[发明专利]一种冷绝缘高温超导电缆的失超检测电路及其检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种冷绝缘高温超导电缆的失超检测电路及其检测方法。

背景技术

1911年荷兰科学家H.Kamerlingh Onnes在4.2K的汞中首次发现了超导现象，自此以后，利用超导体的零电阻特性减小损耗便成为电力工作者的梦想。但直到近年来，随着超导应用研究的日益成熟，高温超导电缆输电技术才逐步进入了工程应用阶段。超导电缆传输技术具有传输容量大、损耗低、占地空间小、节能环保等显著优点，并逐渐成为当前电力传输技术的重要发展方向之一。

但高温超导电缆的零电阻特性，只在电缆运行于超导状态的前提下才能获得，一旦因承受短路大电流、不平衡电流的冲击，其中的运行电流超过带材的临界电流值，超导带材将失去零电阻特性而成为常导体（简称失超故障），此时若不能快速切除，不仅会由于带材过电流和发热对超导电缆本体造成严重损害，而且由于超导电缆线路的传输功率很大，会危及整个电力系统的安全、稳定运行。因此，高温超导电缆失超故障的检测是超导电缆设备在工程应用中需要迫切解决的问题，针对这一问题的研究具有着重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种冷绝缘高温超导电缆的失超检测电路及其检测方法，能快速检测出超导电缆是否出现失超故障。

本发明提出的一种冷绝缘高温超导电缆的失超检测电路，其改进之处在于，所述失超检测电路包括第一电流传感器、第二电流传感器、第一光耦隔离电路、第二光耦隔离电路、模拟除法电路和比较电路；

所述第一电流传感器和所述第一光耦隔离电路连接构成第一采集隔离电路；

所述第二电流传感器和所述第二光耦隔离电路连接构成第二采集隔离电路；

所述第一采集隔离电路和所述第二采集隔离电路分别与所述模拟除法电路和比较电路依次连接。

其中，所述失超检测电路包括滤波电路；所述滤波电路的输入端与所述模拟除法电路的输出端连接，所述滤波电路的输出端与所述比较电路的输入端连接。

其中，所述第一光耦隔离电路包括电阻R1、第一光电耦合器和电阻R2；

所述第一光电耦合器输入端通过所述电阻R1连接到所述第一电流传感器的输出端；其输出端与所述模拟除法电路的输入端连接，并通过所述电阻R2接高电压。

其中，所述第二光耦隔离电路包括电阻R3、第二光电耦合器和电阻R4；

所述第二光电耦合器输入端通过所述电阻R3连接到所述第二电流传感器的输出端；其输出端与所述模拟除法电路的输入端连接，并通过所述电阻R4接高电压。

其中，所述模拟除法电路包括依次连接的模拟乘法器、电流-电压转换电路和反函数运算电路。

其中，所述电流-电压转换电路包括第一运算放大器、电容C2、电容C3、电阻R5和电阻R7；

所述第一运算放大器的反相输入端与所述模拟乘法器的输出引脚连接，并通过所述电阻R7与所述第一运算放大器的输出端连接；

所述第一运算放大器的同相输入端通过所述电阻R5接地；

所述第一运算放大器的输出端与所述反函数运算电路连接；

所述第一运算放大器的正极电源和负极电源分别通过所述电容C3和所述电容C2接地。

其中，所述反函数运算电路包括第二运算放大器、电容C4、电容C5、电阻R8、电阻R9和电阻R10；

所述第二运算放大器的反相输入端通过所述电阻R8与所述第一运算放大器的输出端连接，并通过所述电阻R9与所述第一光耦隔离电路输出端连接；

所述第二运算放大器的同相输入端通过所述电阻R10接地；

所述第二运算放大器的输出端与所述滤波电路的输入端连接，并与所述模拟乘法器的输入引脚连接；

所述第二运算放大器的正极电源和负极电源分别通过所述电容C4和所述电容C5接地。

本发明基于另一目的提供的一种冷绝缘高温超导电缆的失超检测电路的检测方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

（1）第一电流传感器采集冷绝缘高温超导电缆的屏蔽层电流值，并将电流值通过第一光耦隔离电路转为模拟信号后传给模拟除法电路；第二电流传感器采集冷绝缘高温超导电缆的导体层电流值，并将电流值通过第二光耦隔离电路转为模拟信号后传给模拟除法电路；

（2）所述模拟除法电路将传来的两个电流值进行除法运算后传给比较电路；

（3）所述比较电路将所述模拟触发电路的输出值与设定的阈值电压进行比较，进而判断电缆是否发生失超故障。