一种超导电力集成系统及其监控系统、监控方法与流程

本发明实施例涉及制冷技术，尤其涉及一种超导电力集成系统及其监控系统、监控方法。

背景技术：

在电力系统中，超导电力设备由于使用超导材料制成，具有高效、低耗、安全和环保等特性，因此超导电力设备也得到越来越广泛的应用，由于超导材料需要低温环境，即需要有制冷系统为超导电力设备制冷，而制冷系统的有效使用率也是比较重要的内容。

目前，现有的超导电力系统，为了避免系统中的制冷机损坏导致超导电力设备停运，每个超导电力设备的超导电力系统都有多个制冷机，在一部分超导电力设备停用时，制冷机的使用率较低且冗余过大。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种超导电力集成系统及其监控系统、监控方法，以减少制冷机的数量，提高制冷机的使用率。

第一方面，本发明实施例提供了超导电力集成系统，包括：

液氮储罐，用于储存液氮；

至少一个制冷机，设置在液氮储罐上；

多个设备储罐，每个设备储罐用于放置至少一个超导电力设备的部分组件，设备储罐通过管路与液氮储罐连接；

液氮泵，通过管路与液氮储罐连接，用于将液氮储罐中的由制冷机制冷后的液氮进行升压，并将升压后的液氮通过液氮泵的出口管路传输至设备储罐；

低温管路，低温管路的一端与各个设备储罐的出口管路连通，低温管路的另一端与液氮储罐的入口管路连通，低温管路用于将设备储罐的出口管路排出的液氮传输回液氮储罐。

可选的，制冷机的数量为多个，在多个超导电力设备需要制冷时，多个制冷机中至少一个制冷机处于工作状态，至少一个制冷机处于备用状态。

可选的，超导电力设备包括超导电缆、超导变压器、超导限流器和超导储能装置中的至少一种。

可选的，设备储罐中设置有液位测量模块、温度测量模块和液压测量模块。

第二方面，本发明实施例还提供了一种超导电力集成系统的监控系统，应用于如第一方面所述的超导电力集成系统，超导电力集成系统中的设备储罐设置有液位测量模块，监控系统与液位测量模块通信连接，用于监控设备储罐中液氮的液位。

可选的，设备储罐还设置有温度测量模块和液压测量模块，监控系统与温度测量模块通信连接，以及监控系统与液压测量模块通信连接，监控系统还用于监控设备储罐中液氮的液压和温度。

可选的，监控系统与超导电力集成系统中的液氮泵电连接，监控系统还用于监控液氮泵的工作状态。

第三方面，本发明实施例还提供了一种超导电力集成系统的监控方法，其特征在于，监控方法由第二方面所述的监控系统执行，监控方法包括：

获取设备储罐中液氮的液位信息；

根据液位信息，当监控到设备储罐中液氮的液位低于预设高度时，控制液氮泵工作。

可选的，上述监控方法还包括：

获取设备储罐中液氮的液压信息和温度信息；

根据液压信息和温度信息，当监控到设备储罐中液氮的液压低于预设压力和/或温度低于预设温度时，控制液氮泵工作。

可选的，预设高度不低于设备储罐中的组件的高度，组件为超导电力设备的组件。

本发明实施例提供了一种超导电力集成系统及其监控系统、监控方法，超导电力集成系统包括液氮储罐、至少一个制冷机、多个设备储罐、液氮泵和低温管路，每个设备储罐用于放置至少一个超导电力设备，即一个超导电力集成系统可为多个超导电力设备制冷，超导电力集成系统中的制冷机可以共用，互为备用，减少了制冷机的数量，提高了制冷机的使用率。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种超导电力集成系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种超导电力集成系统及其监控系统的结构示意图；

图3是本发明实施例三提供的一种超导电力集成系统的监控方法的流程图；

图4是本发明实施例四提供的一种超导电力集成系统的监控方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种超导电力集成系统的结构示意图，本实施例可适用于超导电力制冷等情况，该超导电力集成系统包括液氮储罐10、至少一个制冷机20、多个设备储罐30、液氮泵40和低温管路50。

其中，液氮储罐10用于储存液氮；至少一个制冷机20设置在液氮储罐10上；每个设备储罐30用于放置至少一个超导电力设备60的部分组件，设备储罐30通过管路与液氮储罐10连接；液氮泵40通过管路与液氮储罐10连接，用于将液氮储罐10中的由制冷机20制冷后的液氮进行升压，并将升压后的液氮通过液氮泵40的出口管路传输至设备储罐30；低温管路50的一端与各个设备储罐30的出口管路连通，低温管路50的另一端与液氮储罐10的入口管路连通，低温管路50用于将设备储罐30的出口管路排出的液氮传输回液氮储罐10。

具体的，每个设备储罐30可放置一个超导电力设备60的部分组件，在一个或多个超导电力设备60处于工作状态时，至少一个制冷机20对液氮储罐10中的液氮制冷，液氮泵40将液氮储罐10中的由制冷机20制冷后的液氮进行升压，并将升压后的液氮通过液氮泵40的出口管路传输至设备储罐30，以使设备储罐30中有足够的低温液氮为超导电力设备60中需要低温环境的组件提供低温环境，从而保证超导电力设备60的正常工作。低温管路50可将设备储罐30的出口管路排出的液氮传输回液氮储罐10，从而实现液氮的循环使用，提高液氮的利用率。并且一个超导电力集成系统可为多个超导电力设备60制冷，相比现有技术中一个系统对应一个超导电力设备，每个系统有多个制冷机，且每个系统中的制冷机不能共用，本实施例中的一个集成系统对应多个超导电力设备60，集成系统中的制冷机可以共用，互为备用，可减少系统中的制冷机的数量，提高制冷机的使用率。

由此可见，本实施例提供的超导电力集成系统，包括液氮储罐、至少一个制冷机、多个设备储罐、液氮泵和低温管路，每个设备储罐用于放置至少一个超导电力设备的部分组件，即一个超导电力集成系统可为多个超导电力设备制冷，减少了制冷机的数量，提高了制冷机的使用率。

可选的，制冷机20的数量为多个，在多个超导电力设备60需要制冷时，多个制冷机20中至少一个制冷机20处于工作状态，至少一个制冷机20处于备用状态。

其中，制冷机20的数量根据超导电力设备60工作所需的液氮温度以及制冷机20的功率确定，以一个超导电力集成系统为四个超导电力设备60制冷为例，若两个功率为200w的制冷机或三个功率为100w的制冷机在工作时对液氮制冷达到的温度可满足四个超导电力设备60工作所需的液氮温度，则超导电力集成系统可采用三个功率为200w的制冷机或四个功率为100w的制冷机，当四个超导电力设备60均处于工作状态时，需要三个功率为200w的制冷机中的任意两个工作，另一个处于备用状态，或需要四个功率为100w的制冷机中的任意三个工作，另一个处于备用状态，在工作状态的制冷机发生故障时可由备用状态的制冷机制冷，保证超导电力集成系统的正常工作，实际所需制冷机的功率可根据制冷机的成本和效率确定，在此不做具体限定。

可选的，超导电力设备60包括超导电缆、超导变压器、超导限流器和超导储能装置中的至少一种。

其中，超导电力设备60根据实际需要可以是超导电缆、超导变压器、超导限流器和超导储能装置中的至少一种，电网中使用的超导电力设备60能够为电网最大限度地减少损耗，达到电能的高效利用。

可选的，设备储罐30中设置有液位测量模块、温度测量模块和液压测量模块。

具体的，液位测量模块、温度测量模块和液压测量模块可以分别测量设备储罐30中液氮的液位、温度和液压，以通过液位测量模块、温度测量模块和液压测量模块对测量设备储罐30中液氮的液位、温度和液压进行监测，便于在设备储罐30中液氮的液位低于预设高度和/或温度高于预设温度和/或液压低于预设压力时及时采取相应措施。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种超导电力集成系统及其监控系统的结构示意图，本实施例可适用于超导电力制冷等情况，监控系统100应用于如上述实施例所述的超导电力集成系统，超导电力集成系统中的设备储罐30设置有液位测量模块31，监控系统100与液位测量模块31通信连接，用于监控设备储罐30中液氮的液位。

具体的，监控系统100与液位测量模块31通信连接，监控系统100可获取液位测量模块31测量的设备储罐30中液氮的液位信息，从而根据获取的液位信息对设备储罐30中液氮的液位进行实时监控，可在监控到设备储罐30中液氮的液位低于预设高度时及时采取相应措施。

本实施例提供的超导电力集成系统的监控系统，与液位测量模块通信连接，通过获取的液位测量模块测量到的液位信息对设备储罐中液氮的液位进行实时监控，以在监控到设备储罐中液氮的液位低于预设高度时及时采取相应措施。

可选的，设备储罐30还设置有温度测量模块32和液压测量模块33，监控系统100与温度测量模块32通信连接，以及监控系统100与液压测量模块33通信连接，监控系统100还用于监控设备储罐30中液氮的液压和温度。

其中，监控系统100可获取温度测量模块32测量的设备储罐30中液氮的温度信息，以及液压测量模块33测量的设备储罐30中液氮的液压信息，从而对设备储罐30中液氮的温度和液压进行实时监控，可在监控到设备储罐30中液氮的温度高于预设温度和/或液压低于预设压力时及时采取相应措施。

可选的，监控系统100与超导电力集成系统中的液氮泵40电连接，监控系统100还用于监控液氮泵40的工作状态。

具体的，当监控系统100监控到设备储罐30中液氮的液位低于预设高度和/或温度高于预设温度和/或液压低于预设压力时，控制液氮泵40工作，通过液氮泵40为设备储罐30传输液氮，保证设备储罐30为超导电力设备60提供正常工作所需的低温环境。

本实施例提供的超导电力集成系统的监控系统，与液位测量模块通信连接，与温度测量模块通信连接，与液压测量模块通信连接，并与液氮泵电连接，通过获取的液位信息、温度信息和液压信息对设备储罐中液氮的液位、温度和液压进行实时监控，以在监控到设备储罐中液氮的液位低于预设高度和/或温度高于预设温度和/或液压低于预设压力时，控制液氮泵工作，通过液氮泵为设备储罐传输液氮，保证设备储罐为超导电力设备提供正常工作所需的低温环境。

实施例三

图3是本发明实施例三提供的一种超导电力集成系统的监控方法的流程图，本实施例可适用于超导电力制冷等情况，该方法可以由上述实施例所述的监控系统来执行，具体包括如下步骤：

步骤110、获取设备储罐中液氮的液位信息。

其中，设备储罐中可设置有与监控系统通信连接的液位测量模块，设备储罐中液氮的液位信息可通过液位测量模块获取，以根据获取的液位信息对设备储罐中液氮的液位进行监控。

步骤120、根据液位信息，当监控到设备储罐中液氮的液位低于预设高度时，控制液氮泵工作。

其中，预设高度不低于设备储罐中的组件的高度，组件为超导电力设备的需要低温环境的组件，并且预设高度可以比组件在设备储罐中的高度高出几厘米，具体根据实际情况确定，在此不做限定。当监控系统监控到设备储罐中液氮的液位低于预设高度时，控制液氮泵工作，通过液氮泵为设备储罐传输液氮，保证设备储罐为超导电力设备提供正常工作所需的低温环境。

本实施例提供的超导电力集成系统的监控方法，在监控到设备储罐中液氮的液位低于预设高度时，可控制液氮泵工作，从而通过液氮泵为设备储罐传输液氮，保证设备储罐为超导电力设备提供正常工作所需的低温环境。

实施例四

图4是本发明实施例四提供的一种超导电力集成系统的监控方法的流程图，本实施例可适用于超导电力制冷等情况，该方法可以由上述实施例所述的监控系统来执行，具体包括如下步骤：

步骤210、获取设备储罐中液氮的液位信息。

其中，设备储罐中可设置有与监控系统通信连接的液位测量模块，设备储罐中液氮的液位信息可通过液位测量模块获取，以根据获取的液位信息对设备储罐中液氮的液位进行监控。

步骤220、根据液位信息，当监控到设备储罐中液氮的液位低于预设高度时，控制液氮泵工作。

其中，预设高度不低于设备储罐中的组件的高度，组件为超导电力设备的需要低温环境的组件，并且预设高度可以比组件在设备储罐中的高度高出几厘米，具体根据实际情况确定，在此不做限定。当监控系统监控到设备储罐中液氮的液位低于预设高度时，控制液氮泵工作，通过液氮泵为设备储罐传输液氮，保证设备储罐为超导电力设备提供正常工作所需的低温环境。

步骤230、获取设备储罐中液氮的液压信息和温度信息。

其中，设备储罐中可设置有与监控系统通信连接的液压测量模块和温度测量模块，设备储罐中液氮的液压信息和温度信息可分别通过液压测量模块和温度测量模块获取，以根据获取的液压信息和温度信息对设备储罐中液氮的液压和温度进行监控。

步骤240、根据液压信息和温度信息，当监控到设备储罐中液氮的液压低于预设压力和/或温度低于预设温度时，控制液氮泵工作。

具体的，当监控系统监控到设备储罐中液氮的液压低于预设压力和/或温度低于预设温度时，控制液氮泵工作，通过液氮泵为设备储罐传输液氮，保证设备储罐为超导电力设备提供正常工作所需的低温环境。

需要说明的是，预设压力和预设温度可以根据实际情况具体确定，在此不做限定。

本实施例提供的超导电力集成系统的监控方法，在监控到设备储罐中液氮的液压低于预设压力和/或温度低于预设温度时，可控制液氮泵工作，从而通过液氮泵为设备储罐传输液氮，保证设备储罐为超导电力设备提供正常工作所需的低温环境。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。