[發明專利]一種用于超導單元傳輸交流損耗測量的無感補償技術方案

在審

• 申請號: 201910246040.7
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109884403A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 宋東彬;楊文將;劉宇;諸嘉慧;劉汝婧;劉朝鑫
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于超導電力技術領域，是一種用于超導單元傳輸交流損耗測量的無感補償技術方案，包括多通道高精度數據采集卡和可編程處理器。首先，將多通道高精度數據采集卡采集的超導單元的電流信號與電壓信號轉換成模擬信號送至可編程處理器，然后通過可編程處理器預先編寫的帶通濾波模塊、補償基準電壓生成模塊、自動尋找補償因子模塊、補償后電壓生成模塊、相位追蹤模塊、誤差修正模塊和交流損耗求解模塊實時顯示超導單元的傳輸交流損耗。

所屬技術領域：

本發明屬于超導電力技術領域，更具體地，涉及一種用于超導單元傳輸交流損耗測量的無感補償技術方案。

背景技術：

自超導材料發現以來，由于其在電力技術領域具有潛在的巨大優勢一直倍受國際學者的青睞與關注。由于超導體在交變磁場或交變傳輸電流工作場所下運行會產生損耗，這種損耗被稱為超導體的交流損耗。從物理本質上講，交流損耗可分為磁滯損耗、渦流損耗和耦合損耗。超導體的交流損耗加重了電力設備中冷卻系統的負擔，一旦超導材料產生的熱量不能及時被帶走，超導設備將失效甚至燒毀，造成重大損失。直至今日，超導體在電力設備中的交流損耗特性研究仍是國際學者們的重要研究內容。

目前，對超導體交流損耗的實驗研究，已發展了多種測量方法，如熱測法、電測法和磁測法。這三種方法中，電測法操作簡單，測試速度快，是目前測量超導體交流損耗的最常用方法。電測法，也叫傳輸電流法，通過測量傳輸電流，以及高溫超導單元上與傳輸電流同相位的電壓分量來計算傳輸交流損耗。此方法的關鍵技術就是如何區分出超導單元的感性電壓和阻性電壓。傳統的方法是用鎖相放大器測量超導單元電壓信號(u_s)與傳輸電流(i)的相位差(Ψ)，然后利用公式P＝u_s·i·cosΨ，即可算出超導單元的傳輸交流損耗。在工頻大電流的情況下，由于參考信號的質量不高，且易受外界干擾，最終采集的電流頻率和相位都嚴重不穩，容易導致鎖相放大器“失鎖”。此外，鎖相放大器屬于精密儀器，價格昂貴，在進行超導單元的大電流電測量時，容易造成測量電壓超量程并造成儀器損壞。此外，還有利用補償線圈互感產生補償電壓來抵消超導單元感性電壓的技術方案，但該技術方案也存在一定的局限性，針對不同的超導單元需要配置不同的補償線圈以滿足實際測量需求，尤其在大電流工況下，補償線圈的成本較大，并且初級線圈與主電路的串聯對主電路電源負擔加重。

針對各種超導單元在任何載流下的交流損耗測試，為了準確測得超導單元阻性電壓分量，本發明提出一種利用參考電流生成補償電壓來抵消超導單元感性電壓的無感補償技術方案，從而獲得阻性電壓分量，最終實現快速安全可靠的交流損耗測量。

發明內容：

針對現有超導單元電測法所采用的鎖相放大器比較昂貴、易損壞且難以滿足大電流工況的問題以及采用補償線圈對主電路影響大的特點，本發明提供一種用于超導單元傳輸交流損耗測量的無感補償技術方案，該方法通過多通道高精度數據采集卡及可編程處理器，實時、快速測量超導單元的傳輸交流損耗。

為實現上述目的，按照本發明采用的無感補償技術方案，提供了一種用于超導單元傳輸交流損耗測量的無感補償技術方案，包括多通道高精度數據采集卡和可編程處理器。

其中，所述的多通道高精度數據采集卡輸入端用于接入超導單元電流信號i與電壓信號u_s的輸出端，所述的多通道高精度數據采集卡輸出端接入在可編程的處理器輸入端。