CN1598601A - 超导限流器超导体状态监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种超导限流器超导体状态监测系统，实时监测超导体是否工作在正确的工作状态，并给出及时的状态提醒，保障了电力系统的运行稳定性。本发明的优越性和技术效果在于：1.硬件装置与计算机软件编程相结合，硬件装置设计简单，软件编程通俗易懂；2.有独立的参数预置设备，能够克服超导体临界温度不稳定的缺点，可进行多次测量；3.使用曲线拟合技术预测临界温度以上的超导体电阻值变化；4.将超声波技术运用于此，由于超声波检测法具有灵敏度高、动作可靠的优点，能在超导体出现局部热量积累而尚未发生失超时作出提前的预测；5.利用计算机高速的数据计算和数据处理能力，大大提高了该监测系统监测速度和监测可靠性。
Description
(一)技术领域：
本发明属于电力系统超导限流器超导体状态监测技术领域，特别是一种集硬件技术和软件编程于一体的超导限流器超导体状态监测系统。
(二)背景技术：
电力工业作为国民经济的支柱产业，将成为超导技术发展的有力立足点，而超导技术在电力系统中的应用，也可以起到减小网损、提高系统稳定性、减小事故损失，提高供电质量等作用。随着超导技术的发展，利用超导体的特殊性能进行限流成为主流技术之一。故障时超导体失超与否将直接影响到限流的效果，因此，超导体状态监测成为该技术领域关注的热点。目前已研究的失超检测方法主要有温升检测、匝间电压信号检测、压力信号检测、流速信号检测、超声波检测和桥式电路检测等方法。这些方法各有利弊，主要存在灵敏度不高、对外界热量扰动、电磁噪声类干扰抗干扰能力差、实时性不好的缺点。因此，快速、有效的失超监测方法仍是将超导电力设备实用化的一个重要研究内容。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种超导限流器超导体状态监测系统，它采用快速准确的监测方法结合超导体的特殊性能，可克服现有监测方法的缺点，并获得高精度的监测效果，大大地提高了超导限流器限流的稳定性和可靠性，提高供电质量。
本发明的技术方案：一种超导限流器超导体状态监测系统，包括参数预置和超声波预测部分，其特征在于该系统还设有信号采集、中央处理器数据管理模块、报警系统及超导体的硬件设备和控制整个系统的计算机程序软件构成，所说的参数预置部分和数据采集部分的输入端分别连接超导体各个端子，其输出端连接中央处理器数据管理模块，中央处理器数据管理模块输出端连接报警系统的输入端；所说的超声波预测部分的输出端同时连接报警系统的输入端。
上述所说的参数预置部分外部硬件设备包括：恒流源、热电耦低温温度计、直流放大器、高精度A/D转换器、中央处理器以及恒温器；所说的恒流源连接于超导体的外接端子、超导体的输出电压信号经直流放大器放大，再经高精度A/D转换器进行模数转换，之后进入中央处理器处理；所说的热电耦低温温度计采集温度信号经直流放大器放大，再经高精度A/D转换器进行模数转换，之后亦进入中央处理器处理。
上述所说的数据采集部分外部硬件设备包括：信号采集板、温度传感器及高精度A/D转换器；所说的信号采集板的输入端连接超导体所在回路，信号采集板实时采集到的线路电流及电压信号经高精度A/D转换器进行模数转换，之后进入中央处理器处理；温度传感器采集到的温度信号也经模数转换后进入中央处理器处理。
上述所说的超声波预测部分外部硬件设备包括：超声波信号发生装置和超声波信号接收装置；所说的超声波信号发生装置安装在超导体冷却介质输入端，超声波信号接收装置连接在冷却介质输出端，超声波信号发生装置发出开关量信号，送入外接报警系统的信号接收装置产生灯光报警。
上述所说的报警系统包括信号接收装置、不同颜色的信号指示灯；所说的信号接收装置接收外部超声波预测部分和中央处理器发出的开关量信号，由此控制信号指示灯的开闭及颜色。
上述所说的控制整个系统的计算机程序软件是由数据处理和数据比较两个部分组成；所说的数据处理部分是对外部预置参数信号和采集信号作常规相应处理，并建立数据库进行常规储存；所说的数据比较部分是对实时采集到的电信号和温度信号与预置的参数值相比较，根据比较结果判断超导体是否工作在稳定可靠的状态，并向报警系统发出开关量信号，以控制相应开关的开合，从而控制指示灯的开闭；数据比较部分是由温度比较模块、电阻比较模块以及超导体工作状态判断模块组成；所说的温度比较模块的信号输入端连接于外接数据处理部分，其输出端分两路连接电阻比较模块，每个分支从电阻模块出来后各分两路进入超导体工作状态判断模块，两个分支由四路构成。
本发明的工作原理：
本案所涉及的超导限流器超导体监测系统的工作原理为：参数预置部分实际是超导体临界温度测定装置，通过外部硬件设备及计算机软件编程实现对电阻信号和温度信号的实时采集和处理，将所得的温度及该温度下的阻值记录在相应的数据库中；依据曲线拟合的原理可以得出电阻一温度曲线，进一步可得曲线延伸趋势，并补充数据库中的电阻和温度记录，如果出现下一次测得的临界温度与原记录不同，则刷新原始记录，记录当前的新值；超声波预测部分则由超声波信号发生装置发出信号，通过冷却介质后由超声波信号接收装置接收信号，若超导体冷却介质输入端和输出端之间传递函数发生变化，则证明将会有失超现象发生，中央处理器将给报警系统发出开关1一个开关量信号，让绿色指示灯1亮起；与此同时，通过信号采集板采集到的电流、电压以及温度传感器采集的温度信号依次传送到数据处理单元和数据比较单元，与预置的相应参数进行比较，当超导体工作在正确的工作状态时，中央处理器依据判断角度给报警系统开关2或3一个开关量信号，绿色指示灯2或3亮；当超导体未能工作在正确的工作状态时，中央处理器会依据判断角度给报警系统开关4或5一个开关量信号，使红色报警指示灯2或3亮。
本发明的优越性和技术效果在于：①硬件装置与计算机软件编程相结合，硬件装置设计简单，软件编程通俗易懂；②有独立的参数预置设备，能够克服超导体临界温度不稳定的缺点，可进行多次测量；③使用曲线拟合技术预测临界温度以上的超导体电阻值变化；④将超声波技术运用于此，由于超声波检测法具有灵敏度高、动作可靠的优点，能在超导体出现局部热量积累而尚未发生失超时作出提前的预测；⑤利用计算机高速的数据计算和数据处理能力，大大提高了该监测系统监测速度和监测可靠性；⑥从最大程度上减小网损、提高系统稳定性、减小事故损失。
(四)附图说明：
附图1为本发明所涉“超导限流器超导体状态监测系统”中的总体结构示意图。
附图2为本发明所涉“超导限流器超导体状态监测系统”中的参数预置部分结构示意图。
附图3为本发明所涉“超导限流器超导体状态监测系统”中的数据采集部分和报警系统结构示意图(图3-a为数据采集部分结构示意图，图3-b为报警系统结构示意图)。
附图4为本发明所涉“超导限流器超导体状态监测系统”中的控制整个系统的计算机程序软件流程图。
(五)具体实施方式：
实施例：一种超导限流器超导体状态监测系统(见图1)，包括参数预置和超声波预测部分，其特征在于该系统还设有信号采集、中央处理器数据管理模块、报警系统及超导体的硬件设备和控制整个系统的计算机程序软件构成，所说的参数预置部分和数据采集部分的输入端分别连接超导体各个端子，其输出端连接中央处理器数据管理模块，中央处理器数据管理模块输出端连接报警系统的输入端；所说的超声波预测部分的输出端同时连接报警系统的输入端。
上述所说的参数预置部分(见图2)外部硬件设备包括：恒流源、热电耦低温温度计、直流放大器、高精度A/D转换器、中央处理器以及恒温器；所说的恒流源连接于超导体的外接端子、超导体的输出电压信号经直流放大器放大，再经高精度A/D转换器进行模数转换，之后进入中央处理器处理；所说的热电耦低温温度计采集温度信号经直流放大器放大，再经高精度A/D转换器进行模数转换，之后亦进入中央处理器处理。
上述所说的数据采集部分(见图3-a)外部硬件设备包括：信号采集板、温度传感器及高精度A/D转换器；所说的信号采集板的输入端连接超导体所在回路，信号采集板实时采集到的线路电流及电压信号经高精度A/D转换器进行模数转换，之后进入中央处理器处理；温度传感器采集到的温度信号也经模数转换后进入中央处理器处理。
上述所说的超声波预测部分(见图1)外部硬件设备包括：超声波信号发生装置和超声波信号接收装置；所说的超声波信号发生装置安装在超导体冷却介质输入端，超声波信号接收装置连接在冷却介质输出端，超声波信号发生装置发出开关量信号，送入外接报警系统的信号接收装置产生灯光报警。
上述所说的报警系统(见图3-b)包括信号接收装置、不同颜色的信号指示灯；所说的信号接收装置接收外部超声波预测部分和中央处理器发出的开关量信号，由此控制信号指示灯的开闭及颜色。
上述所说的控制整个系统的计算机程序软件(见图4)是由数据处理和数据比较两个部分组成；所说的数据处理部分是对外部预置参数信号和采集信号作常规相应处理，并建立数据库进行常规储存；所说的数据比较部分是对实时采集到的电信号和温度信号与预置的参数值相比较，根据比较结果判断超导体是否工作在稳定可靠的状态，并向报警系统发出开关量信号，以控制相应开关的开合，从而控制指示灯的开闭；数据比较部分是由温度比较模块、电阻比较模块以及超导体工作状态判断模块组成；所说的温度比较模块的信号输入端连接于外接数据处理部分，其输出端分两路连接电阻比较模块，每个分支从电阻模块出来后各分两路进入超导体工作状态判断模块，两个分支由四路构成。
Claims (6)
1、一种超导限流器超导体状态监测系统，包括参数预置和超声波预测部分，其特征在于该系统还设有信号采集、中央处理器数据管理模块、报警系统及超导体的硬件设备和控制整个系统的计算机程序软件构成，所说的参数预置部分和数据采集部分的输入端分别连接超导体各个端子，其输出端连接中央处理器数据管理模块，中央处理器数据管理模块输出端连接报警系统的输入端；所说的超声波预测部分的输出端同时连接报警系统的输入端。
2、根据权利要求1所说的一种超导限流器超导体状态监测系统，其特征在于所说的参数预置部分外部硬件设备包括：恒流源、热电耦低温温度计、直流放大器、高精度A/D转换器、中央处理器以及恒温器；所说的恒流源连接于超导体的外接端子、超导体的输出电压信号经直流放大器放大，再经高精度A/D转换器进行模数转换，之后进入中央处理器处理；所说的热电耦低温温度计采集温度信号经直流放大器放大，再经高精度A/D转换器进行模数转换，之后亦进入中央处理器处理。
3、根据权利要求1所说的一种超导限流器超导体状态监测系统，其特征在于所说的数据采集部分外部硬件设备包括：信号采集板、温度传感器及高精度A/D转换器；所说的信号采集板的输入端连接超导体所在回路，信号采集板实时采集到的线路电流及电压信号经高精度A/D转换器进行模数转换，之后进入中央处理器处理；温度传感器采集到的温度信号也经模数转换后进入中央处理器处理。
4、根据权利要求1所说的一种超导限流器超导体状态监测系统，其特征在于所说的超声波预测部分外部硬件设备包括：超声波信号发生装置和超声波信号接收装置；所说的超声波信号发生装置安装在超导体冷却介质输入端，超声波信号接收装置连接在冷却介质输出端，超声波信号发生装置发出开关量信号，送入外接报警系统的信号接收装置产生灯光报警。
5、根据权利要求1所说的一种超导限流器超导体状态监测系统，其特征在于所说的报警系统包括信号接收装置、不同颜色的信号指示灯；所说的信号接收装置接收外部超声波预测部分和中央处理器发出的开关量信号，由此控制信号指示灯的开闭及颜色。
6、根据权利要求1所说的一种超导限流器超导体状态监测系统，其特征在于所说的控制整个系统的计算机程序软件是由数据处理和数据比较两个部分组成；所说的数据处理部分是对外部预置参数信号和采集信号作常规相应处理，并建立数据库进行常规储存；所说的数据比较部分是对实时采集到的电信号和温度信号与预置的参数值相比较，根据比较结果判断超导体是否工作在稳定可靠的状态，并向报警系统发出开关量信号，以控制相应开关的开合，从而控制指示灯的开闭；数据比较部分是由温度比较模块、电阻比较模块以及超导体工作状态判断模块组成；所说的温度比较模块的信号输入端连接于外接数据处理部分，其输出端分两路连接电阻比较模块，每个分支从电阻模块出来后各分两路进入超导体工作状态判断模块，两个分支由四路构成。
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