[发明专利]一种用于超导磁体交流工况下的失超检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于超导磁体交流工况下的失超检测装置及方法,其失超检测装置包括第一桥路电阻、第二桥路电阻、分流器、第一转换隔离电路、第二转换隔离电路和示波器；第一桥路电阻与第二桥路电阻串联后与待检超导磁体并联，构成桥路；其桥路的输出电压中不包含超导磁体的感性电压，而近似为超导磁体失超电压的一半；在对于工作在交流工况下的待检的超导磁体，检测其桥路电压并对桥路电压进行有效值转换，根据桥路电压的有效值是否超过阀值电压来判断超导线圈是否失超。本发明提供的上述装置及方法解决了在交流工况下难以对超导磁体进行失超检测的问题，并且具有简单、可靠性高的特点。

技术领域

本发明属于超导电力技术领域，更具体地，涉及一种用于超导磁体交流工况下的失超检测装置及方法。

背景技术

导磁体的失超是指超导体从超导态转变为正常态的过程，超导磁体需要满足三个临界条件才能体现出超导特性，即临界温度、临界磁场和临界电流。无论超导磁体受到何种扰动或处于何种动态响应过程，只要有一个临界条件被破坏，超导磁体会发生从超导态到正常态的相变，产生正常态电阻，当正常区不断扩大至超过最小传播区时，超导磁体发生失超。

为了保证超导电力设备在通电运行时超导磁体的安全，失超保护系统必不可少。对主动失超保护系统来说，失超检测是失超保护的前提。现有失超检测的方法包括电测法、温升法、流量法、超声波检测法以及光纤法。由于温升法、流量法、超声波检测法所涉及的温度、流速、压力或者超声波变化都与失超后超导磁体上产生的热量有关，存在时间上的延迟，最为直接、快速、准确的检测方法仍然是电测法，包括直接检测法、桥路法和有源功率法。

但现有用于失超检测的电测法多是针对超导线圈的直流工作状态，对于交流通流情况，缺乏较为统一的失超判据。在实验研究中，尤其是对超导线圈的交流损耗进行测量时，高温超导线圈工作在交流状态。在实际应用中，某些超导电力设备中的超导线圈也工作在交流状态，如超导电抗器、超导限流器、超导变压器等。然而直流失超检测电测法并不能直接应用于工作在交流状态的超导磁体。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于超导磁体交流工况下的失超检测装置及方法，其目的在于通过桥路将交流电压信号转换为直流信号后，对工作在交流通流情况下的超导磁体的失超状态进行判断，以实现对交流工况下的磁体状态进行快速、准确地检测。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于超导磁体交流工况下的失超检测装置，包括第一桥路电阻、第二桥路电阻、分流器、第一转换隔离电路、第二转换隔离电路和示波器；

其中，第一桥路电阻与第二桥路电阻串联后与待检超导磁体并联，构成桥路；分流器与所述桥路串联；第一转换隔离电路的两个输入端分别与分流器的两端相连，第二转换隔离电路的一个输入端与第一桥路电阻和第二桥路电阻的串联端相连、另一输入端与待检超导磁体的线圈的中间点相连；示波器的一个输入端与第一转换隔离电路的输出端相连、另一输入端与第二转换隔离电路的输出端相连。

优选的，上述的失超检测装置，还包括交流电压源和保护电阻，所述交流电压源并联在所述保护电阻的两端，保护电阻并联在分流器与桥路串联所构成的电路两端。

上述的失超检测装置在工作时，其分流器用于通过其获取超导磁体的电流，其第一转换隔离电路用于对分流器的交流电压进行有效值转换，以使得交流电压的有效值可直接通过示波器得以观测；其第二转换隔离电路用于对桥路电压进行有效值转换，以使得桥路电压的有效值可直接通过示波器得以观测；所述示波器用于测量并显示所述交流电压以及桥路电压，第一桥路电阻、第二桥路电阻用于构造桥路；交流电压源用于提供正弦电压，保护电阻用于保护交流电压源；由于分流器的电压与其电流成正比，而其电流与超导磁体的电流相等，因此通过分流器电压可以获得超导磁体的电流。