一种高温超导电缆监控保护系统及其方法技术方案

本发明专利技术提供一种高温超导电缆监控保护系统及其方法，所述系统包括：监控系统以及与监控系统电连接的测温光纤、告警器、保护装置；测温光纤用于测量高温超导电缆的沿线温度，并将测得的沿线温度发送给监控系统；监控系统包括数据接收单元、第一判断单元、第二判断单元、第三判断单元和指令生成单元；监控系统沿线温度判断是否切除或告警根据判断结果生成对应的切除指令或告警指令，将切除指令下发给保护装置，或将告警指令下发给告警器；告警器用于响应于接收到告警指令，进行高温超导电缆失超告警；保护装置用于响应于接收到切除指令，切除高温超导电缆。通过本发明专利技术，能够提高根据高温超导电缆温度参数进行电缆失超判断的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种高温超导电缆监控保护系统及其方法
本专利技术涉及高温超导电缆
，具体涉及一种高温超导电缆监控保护系统及其方法。
技术介绍
随着用电负荷密度的增长，电力电缆的载荷不断上升。超导电缆因其超强的带载能力，成为保障高负荷长时间供电的解决手段。国内已建成首条公里级超导电缆，超导电缆的建设应用及运维管理技术正日益成熟。引发超导电缆失超故障的因素较多，主要包括冷却系统故障、超导电缆本体异常、电力系统短路故障等。其中，高温超导电缆本体的温度是判断高温超导电缆本体异常的重要判据，目前主要是采用热电偶或热电阻进行温度检测，当检测的温度大于设定阈值时，判断是超导电缆本体异常，并进行超导电缆切除保护。传统热电偶或热电阻的温度传感器点式测量，例如，以PT100铂电阻传感器测量一根500m长的电缆的温度分布，若每隔1米布置一个传感器，则需要在电缆内部安装500个传感器探头，每个传感器需要4根信号线，则共有2000根信号线，每根信号线需要沿电缆连接到测控监控系统。若要得到更准确的温度分布，则需要更多传感器和信号线。如此大量的信号线会给布线、出线以及电缆制作带来很大的困难，也会对高温超导电缆的本身结构和其绝缘性能造成不利影响，这在工程实践应用中是不可能实现的。此外，高温超导电缆一般运行于高压大电流条件下，传统热电偶或热电阻的温度传感器所受电磁干扰较大，会影响测量结果的准确性；并且，超导电缆本体异常的判断策略也较简单，考虑的因素较单一，因此，容易产生误判断，从而误操作切除超导电缆。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种高温超导电缆监控保护系统及其方法，以提高根据高温超导电缆温度参数进行电缆失超判断的准确性。为此，根据第一方面，本专利技术实施例提出一种高温超导电缆监控保护系统，所述系统包括监控系统以及与所述监控系统电连接的测温光纤、告警器、保护装置；所述测温光纤用于测量所述高温超导电缆的沿线温度，并将测得的沿线温度发送给监控系统；所述沿线温度包括高温超导电缆沿线任一点温度以及平均温度；所述监控系统包括数据接收单元、第一判断单元、第二判断单元、第三判断单元和指令生成单元；所述数据接收单元用于接收所述测温光纤所检测的所述沿线温度，并分别转发给第一判断单元、第二判断单元、第三判断单元；所述第一判断单元用于根据所述高温超导电缆沿线任一点温度与预设温度阈值的比较结果判断是否进行切除保护或告警；所述第二判断单元用于根据所述高温超导电缆沿线平均温度与预设温度阈值的比较结果判断是否进行切除保护或告警；所述第三判断单元用于根据所述高温超导电缆沿线任一点温度获得高温超导电缆沿线的温度变化波形特征图，并根据所述温度变化波形特征图判断是否进行切除保护或告警；所述指令生成单元用于响应于接收到所述第一判断单元、第二判断单元或第三判断单元的判断结果，根据所述判断结果生成对应的切除指令或告警指令，将所述切除指令下发给保护装置，或将所述告警指令下发给告警器；所述告警器用于响应于接收到所述告警指令，进行高温超导电缆失超告警；所述保护装置用于响应于接收到所述切除指令，切除所述高温超导电缆。可选地，所述第一判断单元具体用于：当高温超导电缆沿线任一点温度大于预先设定的第一温度值时，判断进行告警；当高温超导电缆沿线任一点温度大于预先设定的第二温度值时，判断进行切除保护。可选地，所述第二温度阈值为液氮不发生沸腾的最高温度、绝缘材料可承受的最高温度、引起超导体的性能发生根本性改变的最高温度、超导带材发生破坏性损害的最高温度中的最小值。可选地，所述第二判断单元具体用于：当高温超导电缆沿线平均温度大于预先设定的第三温度值时，判断进行告警；当高温超导电缆沿线平均温度大于预先设定的第四温度值时，判断进行切除保护。可选地，所述第三判断单元包括：特征图生成单元，用于根据所述沿线温度进行多分辨形态梯度变换得到所述温度变化波形特征图；失超区域确定单元，用于根据所述温度变化波形特征图确定一个或多个局部失超区域的位置和宽度；其中所述温度变化波形特征图中任意相邻的一个正窄峰和一个负窄峰之间区域为一个局部失超区域；执行判断单元，用于根据所述一个或多个局部失超区域的宽度判断是否进行切除保护或告警。可选地，所述执行判断单元具体用于：当任一个局部失超区域的宽度满足di>rL，或多个局部失超区域的宽度满足时，判断进行告警；当任一个局部失超区域的宽度满足di>rH，或多个局部失超区域的宽度满足时，判断进行切除保护；其中，di为第i个局部失超区域的宽度，l为高温超导电缆长度，rL，rH，rL-av，rH-av分别为预先设置的阈值。可选地，所述系统还包括通知单元；所述第一判断单元具体用于：当判断进行告警时，获取高温超导电缆沿线上温度大于预先设定的第一温度值的所有点的位置信息，并将位置信息和判断结果发送给所述通知单元；以及，当判断进行切除保护时，获取高温超导电缆沿线上温度大于预先设定的第三温度值的所有点的位置信息，并将位置信息和判断结果发送给所述通知单元；所述通知单元用于响应于接收到所述第一判断单元的位置信息和判断结果，生成对应的第一通知信息，并将所述第一通知信息发送至预先设置的运维人员的手机上；所述第一通知信息包括接收到的位置信息和判断结果。可选地，所述第二判断单元具体用于：当判断进行告警或切除保护时，将判断结果发送给所述通知单元；所述通知单元用于响应于接收到所述第二判断单元的判断结果，生成对应的第二通知信息，并将所述第二通知信息发送至预先设置的运维人员的手机上；所述第二通知信息包括接收到的判断结果。可选地，所述第三判断单元具体用于：当判断进行告警或切除保护时，将一个或多个局部失超区域的位置和判断结果发送给所述通知单元；所述通知单元用于响应于接收到所述第三判断单元的位置信息和判断结果，生成对应的第三通知信息，并将所述第三通知信息发送至预先设置的运维人员的手机上；所述第三通知信息包括接收到的位置信息和判断结果。根据第二方面，本专利技术实施例还提出一种高温超导电缆监控保护方法，其基于第一方面实施例所述的电缆保护系统实现，所述方法包括如下步骤：测温光纤测量所述高温超导电缆的沿线温度，并将测得的沿线温度发送给监控系统；所述沿线温度包括高温超导电缆沿线任一点温度以及平均温度；监控系统的数据接收单元接收所述测温光纤所检测的所述沿线温度，并分别转发给第一判断单元、第二判断单元、第三判断单元；第一判断单元根据所述高温超导电缆沿线任一点温度与预设温度阈值的比较结果判断是否进行切除保护或告警；第二判断单元根据所述高温超导电缆沿线平均温度与预设温度阈值的比较结果判断是否进行切除保护或告警；第三判断单元根据所述高温超导电缆沿线任一点温度获得高温超导电缆沿线的温度变化波形特征图，并根据所述温度变化波形特征图判断是否进行切除保护或告警；指令生成单元响应于接收到所述第一判断单元、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温超导电缆监控保护系统，其特征在于，所述系统包括监控系统以及与所述监控系统电连接的测温光纤、告警器、保护装置；/n所述测温光纤用于测量所述高温超导电缆的沿线温度，并将测得的沿线温度发送给监控系统；所述沿线温度包括高温超导电缆沿线任一点温度以及平均温度；/n所述监控系统包括数据接收单元、第一判断单元、第二判断单元、第三判断单元和指令生成单元；所述数据接收单元用于接收所述测温光纤所检测的所述沿线温度，并分别转发给第一判断单元、第二判断单元、第三判断单元；所述第一判断单元用于根据所述高温超导电缆沿线任一点温度与预设温度阈值的比较结果判断是否进行切除保护或告警；所述第二判断单元用于根据所述高温超导电缆沿线平均温度与预设温度阈值的比较结果判断是否进行切除保护或告警；所述第三判断单元用于根据所述高温超导电缆沿线任一点温度获得高温超导电缆沿线的温度变化波形特征图，并根据所述温度变化波形特征图判断是否进行切除保护或告警；所述指令生成单元用于响应于接收到所述第一判断单元、第二判断单元或第三判断单元的判断结果，根据所述判断结果生成对应的切除指令或告警指令，将所述切除指令下发给保护装置，或将所述告警指令下发给告警器；/n所述告警器用于响应于接收到所述告警指令，进行高温超导电缆失超告警；/n所述保护装置用于响应于接收到所述切除指令，切除所述高温超导电缆。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高温超导电缆监控保护系统，其特征在于，所述系统包括监控系统以及与所述监控系统电连接的测温光纤、告警器、保护装置；
所述测温光纤用于测量所述高温超导电缆的沿线温度，并将测得的沿线温度发送给监控系统；所述沿线温度包括高温超导电缆沿线任一点温度以及平均温度；
所述监控系统包括数据接收单元、第一判断单元、第二判断单元、第三判断单元和指令生成单元；所述数据接收单元用于接收所述测温光纤所检测的所述沿线温度，并分别转发给第一判断单元、第二判断单元、第三判断单元；所述第一判断单元用于根据所述高温超导电缆沿线任一点温度与预设温度阈值的比较结果判断是否进行切除保护或告警；所述第二判断单元用于根据所述高温超导电缆沿线平均温度与预设温度阈值的比较结果判断是否进行切除保护或告警；所述第三判断单元用于根据所述高温超导电缆沿线任一点温度获得高温超导电缆沿线的温度变化波形特征图，并根据所述温度变化波形特征图判断是否进行切除保护或告警；所述指令生成单元用于响应于接收到所述第一判断单元、第二判断单元或第三判断单元的判断结果，根据所述判断结果生成对应的切除指令或告警指令，将所述切除指令下发给保护装置，或将所述告警指令下发给告警器；
所述告警器用于响应于接收到所述告警指令，进行高温超导电缆失超告警；
所述保护装置用于响应于接收到所述切除指令，切除所述高温超导电缆。


2.根据权利要求1所述的高温超导电缆监控保护系统，其特征在于，所述第一判断单元具体用于：
当高温超导电缆沿线任一点温度大于预先设定的第一温度值时，判断进行告警；
当高温超导电缆沿线任一点温度大于预先设定的第二温度值时，判断进行切除保护。


3.根据权利要求2所述的高温超导电缆监控保护系统，其特征在于，所述第二温度阈值为液氮不发生沸腾的最高温度、绝缘材料可承受的最高温度、引起超导体的性能发生根本性改变的最高温度、超导带材发生破坏性损害的最高温度中的最小值。


4.根据权利要求1所述的高温超导电缆监控保护系统，其特征在于，所述第二判断单元具体用于：
当高温超导电缆沿线平均温度大于预先设定的第三温度值时，判断进行告警；
当高温超导电缆沿线平均温度大于预先设定的第四温度值时，判断进行切除保护。


5.根据权利要求1所述的高温超导电缆监控保护系统，其特征在于，所述第三判断单元包括：
特征图生成单元，用于根据所述沿线温度进行多分辨形态梯度变换得到所述温度变化波形特征图；
失超区域确定单元，用于根据所述温度变化波形特征图确定一个或多个局部失超区域的位置和宽度；其中所述温度变化波形特征图中任意相邻的一个正窄峰和一个负窄峰之间区域为一个局部失超区域；
执行判断单元，用于根据所述一个或多个局部失超区域的宽度判断是否进行切除保护或告警。


6.根据权利要求5所述的高温超导电缆监控保护系统，其特征在于，所述执行判断单元具体用于：
当任一个局部失超区域的宽度满足di>rL，或多个局部失超区域的宽度满足时，判断进行告警；
当任一个局部失超区域的宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小辰，胡子珩，余建国，章彬，汪桢子，汪伟，王琦，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44