一种超导电缆保护方法

摘要

本发明公开了一种超导电缆保护方法，该方法根据电缆电流的大小采用三层不同的保护策略。当电缆电流小于最小失超电流时，主要通过监测电缆两端的温升、流量和压力差的变化进行保护；当电缆电流在最小失超电流和极限故障电流之间时，实时计算超导电缆内部的热积累来实现反时限保护；当电缆电流大于极限电流时，保护无延时跳闸。本发明可有效克服现有技术的缺陷。对于严重短路故障，可实现超导电缆的快速切除；在小故障电流情况下，可在确保运行安全的前提下避免不必要的频繁切除，提高其供电可靠性。此外，本发明检测速度快，可靠性高，主要利用超导电缆的端口特性进行，可简化传感器的个数，漏热小，便于工程应用。

主权项

1、一种超导电缆保护方法，包括如下步骤：(1)设置整定值，包括：温升越域整定值ΔTset，流量偏低整定值Lset，入口温度越域整定值Tset，压力差越域整定值ΔPset，定时限保护延时定值tset，电流下限整定值Ilow，极限电流整定值Iset，热累积量整定值θset；(2)采集超导电缆三相电流并计算其真有效值Ia、Ib、Ic；采集出入口温度、液氮流量、液氮压力、进出口压力的瞬时值，并计算获得下述平均值：三相电缆的入口温度TaIn、TbIn、TcIn，三相电缆的出口温度TaOut、TbOut、TcOut，三相电缆的液氮流量La、Lb、Lc，三相液氮压力Pa、Pb、Pc；再计算得到三相电缆的温升计算值ΔTa、ΔTb、ΔTc，超导电缆进、出口压力差计算值ΔP，三相超导电缆热累积量Qa、Qb、Qc；(3)对各变量值进行判断，并确定保护方式：(3.1)超导电缆温度、压力和流量信号检测：(A)判断下式(a1)-(a4)是否满足，如果其中有任一条件满足，则立刻跳闸进行保护，转到步骤(2)；否则，继续执行下述步骤；(ΔTa≥ΔTset)∪(ΔTb≥ΔTset)∪(ΔTc≥ΔTset) (a1)；(TaIn≥Tset)∪(TbIn≥Tset)∪(TcIn≥Tset) (a2)(La≥Lset)∪(Lb≥Lset)∪(Lc≥Lset) (a3)(ΔP≥ΔPset) (a4)(B)判断下式(b1)-(b4)是否满足，如果其中有任一条件满足，则立刻跳闸进行保护；转到步骤(2)；否则，继续执行下述步骤；((TaIn≥TDset)∪(TbIn≥TDset)∪(TcIn≥TDset))∩(t≥tset) (b1)((ΔTa≥ΔTDset)∪(ΔTb≥ΔTDset)∪(ΔTc≥ΔTDset))∩(t≥tset) (b2)((La≥LDset)∪(Lb≥LDset)∪(Lc≥LDset))∩(t≥tset) (b3)((ΔP≥ΔPDset))∩(t≥tset) (b4)(3.2)当超导电缆三相电流满足(Ia＜Ilow)∪(Ib＜Ilow)∪(Ic＜Ilow)时，根据(A)和(B)进行判断和处理；启动延时计数器，若延时时间到，将热累积量Qa、Qb、Qc计算结果和热累积延时时间计数器清零；(3.3)当(Ilow≤Ia＜Iset)∪(Ilow≤Ib＜Iset)∪(Ilow≤Ic＜Iset)时，根据公式$Q=\underset{\mathrm{time}0}{\overset{\mathrm{time}1}{\int }}{i}^2\left(t\right)\mathrm{dt}$ 计算超导电缆内部的热积累，进行检测判断：若(Qa≥θset)∪(Qb≥θset)∪(Qc≥θset)，保护动作跳闸，转回步骤(2)；若热积累Q没有达到预设的热累积量整定值θset，继续累积，执行下述步骤；(3.4)当满足(Ia≥Iset)∪(Ib≥Iset)∪(Ic≥Iset)时，保护无延时动作跳闸；否则，继续执行下述步骤；(4)转到步骤(2)，直至任务完成。