圈的电压和电流的瞬时值，基于采集的超导线圈的电压和电流的瞬时值计算超导线圈的有功功率值，并将该有功功率值发送到失超检测模块；失超检测模块2用于：将接收的有功功率值与预设阈值进行比较，若有功功率值大于预设阈值，则向显示告警模块发送失超指令；显示告警模块3用于：基于接收的失超指令，显示输出超导线圈的失超位置和功率结果，输出告警信号。

本发明提供的装置，其主要原理如下：

当高温超导线圈中某一部分在受到故障电流或温升等冲击而发生失超时，该线圈失超部分会出现电阻，故通过检测电阻的出现即可判断线圈处于失超状态。如图1所示，相互感应的超导线圈两端的电压为失超电阻上的电压、线圈自感电压和线圈互感电压之和，线圈端电压由电阻电压和感应线圈的电压叠加而成。

线圈中失超电阻的压降相对于感应电压较小，因此根据线圈两端的电压变化难以判断线圈是否产生失超电阻。因此需要消除线圈中感应电压的影响，提取阻性电压部分进行判断，从而根据是否产生电阻来判断失超状态。线圈失超时电压很小而线圈中电流很大，直接测量电压结果难以达到测量精度且易引入远大于电压信号的干扰，因此可以给不同位置的电压测量值乘以相同的回路电流实现对电压特征的放大，即通过功率测量值来反应电阻电压的大小。

例如图3中所显示的，超导磁体或者线圈的结构可以由电路图简化，线圈1和线圈2为两个相互感应的超导线圈，其电感分别为L₁和L₂，两者之间的互感为M，流过线圈1、2的电流为i₁、i₂且有i₁＝i₂＝i,两个线圈的电压Vrc₁和Vrc₂由各自自感电压、互感电压和电阻电压叠加而成。功率采集模块用于测量线圈两端的电压的瞬时值和流过线圈的电流的瞬时值，通过在线圈上均匀设置电压、电流传感器单元实时采集电压、电流数据，结果通过功率计量芯片处理并转换为只包含阻性分量的有功功率，当有功大于零时说明电阻消耗功率，线圈由失超电阻产生，通过观察有功是否为零即可判断超导线圈是否产生失超电阻，继而确定线圈的失超状态。

进一步如图4所示，电压测量单元为U_i1和U_i2，电压测量单元可以设置在一段长度线圈两端，测量线圈两端的电压值。电流测量单元为I_i，其功能为测量线圈某点处的电流。图5所示电路结构为图4所示超导线圈的等效结构。超导线圈在未失超(即仍然为超导体，工作时拥有超导材料零电阻的特性)时刻为一段等效的电感，当线圈发生失超故障时，线圈中会出现电阻值，电阻的大小与失超传播的程度相关。此时线圈的等效模型为线圈和电阻串联的组合。图5中U₂₁、U₃₁、U₄₁、U₅₁………U_i1为对应图4的第2、3、4、5…i个测量单元。I₁、I₂、I₃、I₄为线圈不同位置的电流，R₁、R₂、R₃、R₄为线圈不同位置的电阻。I_OP为线圈两端电流。

在本发明提供的实施例中，在功率采集模块中设置用于功率计量的芯片，将采集到的电压、电流的瞬时值进行转换计算为一定频率的方波信号输出，方波的频率与超导线圈的有功功率值成比例关系。

具体的，在本发明提供的优选实施例中，功率采集模块1包括电压采集单元11、电流采集单元12、电压电流互感器13和功率计量单元14。

电压采集单元11和电流采集单元12的电压、电流传感器由引线连接并均匀设置在线圈的不同位置，用于采集超导线圈两端电压和线圈中的电流。

电压、电流传感器可以设置在无绝缘线圈的内部和外部，传感器与线圈的接触点应该尽可能小，以防线圈层间距过大，使带材发生弯折，破坏线圈结构。

在本发明提供的优选实施例中，电压电流互感器单元13用于将一次侧采集的超导线圈输入的大电压、电流与功率计量单元14进行电气隔离，将一次侧输入的大电流转化为功率计量芯片可输入的标准二次电流，将一次侧输入的大电压转化为功率计量芯片可输入的标准二次电压，确保芯片不会输入过大而烧毁，为功率采集模块稳定运行提供安全保障。

功率计量单元包括有功功率计算单元和电压频率转换单元，电压采集单元11、电流采集单元12采集的电压、电流的瞬时值经过电压电流互感器单元13的转换最后输入到有功功率计算单元141和电压频率转换单元142转换为有效值并计算出有功功率，输出得到的结果为有功功率，从而消除了感性电压，仅保留阻性部分。

在本发明提供的优选实施例中，功率计量单元包括第一MCU，该第一MCU用于：

将接收到的方波脉冲进行转换，获得有功功率值。

失超检测模块包括第二MCU，该第二MCU用于：

将有功功率值与预设阈值进行比较，若有功功率值大于预设阈值，则基于有功功率值获得超导线圈故障位置信息；

基于有功功率值和超导线圈故障位置信息生成失超指令，发送到显示告警模块。

在一些优选实施例中，第一MCU可以采用市售产品，例如HLW8012，其电路设置如图6和7所示。当电流输入通道和电压输入通道给定交流信号后，HLW8012的CF和CF1引脚会输出相对应的方波信号，且方波的频率和输入信号的大小是成线性关系的。

如图6所示的电路结构，第一MCU U8中的VIP、VIN脚用于超导线圈的电流瞬时值的输入，V2P脚用于超导线圈的电压瞬时值的输入，CF和CF1引脚会输出相对应的方波信号，SEL脚用于选择CF1输入电流/电压值，VDD脚用于接入电源。

SEL脚一侧通过第四十电阻R40连接5V电源，还具有控制电路，包括第三三极管Q3。第六十三电容C63、第三十五电阻R35和第三十七电阻R37，其中，第三三极管Q3的集电极接入SEL脚和第四十电阻R40之间，基极连接并联后的第六十三电容C63、第三十五电阻R35，发射极接地。第三十七电阻R37一端连接并联后的第六十三电容C63、第三十五电阻R35，另一端连接控制端口部分。

CF1脚和CF脚通过整流电路分别输出对应的方波信号，整流电路包括：第四十三电阻R43，其一端连接CF1脚，另一端连接电流电压方波信号的输出端PWM3_V/I；第十九电阻R49，其一端连接CF脚，另一端连接功率方波信号的输出端PWM3_P；第六十电阻R60，其一端接入R43和PWM3_V/I之间；第五十九电阻R59，其一端接入R49和PWM3_P之间，另一端与R60并联后接地。

V2P脚一侧具有电压输入电路，其包括电压互感器T3(优选TR3121型)，作为获取超导线圈电压的元件，其第2和3的两个IN脚用于接入超导线圈的两端(L3和L4)，在3脚一侧还设有相互并联的第三十九电阻R39和第四十七电阻R47。在电压互感器T3的两个OUT脚(1和4)一侧还设有稳压电路，其包括第五十五电阻R55、第五十六电阻R56、第四十八电阻R48和第六十九电容C69。

VIP脚一侧具有相互并联的第五十二电容C52和第五十三电容C53，VIN脚一侧具有相互并联的第五十四电容C54和第五十五电容C55，VDD脚一侧具有相互并联的第四十九电容C49、第五十电容C50和第五十一电容C51，分别作为滤波电路。

有功功率值的计算方法如下：

功率计量芯片的CF脚输出的脉冲频率的周期表示功率值P，功率越大，CF脚输出的脉冲频率越大，且成比例变化。即:

由此获得有功功率计算式

式中，P_ref:参考负载功率，是给定的己知功率。f_ref:参考负载的脉冲频率，对于选定的CPU的实测值。P:待测负载的功率。F:负载对应CF脚输出的脉冲频率。

脉冲频率F的计算方法如下：

功率计量模块CF引脚输出的频率在0-2KHz之间，对应的周期最小值0.5ms。如果以50us的定时器去测量脉冲周期，5ms以上的脉冲周期，误差基本可以忽略，但是在测量小于5ms的脉冲周期，误差会越来越大，甚至达到10％(脉冲周期0.5ms)。考虑到测量精度和测量时间的关系，在本实施例中采用分段测量的方法。

其中两个外部中断口软件测量方法:被测脉冲周期大于等于100ms，采用测量单个周期的方法，测量误差＝1ms/T,因为T>100ms,所以测量误差小于1％；被测脉冲周期小于100ms时，在本实施例中采用计数脉冲的测量方法，如图8所示,在t大于等于1S的时间内，测量N个完整的脉冲周期，计算公式如下:

t＝N*T，F＝1/t (2)。

具体的，第二MCU处理单元22用于提供失超检测主程序和串口中断服务子程序，根据硬件电路配置嵌入式MCU的GPIO口，对显示屏和告警器等外设初始化，根据功率采集模块输入的有功功率结果与预设阈值进行比较判断，当判断为失超状态时控制LED灯闪烁并触发警告。

嵌入式MCU处理单元包括但不仅仅是ARM系列处理器、数字信号处理器DSP和F系列单片机等嵌入式处理系统，本领域设计人员可以在权利要求范围内选择或者修改，这并不影响本发明的实质内容。

在本发明提供的实施例中，超导线圈包括二代高温超导材料NbTi、NbSn3、MgB2、BSCCO、ReBCO、GdBCO、YBCO中的任一项。

为了直观准确的检测线圈的失超状态，可以设置多路的功率采集模块1采集线圈功率结果。电压、电流采集单元可以沿线圈某一中心轴线布置，也可在线圈上分散均匀布置。多个线圈测量点可以体现超导线圈不同位置处电压、电流和功率的变化规律，当其中一部分出现失超时，通过对各部分进行对比可以有效对其失超状态进行观测。优选的在实际设计分析时应对线圈容易发生失超的端部和焊接点等处应更多的布置测量点。所测量的线圈可以是单杂或者多匝绕制的形式。

进一步的，在一些改进方式中，失超检测模块2还包括有源低通滤波单元21，用于对功率采集单元1输出的功率信号进行低通滤波处理，可以有效降低噪声、无用和干扰信号，达到选频功能。

例如在图2所显示的一个实施例中，在超导线圈上均匀布置好电压采集单元11和电流采集单元12采样其在交流工况下通流时线圈各个部分的端电压和线圈中的电流。采集的电压、电流结果通过电压、电流互感器单元13进行隔离、降压和降流等输入到功率采集单元14中。功率计量单元14将采集的电压、电流瞬时值经过模数转换输入到有功功率计算单元141和电压频率转换单元142转换为有效值并计算出有功功率，输出得到的结果为有功功率，从而消除了感性电压，仅保留阻性部分。功率计量单元14将采样的电流和电压特征通过模数转换和功率-频率变换器转换为与有功功率的等值换算的方波脉冲数输入失超检测模块2，低通滤波单元21对输入的功率进行滤波处理，选频信噪比较低的信号。嵌入式MCU处理单元22将获得的功率结果与预设的阈值电压结果对比分析。未失超时功率值小于预设功率，发生失超时功率值大于预设功率，嵌入式MCU处理单元22将线圈各部分采样的功率结果相互比较，采集单元采集的功率大于线圈正常部分的阈值功率时，即可判断失超状态的发生和故障部分的位置。

在本发明提供的优选实施例中，显示告警模块3为嵌入式MCU处理单元22的外设，在中断服务子程序的调用下工作。当失超检测模块检测出线圈的失超状态，显示告警模块3响应中断并发出预警信号。

具体的，显示告警模块3设有蜂鸣器/警报灯和LCD显示屏/数码管，显示屏显示实时的功率结果，在失超时刻显示对应失超部分的位置，告警器在中断作用下发出告警信号，达到声光预警的效果。

本发明还提供一个实施例，用于示例性地显示本发明提供一种基于有源功率法的线圈失超检测装置的使用过程。

功率采集模块分布步骤：将功率采集单元均匀设置在高温超导线圈的匝间，或按照中心轴线采取等距分布方式布置；

每个功率采集模块包含两个电压传感器和一个电流传感器，电压传感器设置在相邻单层或多层线圈上采集线圈端电压，电流传感器设置在线圈上采集回路电流；

具体失超判断步骤：预先在超导线圈中等距布置好功率采集单元，采样其在交流工况下通流时线圈各个部分的端电压和线圈中的电流，通过功率计量单元转换为有功功率结果。将各路输出的功率结果对比分析，发生失超时，将线圈各部分采样的功率结果进行比较，失超部分的线圈上功率采集单元采集的功率大于线圈正常部分的预订阈值，即可判断为失超发生。

优选的，当线圈任意部分的功率检测特征超过设定的阈值时，则被认为线圈电压发生变化。

综上所述，本发明提供的一种基于有功功率法的超导线圈失超检测装置，通过设置在被测线圈的电压、电流采集单元采集线圈实时的电压、电流结果，通过功率计量单元14实时获悉超导线圈的功率结果，通过可视化显示屏对超导电力设备的运行状态进行检测。本方法相对于其他检测方法具有快速、准确、直观的优势，同时检测装置具有良好的抗干扰能力和结合应用对象进行设计改造的潜力。由于采用了多路传感器结合使用的方式将电压、电流和功率的信息相融合，因此在提高失超检测准确度的基础上还能对失超位置进行精准定位，适合在对于检测速度，准确度较高的场合推广应用。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于有源功率法的线圈失超检测装置，其特征在于，包括相级联的功率采集模块、失超检测模块、显示告警模块；

所述功率采集模块用于：采集超导线圈的电压和电流的瞬时值，基于采集的超导线圈的电压和电流的瞬时值计算超导线圈的有功功率值，并将该有功功率值发送到所述失超检测模块；所述失超检测模块用于：将接收的有功功率值与预设阈值进行比较，若有功功率值大于预设阈值，则向所述显示告警模块发送失超指令；所述显示告警模块用于：基于接收的失超指令，显示输出超导线圈的失超位置和功率结果，输出告警信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率采集模块包括电压采集单元、电流采集单元、电压电流互感器单元和功率计量单元；所述电压采集单元和电流采集单元分别用于采集超导线圈两端的电压的瞬时值和超导线圈内的电流的瞬时值；所述电压电流互感器单元用于将所述超导线圈两端的电压的瞬时值和超导线圈内的电流的瞬时值进行转换，再输入到所述功率计量单元；

所述功率计量单元包括有功功率计算单元和电压频率转换单元，用于基于接收的转换后的所述超导线圈两端的电压的瞬时值和超导线圈内的电流的瞬时值，计算获得有功功率值。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功功率计算单元基于转换后的所述超导线圈两端的电压的瞬时值，获得两个电压采集值和一个电流采集值，基于该两个电压采集值和一个电流采集值计算获得负载功率值；所述电压频率转换单元将负载功率值转换为对应频率的方波脉冲并传输到所述失超检测模块。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述功率计量单元包括第一MCU，该第一MCU用于：

将接收到的方波脉冲进行转换计算，获得所述有功功率值；

所述失超检测模块包括第二MCU，该第二MCU用于：

将所述有功功率值与预设阈值进行比较，若有功功率值大于预设阈值，则基于所述有功功率值获得超导线圈故障位置信息；

基于所述有功功率值和超导线圈故障位置信息生成所述失超指令，发送到所述显示告警模块。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的将接收到的方波脉冲进行转换计算，获得所述有功功率值通过式

计算获得；式中，P_ref为参考负载功率，f_ref为参考负载的脉冲频率，P为待测负载的功率，F为负载对应的第一MCU的引脚输出的脉冲频率。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述失超检测模块还包括有源低通滤波单元，用于将接收到的方波脉冲进行低通滤波处理，再传输到所述第二MCU。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示告警模块包括警报器和显示屏；所述显示器用于基于接收的失超指令，显示输出超导线圈的失超位置和功率结果，所述警报器用于基于接收的失超指令，输出告警信号。

Images