[发明专利]一种远距离的超导输电电缆电压降测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量超导输电电缆电压信号的测量装置。

背景技术

超导输电电缆具有低损耗的特点，已经成为未来远距离大容量输电的重要选择。与传统输电电缆不同，超导输电电缆正常运行时的电压降接近1μV/m，即每百公里电压降约为0.1V；载流1000A的传统输电铜电缆电压降约为0.2mV/m，即百公里电压降为20V。由于超导输电电缆电压降是损耗计算的基础，而损耗是制冷的依据，也是系统性能的重要指标，因此必须对超导输电电缆电压降进行测量。

常规电力电缆电压降较大，可以通过在电缆待测端分别放置可同步测量的传感器，以大地作为公共点进行同步测量，然后将数据返回数据中心进行处理。通过时间比对，得到同一时刻不同测量点的数据，相减后即为电压降。这样做的基础在于认为远距离大地的电势差异较小，与远距离传统输电电缆几十伏的电压相比可以忽略。

针对远距离的电压测量，中国发明专利200310120803.2公开了一种地电场多道共地同步测量装置及测量方法，其主要在待测点之间选择某一位置作为公共点接地，以避免不同位置地电位的差异，实现地电场双道或多道同步测量。但由于各待测点与公共点之间的地电位也有差异，对于微伏级的微弱信号测量而言影响也较大。中国发明专利200880006352.0公开了一种电力线特征阻抗实时准确测量的系统，其通过同步测量电力线上至少两个位置的电压、电流及其相位角，结合电力线的电路模型，可以获得电力线的实时动态特征阻抗，以增加电力线的使用效率。中国发明专利200780045891.0公开了一种使用时间同步测量估计实时电力系统量的方法，其利用来自全球定位系统的时间信号来同步电力网络不同位置的电压、电流相量测量，基于此对电力系统的状态进行估计。中国发明专利200910105711.4公开了一种电力系统输电线路参数同步测量与记录装置，其根据IEC61850标准将故障录波和输电线路参数测量分别建模为不同的逻辑设备，既实现了电力系统故障情况下的数据记录，也实现了对电力系统输电线路参数同步测量，解决现有的停电测量、人工多次不同步读取测量数据导致参数难以准确测量的问题。中国发明专利200910107854.9公开了一种基于故障录波的输电线路参数在线测量方法，其利用录波装置的GPS时钟进行同步，得出线路两端的正序电压、电流，从而实现输电线路参数的在线测量。中国发明专利00131107.7公开了一种暂态变化过程同步记录方法及装置，其通过GPS同步晶振，使多个记录装置对异地测量点的信号同步测量，连接成网络，实现电力系统操作、故障及扰动等暂态变化过程的分布式告诉记录及测量。

以上方法以时钟为基准，采用常规的测量装置同步采集电压和电流等量，其中电压均为对地电压，适用于较远距离的普通电力测量，此时不同位置之间的电压远大于地电位的差异，其引起的误差可以忽略。而远距离地电位的差异已经跟超导输电电缆的端电压降在一个数量级，甚至远大于端电压，因此以上以地电位为基准的同步测量不适宜于超导输电电缆电压降的测量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，针对地电位差异对远距离超导输电电缆微弱电压降信号测量的影响，提供一种基于超导线作为公共点的超导输电电缆电压降测量装置，以降低不同位置因参考电平不一致而出现的测量误差。

本发明的测量装置包括：超导公共导体、传感与数据采集装置、时间同步装置、数据处理中心、通信网络。传感与数据采集装置的信号地与超导公共导体连接；传感与数据采集装置和时间同步装置连接后，再通过通信网络与数据处理中心连接。

所述的超导公共导体位于待测超导输电电缆的低温介质管道中，与待测超导输电电缆并行安装：超导公共导体的一端与待测超导输电电缆的起始端连接，且与超导输电电缆沿相同路径安装。所述的超导公共导体的长度与待测超导输电电缆相等。超导公共导体在每一个待测点与传感与数据采集装置的信号地连接。由于超导公共导体具有零电阻特性，且通过的电流为电压传感器或互感器的测量信号，通常为1mA量级，则百公里电压降也不超过1μV，远小于大地电位差异，也远小于待测电压信号。因此，在超导输电电缆的各待测点将超导公共导体与传感与数据采集装置的信号地连接，可以为远距离的电压测量提供公共点。