一种用于超导直流电缆的电流均匀分配方法组成比例

本发明专利技术实施例提供了一种用于超导直流电缆的电流均匀分配方法。该方法主要包括：构建超导直流电缆的多并联超导带的电路模型并设计实施装置，超导直流电缆通电后，各并联支路通过与之相连的电流传感器实时反馈直流电流给调控装置，调控装置处理各支路采集的电流信号，根据电路模型计算出各支路所需的调控电流，调控装置将计算得到的调控电流通过传输线输送至各支路的耦合装置，将不同调控电流耦合到对应的各支路中进行电阻补偿，实现各支路中的实际通过电流均匀分布。本发明专利技术支持对各支路电流的实时反馈调节，实现了对超导直流电缆的电流均匀分配，且本发明专利技术中对各并联超导支路的调节机构在低温环境外部，易于实现，便于操作。

A method of uniform current distribution for superconducting DC cable

A method of uniform current distribution for a superconducting DC cable is provided in the embodiment of the invention. The method mainly includes: the design and implementation of circuit model of multi device parallel super conduction band construction of superconducting DC cable, superconducting DC cable is energized, the parallel branch through current sensor is connected with the DC current to the real-time feedback control device, control device of each branch processing current signal acquisition, calculate the control current of each branch required according to the circuit model, coupling device regulation current regulation device will be calculated by the transmission line delivered to each branch, the different control current coupled to each branch in the corresponding resistance compensation, the actual branch of the uniform current distribution. The invention supports real-time feedback regulation of branch currents, and realizes uniform distribution of current for superconducting DC cables. In addition, the regulating mechanism of each parallel superconducting branch in the invention is easy to realize outside the low temperature environment and is easy to operate.

【技术实现步骤摘要】
一种用于超导直流电缆的电流均匀分配方法
本专利技术涉及超导电力电缆
，尤其涉及一种用于超导直流电缆的电流均匀分配方法。
技术介绍
高温超导直流电缆具有线损低、传输容量大、走廊占地小、环境友好等诸多优点，为电网提供了一种高效、紧凑、可靠、绿色的电能传输方式。经过十几年的发展，超导直流电缆在基础研究方面已经取得巨大的进展，国内外也已经有多个超导直流电缆输电示范项目投入运行。考虑电力能源需求持续增长、新能源占比快速上升等诸多因素，能同时实现高效低损耗和大容量电力输送的超导直流输电技术将在未来发挥更大的作用，应用前景十分广阔。现有技术中，超导电缆为了实现大的传输电流，通常是采用多根超导带并联。理想情况下，超导体是零电阻的，不存在电流分配不均匀的问题。但是实际应用中，由于超导之间的非超导焊接、超导与终端之间的非超导连接、不同支路超导带的临界电流和N值的不均匀性等因素，并联的各超导带的特性并不完全相同，各并联支路连接附件等的差异性也会引起各支路的阻抗不同。这样会造成每一个支路都存在一个阻值不尽相同的小电阻，数量级大概是在100nΩ～10μΩ左右，尽管上述原因引入的电阻很小，但之间微小的差异会引起不同并联支路之间电流分配不均匀，即在并联使用时，流过各并联超导带的电流并不相同。在实际应用中，如果超导电缆的载流远小于临界电流，电流不均衡将引起电流在并联超导带之间的环流，可降低超导电缆的载流水平，并不会产生恶劣影响。但是，一旦载流在临界电流附近，临界电流小的超导带会首先失超，进入有阻态，时间稍长，将会成长为“热点(hot-pot)”，存在进一步恶性发展引起超导带烧断的风险。此外，个别超导带进入有阻态后，载流减少，则其他超导带分流将增加；失超超导带的发热也引起周边其他超导带的环境温度升高。这将引发超导带的连锁性反应，直至超导电缆完全失超。如果是在故障条件下，即在远高于临界电流的短路故障电流冲击作用下，并联超导带的不均衡性引起的后果将更为严重。现有技术中一种用于超导直流电缆的载流特性改变方法为：已有研究表明，超导交流电缆通过交流电流，超导体周围存在交变磁场，特定的磁场将改变超导带的载流特性。通过控制超导带的相对位置、绞绕的节距和角度等要素，可以在一定程度上缩小各并联超导带的差异性，可以在很大的电流范围内改善并联超导带载流的均衡性。不过，上述方法对超导直流电缆的并联超导带电流均衡效果不明显。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种用于超导直流电缆的电流均匀分配方法，以解决上述现有技术存在的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。本专利技术提出了一种用于超导直流电缆的电流均匀分配方法，其特征在于，包括：构建超导直流电缆的多并联超导带的电路模型，根据所述电路模型建立数学方程，设计电流均匀分配方法的实施装置，该实施装置主要包括调控装置和耦合装置；将超导直流电缆的电流母线通电后，各并联支路通过与之相连的连接点中的电流传感器实时反馈直流电流信号给调控装置，所述调控装置基于所述直流电流信号，根据所述电路模型的所述数学方程计算出各支路所需的调控电流；所述调控装置将计算得到的所述调控电流通过传输线输送至各支路连接点中的耦合装置，该耦合装置将所述调控电流耦合到所连接的各支路中进行电阻补偿实现各支路中电流均匀分配。优选地，所述的构建超导直流电缆的多并联超导带的电路模型，根据所述电路模型建立数学方程，包括：所述超导直流电缆包括多根并联的超导带，每一根所述超导带构成一个所述并联支路；所述电路模型包括：一根电流母线和多个并联支路，其中所述并联支路的组成包括：非超导部分构成的常规电阻RNi，超导部分构成的非线性电阻RHTSi，交变电流通过各并联支路产生的感抗Li，不同并联支路之间存在的互感Mij。其中，RHTSi与通过电流的幅值和频率存在映射关系；根据所述电路模型，建立数学模型如下：优选地，所述的设计电流均匀分配的实施装置，包括：所述实施装置包括：电流母线，调控装置，连接点，传输线和各并联导带；所述连接点置于各并联导带上，包括电流传感器和耦合装置；所述调控装置通过传输线分别与各并联支路的所述连接点相连接；所述传输线包括两部分：一部分用于调控装置输送调控电流至连接点，一部分用于连接点处的所述电流传感器将直流电流信号回传到所述调控装置。优选地，所述的将超导直流电缆的所述电流母线通电后，各并联支路通过与之相连的连接点中的电流传感器实时反馈直流电流信号给调控装置，包括：所述各并联支路上分别有一个连接点，所述连接点中的电流传感器用于采集各支路中从电流母线流出的直流电流信号，并将所采集的直流电流信号通过传输线回传反馈给所述调控装置。优选地，所述的调控装置基于所述直流电流信号，根据所述电路模型的所述数学方程计算出各支路所需的调控电流，包括：所述调控装置包括电流调节机构、频率调节机构、反馈控制单元和输出端，所述反馈控制单元根据各并联支路采集并反馈回来的电流信号，基于所述电路模型的所述数学方程计算出各并联支路所需耦合的调控电流的幅值和频率。优选地，所述的调控装置将计算得到的所述调控电流通过传输线输送至各支路连接点中的耦合装置，包括：所述调控装置中的所述电流调节机构和所述频率调节机构进行控制操作，调节所述调控电流的幅值和频率，将调控电流调节为与计算得到的所述调控电流一致后，将所述调控电流通过输出端连接所述传输线施加于相应并联支路的所述耦合装置；所述调控装置的不同输出端相互独立，不同输出端输出的所述调控电流相互独立。优选地，所述的耦合装置将所述调控电流耦合到所连接的各支路中进行电阻补偿实现各支路中电流均匀分配，包括：所述调控装置中输出相互独立的所述调控电流对不同支路进行独立调节，相互独立的所述调控电流经所述连接点的耦合装置与各并联支路连接，所述电流母线流入各并联支路的直流电流与所述调控电流经所述耦合装置耦合后成为各并联支路的实际通过电流，不同支路经过调控电流的耦合后实际通过电流均匀分布。优选地，所述的传输线包括两部分：一部分用于调控装置输送调控电流至连接点，一部分用于连接点处的所述电流传感器将直流电流信号回传到所述调控装置，包括：所述传输线的两部分的设置方法：采用共用同一个电缆的不同芯线的方法，或者采用各自使用不同电缆的方法。优选地，所述的调控装置中的所述电流调节机构和所述频率调节机构进行控制操作，包括：所述电流调节机构和所述频率调节机构采取手动控制或者计算机自动控制进行控制操作。优选地，所述的调控装置根据需要设置显示机构，实时显示各并联支路的电流值。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例构建了超导直流电缆的多并联超导带的电路模型，在将超导直流电缆通电后，各并联支路通过与之相连的电流传感器实时反馈直流电流信号给调控装置，调控装置处理各支路反馈的信号，根据电路模型计算出各支路所需的调控电流，调控装置将计算得到的调控电流通过传输线输送至各支路的耦合装置，将调控电流耦合到所连接的各支路中进行电阻补偿实现各支路中电流均匀分配。本专利技术可有效改善超导直流电缆并联超导带之间的载流均衡水平，提高超导直流电缆的可靠性。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超导直流电缆的电流均匀分配方法，其特征在于，包括：构建超导直流电缆的多并联超导带的电路模型，根据所述电路模型建立数学方程，设计电流均匀分配方法的实施装置，该实施装置主要包括调控装置和耦合装置；将超导直流电缆的电流母线通电后，各并联支路通过与之相连的连接点中的电流传感器实时反馈直流电流信号给调控装置，所述调控装置基于所述直流电流信号，根据所述电路模型的所述数学方程计算出各支路所需的调控电流；所述调控装置将计算得到的所述调控电流通过传输线输送至各支路连接点中的耦合装置，该耦合装置将所述调控电流耦合到所连接的各支路中进行电阻补偿实现各支路中电流均匀分配。

【技术特征摘要】
1.一种用于超导直流电缆的电流均匀分配方法，其特征在于，包括：构建超导直流电缆的多并联超导带的电路模型，根据所述电路模型建立数学方程，设计电流均匀分配方法的实施装置，该实施装置主要包括调控装置和耦合装置；将超导直流电缆的电流母线通电后，各并联支路通过与之相连的连接点中的电流传感器实时反馈直流电流信号给调控装置，所述调控装置基于所述直流电流信号，根据所述电路模型的所述数学方程计算出各支路所需的调控电流；所述调控装置将计算得到的所述调控电流通过传输线输送至各支路连接点中的耦合装置，该耦合装置将所述调控电流耦合到所连接的各支路中进行电阻补偿实现各支路中电流均匀分配。2.根据权利要求1所述的用于超导直流电缆的电流均匀分配方法，其特征在于，所述的构建超导直流电缆的多并联超导带的电路模型，根据所述电路模型建立数学方程，包括：所述超导直流电缆包括多根并联的超导带，每一根所述超导带构成一个所述并联支路；所述电路模型包括：一根电流母线和多个并联支路，其中所述并联支路的组成包括：非超导部分构成的常规电阻RNi，超导部分构成的非线性电阻RHTSi，交变电流通过各并联支路产生的感抗Li，不同并联支路之间存在的互感Mij，其中，RHTSi与通过电流的幅值和频率存在映射关系；根据所述电路模型，建立数学模型如下：3.根据权利要求1所述的用于超导直流电缆的电流均匀分配方法，其特征在于，所述的设计电流均匀分配的实施装置，包括：所述实施装置包括：电流母线，调控装置，连接点，传输线和各并联导带；所述连接点置于各并联导带上，包括电流传感器和耦合装置；所述调控装置通过传输线分别与各并联支路的所述连接点相连接；所述传输线包括两部分：一部分用于调控装置输送调控电流至连接点，一部分用于连接点处的所述电流传感器将直流电流信号回传到所述调控装置。4.根据权利要求1所述的用于超导直流电缆的电流均匀分配方法，其特征在于，所述的将超导直流电缆的所述电流母线通电后，各并联支路通过与之相连的连接点中的电流传感器实时反馈直流电流信号给调控装置，包括：所述各并联支路上分别有一个连接点，所述连接点中的电流传感器用于采集各支路中从电流母线流出的直流电流信号，并将所采集的直流电流信号通过传输线回传反馈给所述调控装置。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王邦柱，马韬，戴少涛，胡磊，张腾，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11