[发明专利]一种失超型超导故障限流器的故障检测系统及其检测方法

说明书

(一)技术领域：

本发明属于电力系统失超型超导故障限流器控制检测技术领域，特别是一种失超型超导故障限流器的故障检测系统及其检测方法。

(二)背景技术：

随着电力系统规模的不断扩大，当线路发生故障时，限流装置能否迅速有效地动作成为相关人士关注的技术热点之一。超导故障限流器的触发电流(Triggle Level)，是超导体临界电流的峰值，当短路冲击电流大于触发电流时，超导体由超导态转变为正常态以限制短路电流，使得被限制的短路冲击电流不超过断路器的瞬时开断能力，这样，可以选用“轻型”断路器。在工程中，触发电流的幅值应该结合超导线圈的S/N临界电流、故障电流的瞬时峰值与断路器最大电流开断能力的差值。在留有欲度的前提下，经过反复试验(trial-and-error)的原则来确定。

但是，超导故障限流器(SFCL)的触发方式若仅仅依靠峰值电流，容易导致误动作。因为故障电流可以有相同的峰值，不同的有效值。在具有相同峰值的前提条件下，不对称短路电流的有效值要小于对称短路电流的有效值。工程实际中往往结合di/dt来触发SFCL。di/dt是故障电流随时间的变化率，它与电流幅值触发方式共同作用来控制超导故障限流器由超导态向正常态转变的过程。避免仅由电流幅值触发SFCL而引发的误动作。所以，改进以往技术的不足之处以提高故障限流器所需触发条件的稳定性和可靠性已经变得至关重要。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种失超型超导故障限流器的故障检测系统及其检测方法，它采用高性能的信号处理器和灵活的控制技术以获得高精度的控制效果，大大的提高了失超型超导故障限流器的稳定性和可靠性，并从最大程度上减小了电网短路故障带来的损失，保证了相关电力设备、线路的稳定运行。

本发明的技术方案：一种失超型超导故障限流器的故障检测系统，其特征在于它是由全波整流模块、逻辑电路模块、模数转换模块、超导控制开关模块、电流变化率检测模块所构成；所说的全波整流模块的输入端通过电流互感器与外电网相连接，其输出端连接模数转换模块、电流变化率检测模块和超导控制开关模块的输入端，模数转换模块和电流变化率检测模块输出端连接逻辑电路模块的输入端，逻辑电路模块的输出端与超导控制开关模块的输入端相连接，超导控制开关模块的输出端控制超导故障限流器的动作。

上述所说的全波整流模块是不可控整流电路，其中不可控整流电路由二极管桥路构成，三相电分别连接二极管桥路的输入端。

上述所说的模数转换模块内部采用开关电容逐次近似来得到模数转换结果，芯片有4路模拟信号输入通道，通过芯片内部参数设置选择不同通道输入，进行模数转换输出。

上述所说的逻辑电路模块、超导控制开关模块采用常规的模块电路组合。

上述所说的电流变化率检测模块由微分电路、放大电路、迟滞比较电路和可重复触发的单稳态触发电路组成，该电路组合关系采用电流变化率检测电路常规模式。

一种失超型超导故障限流器的故障检测方法，其特征在于它包括以下工作步骤：

(1)信号采集：电流互感器从电网采集电流信号量；

(2)信号处理及传递：电流信号量经过全波整流得到一个单向电流信号，给模数转换模块、电流变化率检测模块、超导控制开关模块供电；

(3)模数转换及输出：模数转换模块将采集到的模拟量转换成数字量，其输出信号通过延时电路模块，跟电流变化率模块的输出经或门相连来控制超导控制开关的动作；

(4)确定限流器动作：根据电流变化率触发逻辑电路和电流幅值触发逻辑电路的逻辑状态确定超导故障限流器的动作，限制短路故障电流。

上述所说的步骤(3)中的模数转换通过软件来实现，其软件流程如下：①初始化ADC寄存器；②启动来自ADC的信号；③在AUTO_SEQ_SR寄存器中装初值；④启动ADC，每转换完一次，AUTO_SEQ_SR寄存器中的值就自动减1；⑤将转换结果保存到相应的寄存器中；⑥判断全部通道转换是否完成；若完成，就申请中断，转换结束；否则就继续转换。