CN101710159A - 一种新型的直流换流阀试验单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型的直流换流阀试验装置及其试验方法，包括工控机、冲击电压单元、低电压触发试验单元、阻抗测试仪LCR、24V电源、阀电压电流波形采集系统、键盘鼠标、显示单元和过压过流保护单元。进行测试后，显示单元可以显示各个试验电压电流波形，若发生试验失败的情况，便于分析和查找问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种新型的直流换流阀试验单元。
背景技术
直流换流阀试验单元既可以在换流阀例行试验时对晶闸管极接线正确性、GU(门极单元)功能与晶闸管、阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻进行全面的检查。又可以在换流站现场大、小修时完成对换流阀晶闸管级设备进行全面的试验和检查，确保换流阀安全运行。
传统的直流换流阀试验单元有些缺点，无法显示试品晶闸管的电压电流波形，当试验失败时不利于分析和查找故障原因，试验结果不够直观。试验项目不够全面。
本发明提出的一种新型的直流换流阀试验装置及其试验方法：工控机处理后，显示单元可以显示各个试验电压电流波形，若发生试验失败的情况，便于分析和查找问题。工控机对试验结果处理后在显示单元上显示。试验项目更加全面。
直流换流阀试验单元是很重要的例行试验设备之一。换流阀组装完毕后，必须首先进行如下试验：晶闸管级接线正确性、GU(门极单元)功能与晶闸管、阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻等元件性能。否则在进行其它例行试验时可能导致换流阀元部件或者例行试验设备损坏。
例行试验完毕后，防止换流阀元部件在试验中损坏，必须重新测量阻尼电阻值、阻尼电容值和直流均压电阻值，检查这些阻值是否在误差允许范围之内。重新测试GU(门极单元)基本功能和晶闸管性能。
直流换流阀试验单元能够很好地保证换流阀例行试验设备和和换流阀元部件安全，同时确保换流阀可靠出厂。
发明内容
本发明的目的是对换流阀的功能性验证，既可以在换流阀例行试验时对晶闸管极接线正确性、晶闸管触发与监测单元TTM功能与晶闸管、阻尼电阻、阻尼电容和直流均压电阻进行全面的检查。又可以在换流站现场大、小修时完成对换流阀晶闸管级设备进行全面的试验和检查，确保换流阀安全运行。
本发明提出了一种直流换流阀试验装置，包括工控机、冲击电压单元、低电压触发试验单元、阻抗测试仪LCR、24V电源、阀电压电流波形采集系统、键盘鼠标、显示单元和过压过流保护单元，
所述工控机通过控制PLC的逻辑，控制冲击单元的的充放电过程；
所述阻抗测试仪LCR单元与工控机之间通过GPIB总线相连，当需要对试品阀阻抗进行测试时，工控机对LCR测试仪发出测试指令，并将测试结果读取，通过显示单元表示出来；
所述低电压触发试验单元完成晶闸管触发与监测单元TTM储能时间测试、晶闸管低电压触发试验，该低电压触发试验单元的电路通过绝缘栅双极型功率管IGBT与所述工控机相连，利用工控机触发绝缘栅双极型功率管IGBT，使其间隔导通，从而改变施加于试品阀上的电压波形；所述工控机通过光纤向晶闸管触发与监测单元TTM发送脉冲，晶闸管触发与监测单元TTM收到脉冲后向晶闸管发送触发脉冲，并将晶闸管的状态信息返送回工控机；
所述的过压过流保护单元是对输入电源信号的过压保护，以及对整个装置的总输出信号的过电压和过电流的保护；
工控机和晶闸管触发与监测单元TTM通过光纤进行通信连接，发出触发脉冲和接收回报脉冲；
其中，所述工控机为阀试验单元的控制核心，控制各个子单元相互配合完成所有的试验项目，各个子单元包括阻抗测试仪LCR单元、低电压触发试验单元和冲击电压单元，通过电阻分压器和分流器测量试品晶闸管电压和电流，工控机处理后，显示单元可以显示各个试验电压电流波形，若发生试验失败的情况，便于分析和查找问题，工控机对试验结果处理后在显示单元上显示。
其中，所述各个子单元完成的功能分别为：
阻抗测试仪LCR单元完成阻尼电阻值、阻尼电容值和直流均压电阻值的测量，测试频率为0～1MHz；
低电压触发试验单元完成门极单元GU储能时间测试、晶闸管低电压触发试验；
冲击电压单元完成晶闸管正极性dv/dt耐受试验、晶闸管正向过电压和dv/dt保护试验、负极性dv/dt耐受试验；
低电压触发试验单元和冲击电压单元配合完成晶闸管反向恢复期保护试验、晶闸管反向恢复期结束后耐受试验。
其中，所述工控机控制低压触发试验单元和门极单元GU，使试品晶闸管导通，在晶闸管反向恢复期内和反向恢复期结束后施加冲击电压，电容分压器监测晶闸管电压，施加冲击电压的时刻由检测延时电路控制，可以调节延时整定值。
本发明还提出了一种使用上述的装置进行直流换流阀性能试验的方法，其特征在于试验的项目包括：
1)换流阀阻抗测试
阻抗测试仪LCR单元完成阻尼电阻值、阻尼电容值和直流均压电阻值测量，测试频率为0～1MHz；该部分使用一个LCR阻抗测试仪，其与工控机之间通过GPIB总线相连，当需要对试品阀阻抗进行测试时，工控机对阻抗测试仪LCR单元发出测试指令，并将测试结果读取，通过显示单元表示出来；
2)GU储能时间测试
工控机通过光纤向晶闸管触发与监测单元TTM发送脉冲，晶闸管触发与监测单元TTM收到脉冲后向晶闸管发送触发脉冲，并将晶闸管的状态信息返送回工控机；
3)晶闸管低电压触发试验
工控机向阀电压电流采集系统发送测试指令，并读取测试值，与预定值进行比较，从而判断试验是否通过；
4)晶闸管反向恢复期保护试验；
在对试品阀施加低电压的同时，向试品阀施加冲击电压，通过严格控制时序，在晶闸管的反向恢复期阶段，触发冲击电压单元，使其产生冲击电压；
5)晶闸管反向恢复期结束后耐受试验
在对试品阀施加低电压的同时，向试品阀施加冲击电压，通过严格控制时序，在晶闸管的反向恢复期结束后，触发冲击电压单元，使其产生冲击电压；
6)晶闸管正极性dv/dt耐受试验
工控机向冲击电压单元发送触发时序，改变施加于试品阀上的电压波形，并且根据阻尼电容值，通过调节冲击电压单元主回路参数，可得到不同波头的冲击电压；
7)晶闸管正向过电压和dv/dt保护试验
工控机通过光纤向晶闸管触发与监测单元TTM发送脉冲，晶闸管触发与监测单元TTM收到脉冲后向晶闸管发送触发脉冲，并将晶闸管的状态信息返送回工控机；
8)负极性dv/dt耐受试验
工控机向阀电压电流采集系统发送测试指令，并读取测试值，与预定值进行比较，从而判断试验是否通过；
9)试验后低压触发试验
工控机向阀电压电流采集系统发送测试指令，并读取测试值，与预定值进行比较，从而判断试验是否通过；
10)试验后阻抗测试
使用一个阻抗测试仪LCR，其与工控机之间通过GPIB总线相连，当需要对试品阀阻抗进行测试时，工控机对阻抗测试仪LCR发出测试指令，并将测试结果读取，通过显示单元表示出来。
本发明的有益效果是：
(1)能够测量0～1MHz下阻尼回路元件阻值；
(2)可调节在晶闸管反向恢复期内施加冲击电压的时刻，所以晶闸管反向恢复期保护试验、晶闸管反向恢复期结束后耐受试验电路可采用同一个电路，简化了电路设计；
(3)工控机处理后，显示单元可以显示各个试验电压电流波形，若发生试验失败的情况，便于分析和查找问题。工控机对试验结果处理后在显示单元上表示出来。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的装置的阀试验装置的原理示意框图；
图2是本发明的装置的正极性dv/dt耐受试验电压波形示意图；
图3是本发明的装置的晶闸管反向恢复期试验原理示意图；
图4是本发明的装置的晶闸管反向恢复保护触发试验波形示意图。
具体实施方式
本发明采用以下技术方案予以实现：直流换流阀试验单元主要完成以下试验：
1)换流阀阻抗测试；
2)GU储能时间测试；
3)晶闸管低电压触发试验；
4)晶闸管反向恢复期保护试验；
5)晶闸管反向恢复期结束后耐受试验；
6)晶闸管正极性dv/dt耐受试验；
7)晶闸管正向过电压和dv/dt保护试验；
8)负极性dv/dt耐受试验；
9)试验后低压触发试验；
10)试验后阻抗测试。
阀试验单元原理框图如附图1所示，直流换流阀试验装置，包括工控机、冲击电压单元、低电压触发试验单元、阻抗测试仪LCR、24V电源、阀电压电流波形采集系统、键盘鼠标、显示单元和过压过流保护单元，所述工控机通过控制PLC的逻辑，控制冲击单元的的充放电过程；所述阻抗测试仪LCR单元与工控机之间通过GPIB总线相连，当需要对试品阀阻抗进行测试时，工控机对LCR测试仪发出测试指令，并将测试结果读取，通过显示单元表示出来；所述低电压触发试验单元完成晶闸管触发与监测单元TTM储能时间测试、晶闸管低电压触发试验，该低电压触发试验单元的电路通过绝缘栅双极型功率管IGBT与所述工控机相连，利用工控机触发绝缘栅双极型功率管IGBT，使其间隔导通，从而改变施加于试品阀上的电压波形；所述工控机通过光纤向晶闸管触发与监测单元TTM发送脉冲，晶闸管触发与监测单元TTM收到脉冲后向晶闸管发送触发脉冲，并将晶闸管的状态信息返送回工控机；
工控机和晶闸管触发与监测单元TTM通过光纤进行通信连接，发送触发脉冲和接收回报脉冲。
工控机为阀试验单元的控制核心，控制各个子单元相互配合完成所有的试验项目。各个子单元分别为LCR(阻抗测试仪)、低电压触发试验单元、冲击电压单元。各个子单元完成的功能分别为：
LCR完成阻尼电阻值、阻尼电容值和直流均压电阻值测量，测试频率为0～1MHz；
低电压触发试验单元完成GU储能时间测试、晶闸管低电压触发试验；
冲击电压单元完成晶闸管正极性dv/dt耐受试验、晶闸管正向过电压和dv/dt保护试验、负极性dv/dt耐受试验；
低电压触发试验单元和冲击电压单元配合完成晶闸管反向恢复期保护试验、晶闸管反向恢复期结束后耐受试验。
正极性dv/dt耐受试验电压如附图2的通道B波形所示，蓝色的是加在晶闸管上的电压波形，红色的波是给晶闸管的触发脉冲。根据阻尼电容值，通过调节冲击电压单元主回路参数，可得到不同波头的冲击电压。
晶闸管反向恢复期保护试验、晶闸管反向恢复期结束后耐受试验电路如附图3所示。工控机控制低压触发试验单元和GU，使试品晶闸管导通，在晶闸管反向恢复期内和反向恢复期结束后施加冲击电压。电容分压器监测晶闸管电压，施加冲击电压的时刻由检测延时电路控制，可以调节延时整定值。试验电压波形如附图4所示，其中曲线①表示晶闸管的电压波形；曲线②表示晶闸管的电流波形；曲线③表示GU发送给虚拟仪器主机的回报脉冲；曲线④表示虚拟仪器主机发送给TCU的触发脉冲。
通过电阻分压器和分流器测量试品晶闸管电压和电流，工控机处理后，显示单元可以显示各个试验电压电流波形，若发生试验失败的情况，便于分析和查找问题。工控机对试验结果处理后在显示单元上显示。
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
Claims (5)
1.一种直流换流阀试验装置，包括工控机、冲击电压单元、低电压触发试验单元、阻抗测试仪LCR、24V电源、阀电压电流波形采集系统、键盘鼠标、显示单元和过压过流保护单元，其特征在于：
所述工控机通过控制PLC的逻辑，控制冲击单元的的充放电过程；
所述阻抗测试仪LCR单元与工控机之间通过GPIB总线相连，当需要对试品阀阻抗进行测试时，工控机对LCR测试仪发出测试指令，并将测试结果读取，通过显示单元表示出来；
所述低电压触发试验单元完成晶闸管触发与监测单元TTM储能时间测试、晶闸管低电压触发试验，该低电压触发试验单元的电路通过绝缘栅双极型功率管IGBT与所述工控机相连，利用工控机触发绝缘栅双极型功率管IGBT，使其间隔导通，从而改变施加于试品阀上的电压波形；所述工控机通过光纤向晶闸管触发与监测单元TTM发送脉冲，晶闸管触发与监测单元TTM收到脉冲后向晶闸管发送触发脉冲，并将晶闸管的状态信息返送回工控机；
所述的过压过流保护单元是对输入电源信号的过压保护，以及对整个装置的总输出信号的过电压和过电流的保护；
工控机和晶闸管触发与监测单元TTM通过光纤进行通信连接，发出触发脉冲和接收回报脉冲；
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述工控机为阀试验单元的控制核心，控制各个子单元相互配合完成所有的试验项目，各个子单元包括阻抗测试仪LCR单元、低电压触发试验单元和冲击电压单元，通过电阻分压器和分流器测量试品晶闸管电压和电流，工控机处理后，显示单元可以显示各个试验电压电流波形，若发生试验失败的情况，便于分析和查找问题，工控机对试验结果处理后在显示单元上显示。
3.如权利要求1-2所述的装置，其特征在于所述各个子单元完成的功能分别为：
阻抗测试仪LCR单元完成阻尼电阻值、阻尼电容值和直流均压电阻值的测量，测试频率为0～1MHz；
低电压触发试验单元完成门极单元GU储能时间测试、晶闸管低电压触发试验；
冲击电压单元完成晶闸管正极性dv/dt耐受试验、晶闸管正向过电压和dv/dt保护试验、负极性dv/dt耐受试验；
低电压触发试验单元和冲击电压单元配合完成晶闸管反向恢复期保护试验、晶闸管反向恢复期结束后耐受试验。
4.如权利要求1-3所述的装置，其特征在于所述工控机控制低压触发试验单元和门极单元GU，使试品晶闸管导通，在晶闸管反向恢复期内和反向恢复期结束后施加冲击电压，电容分压器监测晶闸管电压，施加冲击电压的时刻由检测延时电路控制，可以调节延时整定值。
5.一种使用权利要求1-4所述的装置进行直流换流阀性能试验的方法，其特征在于试验的项目包括：
1)换流阀阻抗测试
阻抗测试仪LCR单元完成阻尼电阻值、阻尼电容值和直流均压电阻值测量，测试频率为0～1MHz；该部分使用一个LCR阻抗测试仪，其与工控机之间通过GPIB总线相连，当需要对试品阀阻抗进行测试时，工控机对阻抗测试仪LCR单元发出测试指令，并将测试结果读取，通过显示单元表示出来；
2)GU储能时间测试
工控机通过光纤向晶闸管触发与监测单元TTM发送脉冲，晶闸管触发与监测单元TTM收到脉冲后向晶闸管发送触发脉冲，并将晶闸管的状态信息返送回工控机；
3)晶闸管低电压触发试验
工控机向阀电压电流采集系统发送测试指令，并读取测试值，与预定值进行比较，从而判断试验是否通过；
4)晶闸管反向恢复期保护试验；
在对试品阀施加低电压的同时，向试品阀施加冲击电压，通过严格控制时序，在晶闸管的反向恢复期阶段，触发冲击电压单元，使其产生冲击电压；
5)晶闸管反向恢复期结束后耐受试验
在对试品阀施加低电压的同时，向试品阀施加冲击电压，通过严格控制时序，在晶闸管的反向恢复期结束后，触发冲击电压单元，使其产生冲击电压；
6)晶闸管正极性dv/dt耐受试验
工控机向冲击电压单元发送触发时序，改变施加于试品阀上的电压波形，并且根据阻尼电容值，通过调节冲击电压单元主回路参数，可得到不同波头的冲击电压；
7)晶闸管正向过电压和dv/dt保护试验
工控机通过光纤向晶闸管触发与监测单元TTM发送脉冲，晶闸管触发与监测单元TTM收到脉冲后向晶闸管发送触发脉冲，并将晶闸管的状态信息返送回工控机；
8)负极性dv/dt耐受试验
工控机向阀电压电流采集系统发送测试指令，并读取测试值，与预定值进行比较，从而判断试验是否通过；
9)试验后低压触发试验
工控机向阀电压电流采集系统发送测试指令，并读取测试值，与预定值进行比较，从而判断试验是否通过；
10)试验后阻抗测试
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