一种超导磁体线圈失超检测方法及装置

本发明属于超导磁体线圈领域，更具体地，涉及一种超导磁体线圈失超检测方法及装置。

背景技术：

1、根据超导磁体失超的物理过程，用以检测的物理量主要包括超导体温度信号、冷却液温度信号(可通过冷却液流速、压力、液面等信号测得)、电压信号、功率信号、应力应变信号等。根据检测信号的不同，现有常见的失超检测方法主要包括电压检测法、分布式光纤测温法、杂散电容检测法、有源功率法、超声波检测法等。目前，受到广泛应用的电学失超检测方法是电压检测法，但受限于原理，该方法都存在一定的局限性。由于电压检测法检测的微小阻性电压信号容易淹没于磁体大电感感性电压噪声中，故高灵敏度失超检测难度大；此外，由于直流电源常叠加高频谐波，易在电压测量时感应出噪声，同样使得基于电压信号的检测方法灵敏度难以提高。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种超导磁体线圈失超检测方法及装置，旨在解决现有超导磁体失超检测方法复杂且检测灵敏度低的问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种超导磁体线圈失超检测方法，包括如下步骤：

3、确定两条超导导线的电流；所述两条超导导线并联共绕，所述并联共绕为两条超导导线并联，两条超导导线绕制过程中彼此紧密贴合，共同绕制成超导磁体线圈，使两条超导导线分别的自感值和两条超导导线彼此的互感值接近；所述接近指差值绝对值小于阈值；

4、若两条超导导线电流变化率的差值绝对值超出第一预设值，则当超导磁体线圈处于充电状态时，电流变化率绝对值相对较小的导线发生失超，当超导磁体线圈处于稳定工作状态时，电流减小的导线发生失超，当超导磁体线圈处于放电状态时，电流变化率绝对值相对较大的导线发生失超；或若在预设时间内两条导线电流差值的变化量绝对值超出第二预设值，则当超导磁体线圈处于充电状态时，电流变化量绝对值相对较小的导线发生失超，当超导磁体线圈处于稳定工作状态时，电流减小的导线发生失超，当超导磁体线圈处于放电状态时，电流变化量绝对值相对较大的导线发生失超；特别指出，上述判据中使用的电流为实际流过超导导线电流的绝对值，即超导导线电流变化率为电流绝对值变化率、电流减小为电流绝对值减小以及电流变化量为电流绝对值变化量；其中，由于两条超导导线的自感值和互感值接近，当某条超导导线失超或两条超导导线均失超且电阻差异明显时，两条超导导线上电流的重新分布程度相对较大，可通过两条超导导线电流变化率的差值或两条导线电流差值的变化量判断超导导线是否失超。

5、在一个可选的示例中，所述检测方法适用于交流超导磁体线圈。

6、在一个可选的示例中，所述并联共绕包括如下情形：

7、1)导线与导线之间绝缘且端部理想短接；

8、2)导线与导线之间非理想绝缘且端部理想短接；

9、3)导线与导线之间绝缘且端部连接存在电阻；

10、4)导线与导线之间非理想绝缘且端部连接存在电阻。

11、在一个可选的示例中，通过开环式霍尔电流传感器检测所述超导导线的电流。

12、第二方面，本发明提供了一种超导磁体线圈失超检测装置，包括：两个开环电流霍尔传感器和处理单元；

13、所述两个开环式霍尔电流传感器用于检测两条超导导线的电流；所述两条超导导线并联共绕，所述并联共绕为两条超导导线并联，两条超导导线绕制过程中彼此紧密贴合，共同绕制成超导磁体线圈，使两条超导导线分别的自感值和两条超导导线彼此的互感值接近；所述接近指差值绝对值小于阈值；

14、所述处理单元，用于获取两个开环式霍尔电流传感器的电流检测结果，并根据检测结果判断超导磁体线圈是否失超，具体为：若两条超导导线电流变化率的差值绝对值超出第一预设值，则当超导磁体线圈处于充电状态时，电流变化率绝对值相对较小的导线发生失超，当超导磁体线圈处于稳定工作状态时，电流减小的导线发生失超，当超导磁体线圈处于放电状态时，电流变化率绝对值相对较大的导线发生失超；或若在预设时间内两条导线电流差值的变化量绝对值超出第二预设值，则当超导磁体线圈处于充电状态时，电流变化量绝对值相对较小的导线发生失超，当超导磁体线圈处于稳定工作状态时，电流减小的导线发生失超，当超导磁体线圈处于放电状态时，电流变化量绝对值相对较大的导线发生失超；特别指出，上述判据中使用的电流为实际流过超导导线电流的绝对值，即超导导线电流变化率为电流绝对值变化率、电流减小为电流绝对值减小以及电流变化量为电流绝对值变化量；其中，由于两条超导导线的自感值和互感值接近，当某条超导导线失超或两条超导导线均失超且电阻差异明显时，两条超导导线上电流的重新分布程度相对较大，可通过两条超导导线电流变化率的差值或两条导线电流差值的变化量判断超导导线是否失超。

15、在一个可选的示例中，所述检测装置适用于交流超导磁体线圈。

16、在一个可选的示例中，所述并联共绕包括如下情形：

17、1)导线与导线之间绝缘且端部理想短接；

18、2)导线与导线之间非理想绝缘且端部理想短接；

19、3)导线与导线之间绝缘且端部连接存在电阻；

20、4)导线与导线之间非理想绝缘且端部连接存在电阻。

21、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

22、本发明提供一种超导磁体线圈失超检测方法及装置，由于两条超导导线的自感值和互感值接近，当某条超导导线失超或两条超导导线均失超且电阻差异明显时，两条超导导线上电流的重新分布程度相对较大，可通过两条超导导线电流变化率的差值或两条导线电流差值的变化量判断超导导线是否失超，能够克服电压检测法检测的微小阻性电压信号容易淹没于磁体大电感感性电压噪声中的弊端。可以解决电压检测法直流电源叠加的高频谐波易在电压测量时感应出噪声的问题。与现有基于抵消感应电压的常导共绕电压检测法相比，由于整个线圈全部使用超导导线，因而保证了超导强磁体的电流密度，有利于强磁场的产生。

技术特征：

1.一种超导磁体线圈失超检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测方法适用于交流超导磁体线圈。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述并联共绕包括如下情形：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过开环式霍尔电流传感器检测所述超导导线的电流。

5.一种超导磁体线圈失超检测装置，其特征在于，包括：两个开环电流霍尔传感器和处理单元；

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述检测装置适用于交流超导磁体线圈。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述并联共绕包括如下情形：

技术总结
本发明提供一种超导磁体线圈失超检测方法及装置，包括：确定两条超导导线的电流；两条超导导线并联共绕，两条超导导线绕制过程中彼此紧密贴合，共同绕制成超导磁体线圈，使两条超导导线分别的自感值和两条超导导线彼此之间的互感值接近；由于两条超导导线的自感值和互感值接近，当某条超导导线失超或两条超导导线均失超且电阻差异明显时，两条超导导线上电流的重新分布程度相对较大，可通过两条超导导线电流变化率的差值或预设时间内两条导线电流差值的变化量判断超导导线是否失超。本发明克服电压检测法检测的微小阻性电压信号容易淹没于磁体大电感感性电压噪声中的弊端，解决电压检测法直流电源叠加的高频谐波易在电压测量时感应出噪声的问题。

技术研发人员：耿建昭,胡长昊,林毅,李亮
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12