本发明专利技术提供一种测量超导带材的失超恢复特性的装置和方法。所述装置和方法通过在可控冲击电源处并联一个恒流源，使冲击电流结束后由恒流源继续为超导带材加载电流，并通过数据控制单元同步测量超导带材两端的电压，由电压值判断超导带材是否恢复至超导态。所述装置和方法不需要对待测试超导带材样品作特殊处理，可以完全在实际应用环境下开展测试，而且由于结构简单，具有毫秒级的测量响应速度。
【技术实现步骤摘要】
一种测量超导带材的失超恢复特性的装置和方法
本专利技术涉及电力测量领域,并且更具体地，涉及一种测量超导带材的失超恢复特性的装置和方法。
技术介绍
超导带材是一种在特定环境下具有零电阻特性的材料，一般分为低温超导材料和高温超导材料。其中，高温超导材料以铋系和钇系两种材料应用最为广泛，目前已经实现一定规模的量产。随着高温超导材料制备技术的不断提升，高温超导带材的性价比大幅提升，极大促进了高温超导电力技术的发展。目前，国内外已经有较多超导电力设备实现并网运行，但超导电力装置在并网运行中可能会遭遇突发短路故障，导致超导带材在短路故障中承载较大的电流冲击。此时，超导带材因严重过流而转入正常的有电阻状态，称之为“失超”；超导带材因电阻发热产生热量累积，累积的热量将导致温度显著增加。超导带材在不同电流冲击下的“失超”过程，以及当故障电流消失后，超导带材从“失超”状态重新恢复至“超导态”所需的时间，是超导电力装置设计的重要依据。文献针对铋系超导带材在工频过电流冲击下的失超及恢复特性开展了研究(卜红纺等.准绝热环境下Bi-2223/Ag带材在工频过电流冲击下的失超及恢复特性实验研究.低温物理学报,2007,29(4):296-300)，其目的是通过测量超导带材表面的温度来判断超导带材是否已经恢复至“超导态”，若测量的温度重新达到77K，则被测量的超导带材就已经转变为“超导态”。该文献中该装置主要包含交流可控电源、数据采集装置、温度传感器等部分，在超导带带测试样品上安置电阻温度传感器来测量温度的变化，来获得失超恢复特性。但是，采用粘贴在超导带材表面的温度传感器测量超导带材的温度存在以下问题：(1)为更好的通过温度传感器测量到带材温度的变化，该装置需要将超导带材和温度传感器密封在环氧支架槽中，使得超导带材和液氮不接触，与超导带材的实际运行工况完全不相符；(2)超导带材失超产生热量后，热量传递到温度传感器需要有一定的热传导时间，导致温度传感器不能实时的准确表征超导带材的温度。因此，迫切需要一种技术能在与实际运行工况相符的情况下准确测量超导带材从失超状态到恢复超导状态的时间。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的无法在与实际运行工况相符的情况下，准确测量超导带材从失超状态到恢复超导状态的时间的技术问题，本专利技术提供测量超导带材的失超恢复特征的装置，所述装置包括：可控冲击电源，其与恒流源并联后，与超导带材串联，用于对超导带材施加冲击电流，使超导带材失超；恒流源，其用于对超导带材施加等于第一电流值的恒定电流；电流传感器，其用于测量所述超导带材上的电流；数据控制单元，其端子分别与电流传感器的输出端子、超导带材的电压引线和可控冲击电源连接，用于采集超导带材上的电流和电压，以及远程控制可控冲击电源的输出电流。进一步地，所述装置还包括二极管，其一端与可控冲击电源连接，另一端与恒流源连接，用于防止冲击电流反向流到恒流源。进一步地，所述恒流源的最大输出电压和可控冲击电源的最大输出电压都大于超导带材的最大冲击电压。进一步地，所述数据控制单元包括：第一数据采集单元，其用于采集电流传感器传输的电流值和冲击电流作用于超导带材时的端对端电压；第二数据采集单元，其用于采集恒定电流作用于超导带材时的端对端电压；数据通信接口，其与可控冲击电源连接，用于远程控制可控冲击电源的输出电流。进一步地，所述可控冲击电源是交流电源或者直流电源，所述恒流源是直流电源。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种测量超导带材的失超恢复特性的方法，所述方法包括：根据预先设置的电流幅值和持续时间长度对超导带材施加冲击电流，同时，对超导带材施加等于第一电流值的恒定电流；测量超导带材上的电流和端对端电压，将所述电流超过超导带材临界电流的时刻t0作为冲击起始时刻，将所述电流降低至第一电流值的时刻t1作为冲击截止的时刻，将超导带材上的端对端电压小于设置的第一电压值的时刻t3作为失超恢复时刻；计算t1-t0作为冲击电流的持续时间，计算t2-t1作为在冲击电流的持续时间长度下，超导带材的失超恢复时间。进一步地，所述根据预先设置的电流幅值和持续时间长度对超导带材施加冲击电流之前还包括设置可控冲击电源输出的冲击电流的电流幅值和持续时间长度，以及恒流源输出的恒定电流的电流值。进一步地，所述根据设置的电流幅值和持续时间长度对超导带材施加冲击电流包括：将冲击电流源和恒流源并联后，与超导带材串联；数据控制单元通过数据通信接口控制冲击电流源按照设置的电流幅值和持续时间长度对超导带材施加冲击电流，其中所述电流幅值大于超导带材的临界电流。进一步地，所述第一电流值小于等于1A。进一步地，所述第一电压值是1e-9V。本专利技术技术方案提供的测量超导带材的失超恢复特性的装置和方法通过在可控冲击电源处并联一个恒流源，使冲击电流结束后由恒流源继续为超导带材加载电流，并通过数据控制单元同步测量超导带材两端的电压，由电压值判断超导带材是否恢复至超导态。所述装置和方法不需要对待测试超导带材样品作特殊处理，可以完全在实际应用环境下开展测试，而且由于结构简单，具有毫秒级的测量响应速度。附图说明通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本专利技术的示例性实施方式：图1为根据本专利技术优选实施方式的测量超导带材的失超恢复特性的装置的结构示意图；图2为根据本专利技术优选实施方式的测量超导带材的失超恢复特性的方法的流程示意图。具体实施方式现在参考附图介绍本专利技术的示例性实施方式，然而，本专利技术可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。图1为根据本专利技术优选实施方式的测量超导带材的失超恢复特性的装置的结构示意图。如图1所示，本优选实施方式所述的测量超导带材的失超恢复特征的装置100包括：可控冲击电源101，其与恒流源102并联后，与超导带材103串联，用于对超导带材103施加冲击电流，使超导带材103失超。在本优选实施方式中，针对钇钡铜氧化物(化学式为YBa2Cu3O7，缩写为YBCO)的超导带材样品进行测试，其测试所需最大电流值为500A，最大冲击电压值为4V。可控冲击电源101为直流电源，用于给被测试的超导带材103加载冲击电流。可控冲击电源101的输出容量与YBCO超导带材配合，其最大输出电流为875A，最大输出电压为5V，能够满足测试要求。可控冲击电源101的输出端正极通过电缆连接至YBCO超导带材03的正极，可控冲击电源101的输出端负极通过电缆连接至YBCO超导带材103的负极。恒流源102，其用于对超导带材103施加等于第一电流值的恒定电流。优选地，所述恒流源102的最大输出电压6V，大于超导带材的最大冲击电压4V。优选地，所述可控冲击电源101是交流电源或者直流电源，所述恒流源102是直流电源。在本优选实施方式中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测量超导带材的失超恢复特征的装置，其特征在于，所述装置包括：可控冲击电源，其与恒流源并联后，与超导带材串联，用于对超导带材施加冲击电流，使超导带材失超；恒流源，其用于对超导带材施加等于第一电流值的恒定电流；电流传感器，其用于测量所述超导带材上的电流；数据控制单元，其端子分别与电流传感器的输出端子、超导带材的电压引线和可控冲击电源连接，用于采集超导带材上的电流和电压，以及远程控制可控冲击电源的输出电流。
【技术特征摘要】
1.一种测量超导带材的失超恢复特征的装置，其特征在于，所述装置包括：可控冲击电源，其与恒流源并联后，与超导带材串联，用于对超导带材施加冲击电流，使超导带材失超；恒流源，其用于对超导带材施加等于第一电流值的恒定电流；电流传感器，其用于测量所述超导带材上的电流；数据控制单元，其端子分别与电流传感器的输出端子、超导带材的电压引线和可控冲击电源连接，用于采集超导带材上的电流和电压，以及远程控制可控冲击电源的输出电流。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括二极管，其一端与可控冲击电源连接，另一端与恒流源连接，用于防止冲击电流反向流到恒流源。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述恒流源的最大输出电压和可控冲击电源的最大输出电压都大于超导带材的最大冲击电压。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据控制单元包括：第一数据采集单元，其用于采集电流传感器传输的电流值和冲击电流作用于超导带材时的端对端电压；第二数据采集单元，其用于采集恒定电流作用于超导带材时的端对端电压；数据通信接口，其与可控冲击电源连接，用于远程控制可控冲击电源的输出电流。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可控冲击电源是交流电源或者直流电源，所述恒流源是直流电源。6.一种利用权利要求1至5中任意一个测量超导带材的失超恢复特性的...
【专利技术属性】
技术研发人员：诸嘉慧，陈盼盼，马韬，赵勇青，张会明，丘明，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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