一种超导直流电缆建模方法及系统

1.一种超导直流电缆建模方法，其特征在于，包括：获取超导层的相关参数，根据所述超导层的相关参数建立超导层当前温度的临界电流密度模型，得到超导层当前温度的临界电流密度；其中，所述超导层的相关参数包括：超导层当前温度、超导层临界温度、超导层当前温度的电流密度、超导层当前温度的临界电流密度、超导层参考温度、超导层参考温度的临界电流密度及超导材料的种类参数；对比所述超导层当前温度与所述超导层临界温度的大小；若所述超导层当前温度大于所述超导层临界温度时，超导层处于正常态，根据所述超导层当前温度建立正常态电阻率模型，得到正常态电阻率；若所述超导层当前温度小于所述超导层临界温度时，获取超导层当前温度的电流密度；判断所述超导层当前温度的电流密度与所述超导层当前温度的临界电流密度的大小；若所述超导层当前温度的电流密度小于所述超导层当前温度的临界电流密度时，超导层处于超导态，超导态电阻率为0；若所述超导层当前温度的电流密度大于所述超导层当前温度的临界电流密度时，超导层处于失超态，获取临界电场强度，根据所述临界电场强度、所述超导层当前温度的电流密度及所述超导层当前温度的临界电流密度建立失超态电阻率模型，得到失超态电阻率；获取超导层与液氮热量交换的换热系数、超导层与液氮的接触面积、超导层与液氮热量交换的时间及液氮温度；根据所述超导层与液氮热量交换的换热系数、所述超导层与液氮的接触面积、所述超导层与液氮热量交换的时间、所述液氮温度及所述超导层当前温度建立超导层通过液氮损失的热量模型，得到超导层通过液氮损失的热量；获取超导层吸收热量、超导层比热容及超导层质量；根据所述超导层吸收热量、所述超导层比热容及所述超导层质量建立超导层实时温度模型，得到超导层实时温度；根据所述超导层当前温度与所述超导层临界温度的大小关系及所述超导层当前温度的电流密度与所述超导层当前温度的临界电流密度的大小关系，判断超导层处于超导态或失超态或正常态；若超导层处于超导态，输出超导态电阻率及超导层实时温度；若超导层处于失超态，输出失超态电阻率及超导层实时温度；若超导层处于正常态，输出正常态电阻率及超导层实时温度；完成超导直流电缆建模。 2.如权利要求1所述的一种超导直流电缆建模方法，其特征在于，所述超导层通过液氮损失的热量模型为：Q l ＝hSt(T-T l )；其中，Q l 为超导层通过液氮损失的热量，h为超导层与液氮热量交换的换热系数，t为超导层与液氮热量交换的时间，T为超导层当前温度，T l 为液氮温度，S为超导层与液氮接触面积。 3.如权利要求1所述的一种超导直流电缆建模方法，其特征在于，所述超导层当前温度的临界电流密度模型为：其中，J c (T)为超导层当前温度的临界电流密度，J c (T ref )为超导层参考温度的临界电流密度，T c 为超导层临界温度，T为超导层当前温度，T ref 为超导层参考温度，α为超导材料的种类参数。 4.如权利要求1所述的一种超导直流电缆建模方法，其特征在于，所述失超态电阻率模型为：其中，ρ HTS1 为失超态电阻率，E c 为临界电场强度，J c (T)为超导层当前温度的临界电流密度，J为超导层当前温度的电流密度，N为超导层的材料参数。 5.如权利要求1所述的一种超导直流电缆建模方法，其特征在于，所述正常态电阻率模型为：ρ HTS2 ＝(0.0084T-0.4603)×10 -8 ；其中，ρ HTS2 为正常态电阻率，T为超导层当前温度。 6.如权利要求1所述的一种超导直流电缆建模方法，其特征在于，所述超导层实时温度模型为：其中，T emp 为超导层实时温度，Q HTS 为超导层吸收热量，c为超导层比热容，m为超导层质量。 7.一种超导直流电缆建模系统，其特征在于，包括：当前温度的临界电流密度模型建立模块，用于获取超导层的相关参数，根据所述超导层的相关参数建立超导层当前温度的临界电流密度模型，得到超导层当前温度的临界电流密度；其中，所述超导层的相关参数包括：超导层当前温度、超导层临界温度、超导层当前温度的电流密度、超导层当前温度的临界电流密度、超导层参考温度、超导层参考温度的临界电流密度及超导材料的种类参数；超导层三种状态电阻率计算模块，用于对比所述超导层当前温度与所述超导层临界温度的大小；若所述超导层当前温度大于所述超导层临界温度时，超导层处于正常态，根据所述超导层当前温度建立正常态电阻率模型，得到正常态电阻率；若所述超导层当前温度小于所述超导层临界温度时，获取超导层当前温度的电流密度；判断所述超导层当前温度的电流密度与所述超导层当前温度的临界电流密度的大小；若所述超导层当前温度的电流密度小于所述超导层当前温度的临界电流密度时，超导层处于超导态，超导态电阻率为0；若所述超导层当前温度的电流密度大于所述超导层当前温度的临界电流密度时，超导层处于失超态，获取临界电场强度，根据所述临界电场强度、所述超导层当前温度的电流密度及所述超导层当前温度的临界电流密度建立失超态电阻率模型，得到失超态电阻率；超导层通过液氮损失的热量模型建立模块，用于获取超导层与液氮热量交换的换热系数、超导层与液氮的接触面积、超导层与液氮热量交换的时间及液氮温度；根据所述超导层与液氮热量交换的换热系数、所述超导层与液氮的接触面积、所述超导层与液氮热量交换的时间、所述液氮温度及所述超导层当前温度建立超导层通过液氮损失的热量模型，得到超导层通过液氮损失的热量；超导层实时温度模型建立模块，用于获取超导层吸收热量、超导层比热容及超导层质量；根据所述超导层吸收热量、所述超导层比热容及所述超导层质量建立超导层实时温度模型，得到超导层实时温度；输出模块，用于根据所述超导层当前温度与所述超导层临界温度的大小关系及所述超导层当前温度的电流密度与所述超导层当前温度的临界电流密度的大小关系，判断超导层处于超导态或失超态或正常态；若超导层处于超导态，输出超导态电阻率及超导层实时温度；若超导层处于失超态，输出失超态电阻率及超导层实时温度；若超导层处于正常态，输出正常态电阻率及超导层实时温度；完成超导直流电缆建模。 8.如权利要求7所述的一种超导直流电缆建模系统，其特征在于，所述超导层通过液氮损失的热量模型为：Q 1 ＝hSt(T-T l )；其中，Q l 为超导层通过液氮损失的热量，h为超导层与液氮热量交换的换热系数，t为超导层与液氮热量交换的时间，T为超导层当前温度，T l 为液氮温度，S为超导层与液氮接触面积。 9.如权利要求7所述的一种超导直流电缆建模系统，其特征在于，所述超导层当前温度的临界电流密度模型为：其中，J c (T)为超导层当前温度的临界电流密度，J c (T ref )为超导层参考温度的临界电流密度，T c 为超导层临界温度，T为超导层当前温度，T ref 为超导层参考温度，α为超导材料的种类参数。 10.如权利要求7所述的一种超导直流电缆建模系统，其特征在于，所述失超态电阻率模型为：其中，ρ HTS1 为失超态电阻率，E c 为临界电场强度，J c (T)为超导层当前温度的临界电流密度，J为超导层当前温度的电流密度，N为超导层的材料参数。 11.如权利要求7所述的一种超导直流电缆建模系统，其特征在于，所述正常态电阻率模型为：ρ HTS2 ＝(0.0084T-0.4603)×10 -8 ；其中，ρ HTS2 为正常态电阻率，T为超导层当前温度。 12.如权利要求7所述的一种超导直流电缆建模系统，其特征在于，所述超导层实时温度模型为：其中，T emp 为超导层实时温度，Q HTS 为超导层吸收热量，c为超导层比热容，m为超导层质量。