磁约束聚变堆等离子体运行下失超电压检测系统设计规范

1磁约束聚变堆等离子体运行下失超电压检测系统设计规范本文件规定了磁约束聚变堆超导磁体的失超电压检测系统的设计要求和失超电压检测系统的安全性要求，给出了等离子体运行工况下失超电压检测设计的总体流程和具体设本文件适用于磁约束聚变堆超导磁体的等离子体运行工况下失超电压检测系统设计，其他快速交GB/T4960.9—2013核科学技术术语第9部分：磁约束Requirementsforthesafetysystemsraisedbytheapplicationofthesuperconductingtechnology）GB/T4960.9—2013界定的术语和定义适用于4.2失超检测总延迟不大于2s。），2设计开始不满足要求不满足要求信噪比评估满足要求设计完成6.2失超检测和保护系统相关参数a）电压阈值uth；b）时间阈值thold；3c）快速泄放时间常数τFD。6.3等离子体运行相关参数6.4工程要求相关参数不大于0.05mm；不朽钢带外应缠绕聚酰亚胺薄膜，厚度不大于0.025mm，叠包率不大于45%；最外侧为玻璃纤维编织带，应与超导磁体匝间绝缘所用的玻璃纤维相同，整体厚度不大于0.35mm。玻璃纤维编织护套，应与超导磁体匝间绝缘所用的玻璃纤维相同，外径不大于1.5mm。缆导体（CICC）铠甲连接，另一端需通过高压转接器穿出7.3高压线高压馈通用于将高压信号引出真空室，绝缘等级与超4高压隔离放大器将高压信号隔离转换后进入数据采集，应采用光隔离方式，需压实现对感应电压噪声的补偿，补偿电路示磁体电源IiLi,Mij,Mi-Ip,Mi-VVRquYYYYYY超导线圈iM*ii,M*ij,M*i-Ip,M*i-补偿电路ui=RquIiIi、Ij——超导线圈i和j的运行电流，单位为安培（AIp——等离子体运行电流，单位为安培（AIVV——无源组件涡流，单位为安培（ARqu——失超电阻，单位为欧姆(Ω);Li、MEQ\*jc3\*hps15\o\al(\s\up4(*),i)i——超导线圈i自感和补偿电路与超导线圈i间互感，单位为亨利（HMij、MEQ\*jc3\*hps15\o\al(\s\up4(*),ij)——超导线圈i与j间互感和补偿电路与超导线圈j间互感，单位为亨利（HMi-IP、MEQ\*jc3\*hps15\o\al(\s\up4(*),i)-IP——超导线圈i及其补偿电路与等离子体间互感，单位为亨利（HMi-VV、MEQ\*jc3\*hps15\o\al(\s\up4(*),i)-VV——超导线圈i及其补偿电路与无源组件涡流间互感，单位为亨利（H）。8.2初级补偿效果绕螺距和同绕线（CWW）最优布线位置，保证对单一干扰源的噪声抑制比不将超导线圈和补偿电路划分为若干单匝环，按公式（2）计算任意两个单匝Mdl1dl2···································································5μ0——真空磁导率；dl1——电流环1元素线的长度元素；dl2——电流环2元素线的长度元素；D——长度元素dl1和dl2之间的距离，单位为米（mθ——长度元素dl1和dl2之间的夹角，单位为度(°)。采集电压范围-10V～+10V，采集电压精度不大于1mV，采样率不小于1kHz。9.1.2电流变化率信号采集9.1.3等离子体运行参数获取从等离子体控制系统（PCS）获取等离子体9.1.4信号处理全数字化信号处理系统，用于失超电压检测二次补偿和失超判别，运算延迟不大于1ms。9.2.1二次补偿采用软件解耦补偿方式，利用电流变化率传感器测量超导磁体运行电流变化率、等离子体电流变化率和组件涡流变化率，并通过信号处理算法将其乘以相应补偿系数后与初级补偿后的失干扰源电流超导线圈干扰源电流&初级补偿电路传感器初级补偿后传感器失超电压+补偿系数矩阵+工程调试9.2.2超导磁体间补偿系数为固定补偿系数，通过超导磁体逐个运行梯形波测试电流来进行补偿系数9.2.3等离子体补偿系数为动态补偿系数，通过等离子体电流、等离子体位形、极向比压的实时反馈6设置瞬时扰动判别阈值utr，当失超检测电压不小于瞬时扰动判别阈值时把此后20ms内失超检测电压存入信号寄存器，如果20ms后失超检测电压仍不小于瞬时扰动判别阈值则启动失超逻辑将信号寄存器内数据判为快变化扰动并屏蔽，并将信号寄存器重置。快变化扰动屏蔽流程见图4。10.2失超逻辑判别设置失超判别电压阈值uth和时间阈值thold，当失超检测电压不小于电压阈值时触发计时器，如计失超检测电压失超保护触发二次补偿计时器重置清零否?是计时器累加计时否是失超检测电压失超保护触发二次补偿计时器重置清零否?是计时器累加计时否是否?是将20ms的失超检测电压存入信号寄存器?否寄存器数据判为快变化扰动并进行屏蔽信号寄存器重置快变化扰