[发明专利]一种YBCO高温超导单元失超电阻率的计算方法及系统

说明书

本发明提供一种YBCO高温超导单元失超电阻率的计算方法及系统，设计方法合理，失超拟合的精度和准确度更高，且方法简单通用性强、更容易实现，有助于提高超导单元的运行安全性和可靠性，所述方法包括，将YBCO高温超导单元整个通流过程划分为多个通流区间段；根据通流区间段的划分，计算每个节点处的电流密度，并得到各个通流区间段对应的电流密度范围；根据每个节点处的电流密度，分别得到由该节点划分通流过程后的初级电阻率函数；根据各个通流区间段的电流密度范围，将所有初级电阻率函数进行区间叠加得到超导层电阻率，然后将超导层电阻率与金属稳定层电阻率并联，等效得到YBCO高温超导单元失超电阻率。

技术领域

本发明涉及高温超导单元失超过程中电阻的解析，具体为一种YBCO高温超导单元失超电阻率的计算方法及系统。

背景技术

电力系统一旦发生短路故障，瞬间产生的故障电流可能会对线路中所有相连的用电设备造成冲击，对电网的安全与稳定性有极大的影响。近年来，针对电网中故障电流的限制策略与手段相继出现，超导限流器具有对环境友好，集触发、检测于一身，限流速度快且能自我恢复等优点，为解决电网短路故障问题提供了一种新的限制短路电流的方法，成为研究的热点。

高温超导限流器阻抗设计主要是根据限流电路的运行工况加以调整和改变。把运行中的电力系统等效抽象为数学模型，结合高温超导材料临界电流、临界温度、临界磁场等数学特性，将变化的阻抗根据不同电力系统运行环境应用在电路中，开展正常工况与电网短路状况下电路的数学分析，由于发生短路状况而引发的超导带材温度升高，根据电流和温度变化而产生阻抗变化，导致超导带材在失超过程中产生电阻从而实现限流，为此，超导带材的失超电阻计算是完成高温超导限流器阻抗设计的关键前提条件。

现有技术中，超导失超电阻的计算方法主要包括超导有限元数值分析法和超导带材数学模型解析计算法。第一种方法，需要采用有限元数值计算软件，搭建超导材料的有限元分析模型，通过电磁场数值分析法求解超导材料内的电流和电压分量分布情况，但是该方法需要搭建针对超导材料多尺寸结构参数的数值计算模型，导致计算时间较长，模型求解难度较大，对技术人员的超导专业知识要求较高；而第二种基于给定超导特征值(n值)的超导带材数学模型解析计算法，根据超导电压——能量方程，采用解析计算公式来简化描述超导特性，计算所需时间较短，模型难度较低，但是由于只采用单个超导特征值来等效超导失超转变过程，不能全面体现过流冲击时超导带材的电阻行为，导致计算准确性不高，无法准确揭示超导失超过程变化规律，因此，将影响超导单元运行稳定裕度的准确定义，从而危害超导单元的可靠性和安全性。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种YBCO高温超导单元失超电阻率的计算方法及系统，设计方法合理，失超拟合的精度和准确度更高，且方法简单、更容易实现。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种YBCO高温超导单元失超电阻率的计算方法，包括，

将YBCO高温超导单元整个通流过程划分为多个通流区间段；

根据通流区间段的划分，计算每个节点处的电流密度，并得到各个通流区间段对应的电流密度范围；

根据每个节点处的电流密度，分别得到由该节点划分通流过程后的初级电阻率函数；

根据各个通流区间段的电流密度范围，将所有初级电阻率函数进行区间叠加得到超导层电阻率；

将超导层电阻率与金属稳定层电阻率并联，等效得到YBCO高温超导单元失超电阻率。

优选的，所述将YBCO高温超导单元整个通流过程划分为多个通流区间段，具体如下，

根据YBCO高温超导单元的电流密度与临界电流密度的倍数关系，将YBCO高温超导单元整个通流过程划分为F个通流区间段，F为大于1的自然数。