应用领域：研究和开发

使用的产品：fp-1000，fp-ai-100，fp-rtd-122，gpib pci，labview
挑战：对高温超导电缆系统中具有分布特性的温度、压力参数以及性能试验中需要高精度测量的电流、电压数值，通过计算机平台构建经济性监测系统。

应用方案：采用基于计算机的监测技术，使用fieldpoint模块化分布式系统实现温度、压力数值的数据采集；利用高精度标准仪器和gpib pci板卡实现电流、电压数值的数据采集；通过labview开发监测程序，用最经济的方法构建了高温超导电缆监测系统。

介绍

为保证高温超导电缆的安全可靠和稳定运行以及性能试验的要求，需要对各项参数进行监测。由于10米长高温超导电缆的特殊结构，采用fieldpoint分布式模块构建监测电缆温度和液氮压力的硬件设备；通过gpib pci板卡实现对高精度标准仪器的控制和数据采集；采用labview软件开发监测程序，以美观、友好的界面完成监测系统的数据显示、存储和控制等多项功能。监测结果对于研究高温超导电缆性能与相关参数变化的关系、取得电缆运行的最优条件等奠定了一定的基础。

引言

高温超导电缆具有体积小、重量轻、损耗低和传输容量大的优点，是解决大容量、低损耗输电的一个重要途径，可极大地降低输电成本，被认为是实现高温超导电力应用最有希望的领域之一。

中国科学院电工研究所于2003年8月顺利完成10米长10.5kv/1.5ka三相交流高温超导电缆的研制工作和初步试验。10米长10.5kv/1.5ka三相交流高温超导电缆为柔性结构，导体层采用多芯超导带材，在不锈钢波纹管材质的电缆芯骨架上以预算的角度绕成多层螺旋形结构，放置于具有高真空和超绝热的双不锈钢波纹管结构的低温容器中。图1是整个高温超导电缆系统集成的示意图，主要由三相电缆本体和终端、低温系统、电源系统三部分组成。

高温超导电缆监测系统需要监测高温超导电缆预冷和长时间通电运行时超导体的温度和循环冷却液氮的压力，以及超导电缆的通电电流和超导体上的电压，完成超导电缆交流损耗的测量。

监测参数的位置及传感元件的选择

对于整个高温超导电缆系统来说，冷却液氮循环速度的快慢对于电缆系统的低温环境是至关重要的。考虑到监测设备集成和经济性因素，每相电缆布置4个温度测量点，共选择12个温度测量点；在电缆各相的终端安装压力传感器。在电缆长时间通电运行时，由超导体两端焊接出的引线测量超导体两端的电压；交流电流由变压器各相引线上安装的电流传感器进行测量，同时完成超导电缆交流损耗的测量。这样监测系统完成了温度、压力、电压、电流参数的测量，总共在电缆系统中放置21个传感器，位置如图1所示。

对于温度，由于需要将传感元件安装于电缆芯中，同时测量温度较低（-200℃左右），而且要有较高的灵敏度和响应速度，经济性也是考虑因素。在综合对比常用的温度传感器之后，最终选择其尺寸小、精度高、响应快、重复性好、价格合适的铂电阻作为温度传感元件。对于液氮压力，选择陶瓷压力传感变送器进行测量，由24v直流电源供电，输出为标准4~20ma电流。利用磁平衡式电流传感器将交流电流转换为毫伏级信号，和超导体上的电压均属于微电量信号，使用实验室已有的多台高精度标准仪器进行测量。

监测系统硬件设备的构建

在高温超导电缆监测系统的设计中，需要考虑以下几方面的特性：

1．测量数据的分散性：需要测量的温度、压力分为两组分别在10 m电缆两端的终端引出测量引线；
2．测量数据的类型多样性：需要测量的温度、压力、电流、电压等各项参数，测量结果的数据类型各不相同；
3．测量数据的大量性：需要完成12个温度测量点、6个压力测量点和多个电流、电压的测量工作；
4．监测系统的稳定性：需要长时间对高温超导电缆进行试验和监测，监测系统需要保证良好的稳定性；
5．监测系统的抗干扰性：高温超导电缆的试验条件较为恶劣，存在各种仪器设备的干扰，需要保证测量数据的准确性；
6．监测系统的兼容性和可扩展性：在监测系统的构建时尽可能使用现有的仪器设备；同时要能够易于改变监测系统的配置为其他试验的所使用。

随着在测控技术领域，计算机应用的发展，应运而生的虚拟仪器技术带来新型的测控解决方案。1986年美国ni（national instruments