[发明专利]用于超导电缆备用电源线路的自动切换装置及其运行方法

权利要求书

1.用于超导电缆备用电源线路的自动切换装置，包括超导电缆线路和备用线路；所述超导电缆线路与负荷侧变电站母线之间设有第二断路器(DL21)，且所述第二断路器(DL21)与第二线路保护(21)连接，由所述第二线路保护(21)控制开合；所述备用线路与负荷侧变电站母线之间设有第四断路器(DL22)，且所述第四断路器(DL22)与第四线路保护(22)连接，由所述第四线路保护(22)控制开合；所述负荷侧变电站设有超导电缆本体保护、备用电源自动切换装置；其特征在于：所述第二线路保护(21)、第四线路保护(22)、超导电缆本体保护、备用电源自动切换装置共同构成超导电缆备用电源线路的自动切换系统；

所述超导电缆本体保护通过电气量和非电气量判别所述超导电缆线路的故障的严重程度，当所述超导电缆发生严重故障时向所述第二线路保护(21)输出跳闸信号，当所述超导电缆发生轻微故障时向所述备用电源自动切换装置发出告警信号；

所述备用电源自动切换装置通过外部输入的电压采样值和开关量来判断是否应自动投入或切换至备用线路，并通过开关量输出备用电源投入、切换分合闸命令。

2.根据权利要求1所述的用于超导电缆备用电源自动切换装置，其特征在于，所述超导电缆线路与电源侧变电站母线之间设有第一断路器(DL11)；所述备用线路与所述电源侧变电站母线之间设有第三断路器(DL12)；

在正常运行时，所述第一断路器(DL11)和所述第二断路器(DL21)均为闭合状态；所述第三断路器(DL12)为闭合状态，所述第四断路器(DL22)为分闸状态；

所述负荷侧变电站母线和所述备用线路上均分别设有母线三相压变(PT21)和三相线路压变(PT22)；

所述第一断路器(DL11)和所述第三断路器(DL12)分别与第一线路保护(11)和第三线路保护(12)连接；所述第一线路保护(11)控制所述第一断路器(DL11)的开合，所述第三线路保护(12)控制所述第三断路器(DL12)的开合；

所述第一线路保护(11)和所述第二线路保护(21)之间，以及所述第三线路保护(12)和所述第四线路保护(22)之间均通过专用光纤通道连接，实现通讯。

3.根据权利要求2所述的用于超导电缆备用电源自动切换装置，其特征在于，所述第一线路保护(11)、所述第二线路保护(21)、所述第三线路保护(12)和所述第四线路保护(22)均为微机型分相电流差动保护装置，含完整的后备保护模块、测控模块及操作箱模块；

每一所述微机型分相电流差动保护装置均用于相应的所述超导电缆线路或者相应的所述备用线路的主保护和后备保护。

4.根据权利要求3所述的用于超导电缆备用电源线路的自动切换装置，其特征在于，所述电气量包括电流值和/或电压值；所述非电气量包括液氮温度、管道压力值和/或制冷系统和循环系统故障告警信息；

所述电压采样值是指通过数据采集系统输入的所述超导电缆线路和所述备用线路的三相交流电压值；

所述开关量输入是指通过开关量输入/输出系统输入的所述超导本体保护故障告警接点、所述第二断路器(DL21)和所述第四断路器(DL22)的跳闸位置等信号；

所述输出命令是指通过开关量输入/输出系统输出的所述备用电源自动投入、切换分合闸命令。

5.根据权利要求3所述的用于超导电缆备用电源线路的自动切换装置的运行方法，其特征在于，所述备用电源自动切换装置运行逻辑如下：

当所述超导电缆线路发生短路故障时，超导电缆两侧线路保护装置根据预置算法逻辑及时判断线路故障并跳开两侧断路器；

当所述超导电缆线路发生短路故障或严重的非电气量故障(如超导电缆本体短路故障、超导电缆入口液氮压力低于下限、超导电缆入口液氮温度高于上限、液氮管道泄漏)时，所述超导电缆本体保护发送跳闸信号给所述第二线路保护(21)；所述第二线路保护(21)跳开所述第二断路器(DL21),同时通过专用光纤通道向所述第一线路保护(11)发出跳闸命令跳开所述第一断路器(DL11)；

当所述备用电源自动切换装置通过外部输入的所述电压采样值检测到所述负荷侧母线的三相交流电压失去且所述备用线路的三相交流电压正常时，发跳闸命令至所述第二线路保护(21)跳开所述第二断路器(DL21)；

当所述备用电源自动切换装置通过开关量输入检测到所述第二断路器(DL21)确实跳开时，发合闸命令至所述第四线路保护(22)合上备所述第四断路器(DL22)；

当所述超导电缆线路发生不必立即跳闸的轻微故障如液氮泵故障、制冷系统失效轻微故障时，在能够继续运行1至30分钟的情况下，则所述超导电缆本体保护发送告警信号至所述备用电源自动切换装置；

所述备用电源自动切换装置通过外部输入的电压采样值检测到备用线路的三相交流电压正常，通过开关量输入检测到所述第四断路器(DL22)确实断开时，发合闸命令至所述第四线路保护(22)合上所述第四断路器(DL22)；

当检测到所述第四断路器(DL22)确实合上后，再发跳闸命令给所述第二线路保护(21)跳开所述第二断路器(DL21)，同时向所述第一线路保护(11)发出跳闸命令跳开所述第一断路器(DL11)。