超导储能磁体的失超保护装置

根据电力系统对超导储能(SMES)装置的要求,并针对中国电力科学研究院制备的YBCO和BSCCO超导储能磁体失超的特点,作者研制了一套数字式失超保护装置.该装置采用数字信号处理技术(DSP)进行算法实现,通过对失超触发事件进行处理来控制保护电路的动作;同时,进行人机界面的开发,用于监测工作环境、失超保护电路及超导磁体的工作状态.最终,该装置通过了SMES系统动模试验,从而验证了其有效性.     

超导储能系统失超保护实验研究

介绍了超导储能系统的失超保护实验,分别对实验装置、失超保护系统、实验连线以及实验电路四个方面进行了阐述。在超导储能系统运行过程中,通过测量在磁体电流超过临界电流情况下,失超保护系统中失超电压及电流的变化曲线,分析了不同充电电流对磁体阀值电压的影响以及在磁体参数改变下失超保护系统的适用情况。实验结果表明,失超保护系统能快速、准确地检测失超信号,并进行保护动作。同时,实验数据的统计也说明了不同的充电电流速度对阀值电压没有产生影响。     

EAST装置中心螺管线圈实验压力后备失超保护系统的研究与实现

EAST托卡马克装置是一个全超导的大型核聚变实验研究装置,实验过程中,对超导磁体的失超保护是一项非常重要的内容.本文介绍了EAST装置极向场中心螺管线圈测试实验中,作为传统电压检测法超导磁体失超保护系统的补充,提出并建立的一种有效的后备失超保护方案:压力后备失超保护法.经过实验验证,该保护系统可以有效地对超导磁体进行失超保护.     

用于超导储能系统的失超信号检测

本文介绍了一种用于超导储能(SMES)的失超信号检测系统.该系统采用电桥检测方法,以NI-6221数据采集卡和自制信号转接盒为硬件,在LabVIEW软件平台下完成对电桥信号的采集、显示、滤波和分析处理.实验过程中该系统工作稳定可靠,取得良好效果.     

CLIQ失超保护系统在CCT二极磁体上的应用

中国科学院高能物理研究所超导磁体团队为大型强子对撞机亮度升级项目(HL-LHC)研制了一种斜螺线管型超导二极磁体,为评估CLIQ失超保护系统在该磁体上的性能表现,建立CLIQ失超保护系统在CCT超导磁体上的数值模拟分析方法,根据计算结果搭建了一套CLIQ失超保护系统进行实验验证。数值模拟结果与实验结果证明了CLIQ失超保护系统对CCT超导磁体的高效保护,同时两者十分吻合。     

超导线圈的失超检测

通过对国内外各种失超检测方法优缺点的比较,本文选取有源功率检测法来实现超导线圈的失超检测,并针对超导线圈电感值相等和电感值不等两种情况对有源功率失超检测电路进行了改进以及实验验证.结果表明,该失超检测方法能够及时准确的检测到失超信号,为超导线圈的失超保护提供了可靠的前提条件.     

超导波荡器模拟线圈失超动态过程测试

中国科学院上海应用物理研究所成功进行了超导波荡器模拟线圈研制,高速高精度测试平台搭建;并在制冷机直接冷却式小型超导磁体测试平台上完成了失超信号采集,分析了失超信号,得出失超传播相关数据,完成了超导波荡器模拟线圈失超动态过程测试。     

全超导托卡马克极向场超导线圈的失超检测

EAST装置做为全超导托卡马克装置,其纵场和极向场线圈全部由超导磁体组成,所以进行安全,准确,有效的超导线圈的失超保护是装置安全运行的首要环节.由于等离子体电流的建立必须由极向场线圈系统提供极快速的磁通变化,随之产生较高的交流损耗使得极向场线圈很容易发生失超.如何对快速交变脉冲磁场下的超导线圈进行有效的失超检测,这在世界上也无先例可循.EAST装置的失超检测系统经过几十轮单饼超导线圈实验及多轮装置正式放电实验后逐步建立和完善起来,并已通过工程验收满足了装置实验运行要求.本文主要介绍了EAST装置失超检测系统的基本结构和检测原理,重点阐述了极向场超导磁体失超检测的设计方法及实验结果。     

HT-7U中心螺管模型线圈失超信号检测

中心螺管是超导托卡马克装置磁体系统的重要组成部分 ,在 HT- 7U中 ,中心螺管采用管装超导电缆绕制 ,线圈以脉冲方式运行。文中介绍了 HT- 7U中心螺管模型线圈实验中 ,失超信号检测系统的工作原理及失超信号特点。当磁体以脉冲方式运行时 ,失超信号检测系统为装置提供可靠的失超保护动作信号 ;还给出了有关的实验数据和检测系统记录的失超信号变化曲线。     

2 MJ超导储能磁体失超保护的研究

本文介绍了一种用于2 MJ超导储能磁体的失超保护系统.该失超保护系统采用数字失超检测方法,依托高性能的数字采集卡NI-6224,能快速可靠地检测到磁体失超;采用卸能电阻可变的失超卸能同路极大地提高了移能效率,减少了冷却介质的挥发.     

高温超导SMES磁体的失超检测研究

失超保护是保证磁体安全运行的重要措施,而失超检测是失超保护正常动作的前提。由于SMES磁体运行工况的特殊性,现有失超检测方法在失超信号提取上遇到电磁噪声干扰严重的问题。文中针对高温超导SMES的运行工况,对电桥检测法进行了改进,通过对电桥信号的滤波设计解决电磁噪声干扰,设计了一套适用于高温超导SMES磁体在交变电流情况下的失超检测系统,同时进行了高温超导磁体的失超检测实验。实验结果表明,此系统能快速、准确地检测失超信号,并输出保护动作信号。     

EAST托卡马克装置失超检测报警系统的升级

本系统对原有超导托卡马克装置EAST的失超保护报警系统进行了升级改造.采用软硬件并行的方式,集中对多路失超保护信号进行监控和保护.系统整体采用CPCI结构,对不同的故障采取不同的故障应对模式,不仅能够对下级系统进行行为控制,而且能直观的显示出故障信号及故障分析,同时在系统内能方便的进行数据存储和查询.     

小型NbTi磁体的失超传播特性研究

针对小型实验NbTi超导磁体,通过建立螺线管线圈正常态区域传播的数学模型来定性描述其三维传播特性,并就磁体失超的实验波形做深入分析,阐述绕组匝间及层间的热传导效应对磁体失超传播速度的影响,掌握实验磁体失超过程中的内阻变化曲线,为磁体的失超信号检测与保护奠定良好的理论基础。     

基于FPGA的Super-FRS超导二极磁铁样机失超探测系统

介绍了FAIR项目Super-FRS超导二极磁铁样机的基于FPGA的失超探测系统。该失超探测系统采用平衡桥路法, 并通过两组独立桥路以消除失超探测死区。 通过NI PXI 7830R FPGA模块实现平滑滤波和失超判断算法,并给出失超触发信号。失超数据采集模块采用预采样技术, 将失超前后一段时间内的数据采集下来,以便进行后续分析。 通过测试,失超探测模块准确检测到了失超的发生, 并触发失超保护电路和失超数据采集模块工作,有效地保护了超导二极磁铁。 : The quench detection system for Super FRS super ferric dipole prototype magnet of FAIR has been designed and built. The balance bridge was used to detect quench signal. In order to avoid blind zone of quench detection, two independent bridges were used. NI PXI 7830R FPGA was used to implement filter to quench signal and algorithm of quench decision and to produce quench trigger signal. Pre sample technique was used in quench data acquisition. The data before and after quench could be recorded for analysis later. The test result indicated that the quench of the dipole’s superconducting coil could be reliably detected by the quench detection module.     

Over voltage in the multi-sectioned superconducting solenoid during quenching

Accurate analysis of over voltage in the superconducting solenoid during a quench is one of the basis for quench protection system design. Classical quench simulation methods can only give rough estimation of the over voltage within a magnet coil. In this paper, for multi-sectioned superconducting solenoid, based on the classical assumption of ellipsoidal normal zone, three-dimension temperature results are mapped to one-dimension along the wire, the temperature distribution along the wire and the resistances of each turn are obtained. The coil is treated as circuit comprised of turn resistances, turn self and mutual inductances. The turn resistive voltage, turn inductive voltage, and turn resultant voltage along the wire are calculated. As a result, the maximum internal voltages, the layer-to-layer voltages and the turn-to-turn voltages are better estimated. Utilizing this method, the over voltage in a small solenoid and a large solenoid during quenching have been studied. The result shows that this method can well improve the over voltage estimate, especially when the coil is larger.