CN102023242B - 一种高压直流输电换流阀试验用电流源及其合成试验方法 - Google Patents
一种高压直流输电换流阀试验用电流源及其合成试验方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高压直流输电换流阀运行试验用电流源及合成试验方法，本发明的高压直流输电换流阀合成试验方法，在试验过程中，包含试品阀、辅助控制阀串联构成在内的6脉动整流器运行在一个固定的控制角度，其电流大小是通过控制系统按照试验电流设定值自动调节构成背靠背运行方式的6脉动逆变器触发角度完成的，其试验电流不受10kV电源系统扰动影响，而合成试验回路电压源辅助控制阀控制基于整流运行换流器控制角，由于其控制角固定，因此在试验过程中可以时刻保证试验电压与试验电流的同步性，整个试验回路的电压、电流控制原理简单可靠，合成试验回路自动控制容易实现。
Description
技术领域
本发明内容涉及高压直流输电换流阀的电气试验领域，涉及一种高压直流输电换流阀试验用电流源及其合成试验方法。
背景技术
随着电力系统高压直流输电工程的发展，大功率晶闸管器件串联的换流阀成为直流输电工程换流站的核心。其造价一般占到工程总投资的25%左右，其质量直接影响到输变电系统的可靠性。
换流阀的运行试验是为了有效验证换流阀的运行特性，以确保换流阀能够满足直流输电系统运行要求，保证系统安全和可靠运行。为此IEC专门制定了相关运行试验标准，对运行试验项目作了详细的说明。为了考核换流阀的性能，近年来国际上多采用合成试验回路的方法来完成IEC规定的试验项目。合成试验回路采用两个独立的电压和电流源系统通过控制系统交叠施加试验电压和电流的方式，对试品阀的运行特性进行考核。
目前，换流阀运行试验所用的合成试验回路中的电流源，一般采用6脉动或是12脉动整流桥做零功率运行方式。零功率运行时，整流器的控制角在80°左右，无功消耗很大，试验电流波形与实际运行电流存在较大差异，含有较大纹波；如果要降低无功损耗和改善电流波形，就需要在负载回路中串入电阻以降低运行角度，这样就大大增加合成试验回路系统的有功损耗和系统造价。如图1所示为传统试验回路电流源实现方式，电流源采用6脉动换流器作“零功率”运行，试品阀 
与辅助阀
一起作为构成电流源6脉动换流器的一个桥臂，通过手动调节换流器触发角调节电流源输出试验电流大小，也即是说当需要调节试验电流值时，必须调节换流器触发角，这样试验回路电压源辅助控制阀控制角也必须同时进行同步调节，否则就会造成合成试验回路电压、电流控制不同步，试验系统无法运行，因此其试验回路运行可靠性和测试效率较低，同时当10kV电源系统发生扰动时，由于其电流源采用手动固定角度调节，其输出试验电流也将发生扰动，试验电流不能保持平稳。
发明内容
本发明的目的是提出一种高压直流输电换流阀试验用电流源，以解决现有试验电流源的无功消耗大、输出电流波形与实际直流工程中换流阀的运行情况相差较大等问题，同时提供一种使用该电流源的高压直流输电换流阀合成试验方法。
为实现上述目的，本发明提供的高压直流输电换流阀试验用电流源的技术方案如下：一种高压直流输电换流阀试验用电流源，包括平波电抗器以及原边均接在电网上的第一换流变压器和第二换流变压器，所述第一换流变压器的二次侧与一背靠背6脉动整流器连接，所述第二换流变压器的二次侧与背靠背6脉动逆变器连接，所述背靠背6脉动整流器、平波电抗器、背靠背6脉动逆变器依次首尾相接构成主回路；由辅助控制阀和试品阀串联组成的电路与所述背靠背6脉动整流器的一个桥臂并联。
包含试品阀在内的背靠背6脉动整流器的控制角为15°-30°的固定角度。
本发明提供的高压直流输电换流阀合成试验方法的技术方案如下：一种高压直流输电换流阀合成试验方法，该合成试验方法所用的电流源采用双6脉动换流器构成背靠背运行方式，一组6脉动换流器作整流运行称为6脉动整流器，另一组6脉动换流器作逆变运行称为6脉动逆变器，试品阀
与辅助控制阀
构成的串联电路与背靠背6脉动整流器的5号阀并联；按照合成试验回路的控制时序，首先封锁辅助控制阀
和试品阀Vt触发脉冲，解锁电流源整流桥5号阀触发脉冲，5号阀运行，试品阀所在的桥臂不投入运行，电流源作独立运行；当电流源电路和电压源电路启动完成后，闭锁6脉动整流器的5号阀同时解锁辅助控制阀和试品阀Vt的触发脉冲，使本流经5号阀的电流流过辅助控制阀
和试品阀Vt，通过控制6脉动逆变器的触发角度进行电流值调节。
包含试品阀在内的背靠背6脉动整流器的控制角为15°-30°的固定角度。
本发明的高压直流输电换流阀合成试验方法，在试验过程中，包含试品阀、辅助控制阀串联构成在内的6脉动整流器运行在一个固定的控制角度，其电流大小是通过控制系统按照试验电流设定值自动调节构成背靠背运行方式的6脉动逆变器触发角度完成的，其试验电流不受10kV电源系统扰动影响，而合成试验回路电压源辅助控制阀控制基于整流运行换流器控制角，由于其控制角固定，因此在试验过程中可以时刻保证试验电压与试验电流的同步性，整个试验回路的电压、电流控制原理简单可靠，合成试验回路自动控制容易实现。
同时，合成试验回路中所有辅助控制阀Da2、Da3、Da4、Da5和试品阀的触发导通都是将6脉动整流器的触发角度作为控制基点进行控制， 6脉动整流器触发角运行在一个最优的固定触发角度，因此对于辅助控制阀的控制将大大简化，控制精度也得到极大提高。
附图说明
图1是本发明的高压直流输电换流阀合成试验回路结构原理图；
图2是传统高压直流输电换流阀合成试验回路电流源结构原理图；
图3是本发明的高压直流输电换流阀合成试验回路用电流源结构原理图；
图4是高压直流输电换流阀合成试验回路输出电压、电流波形图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步介绍。
如图2所示为本发明的高压直流输电换流阀合成试验回路电气结构原理图，由图可知，该电流源包括平波电抗器Lc及两个一次侧并联在10kV电网上的Y/D换流变压器第一换流变压器Y1和第二换流变压器Y2， Y1、Y2的低压侧分别与背靠背6脉动整流器P1、背靠背6脉动逆变器P2连接；6脉动整流器P1、平波电抗器Lc、6脉动逆变器P2依次首尾相接构成主回路； 6脉动整流器P1的5号桥臂由辅助控制阀和试品阀Vt串联电路与P1的5号阀并联，同时试品阀Vt还与高压电压源连接，通过控制高压电压源辅助控制阀触发时间实现试验电压、试验电流交叠施加在试品阀上，以达到合成试验目的。
如图3所示，本发明具体的试验实施方式如下：按照合成试验回路的控制时序，首先封锁辅助控制阀
和试品阀Vt触发脉冲，解锁电流源整流桥5号阀触发脉冲，5号阀运行，试品阀所在的桥臂不投入运行，电流源作独立运行；当电流源电路和电压源电路启动完成后，闭锁6脉动整流器的5号阀同时解锁辅助控制阀
和试品阀Vt的触发脉冲，使本流经5号阀的电流流过辅助控制阀
和试品阀Vt，通过控制6脉动逆变器的触发角度可以方便快捷进行电流值调节。在合成试验回路中所有辅助控制阀Da2、Da3、Da4、Da5和试品阀的触发导通都是将整流器的触发角度作为控制基点进行控制，采用本发明的试验结构，6脉动整流器触发角运行在一个最优的固定触发角度，因此对于辅助控制阀的控制将大大简化，控制精度也得到极大提高。
由于本试验回路电流源采用双6脉动背靠背运行方式，由试品阀Vt和辅助控制阀
组成的串联电路与6脉动整流器的一个阀并联构成一个桥臂，作整流方式运行的6脉动整流器就可以运行在一个最优的控制角度，一般为15°—30°的固定角度，如20°，而试验电流通过改变6脉动逆变器P2的控制角得到控制，控制电压的辅助控制阀Da2、Da3、Da4、Da5的控制角度就是固定的，这样即减小了系统无功损耗，又使试验回路电压源辅助控制阀控制得到简化，只需要按照要求在电流源控制角度20°的基础上通过改变延迟时间就可以实现对试验回路电压源辅助控制阀控制，合成试验回路的控制相对简单而又有较高的精确性，可以满足试验回路自动控制的要求，提高试验系统的可用性和高效性。
如图4所示为合成试验回路在电流源的配合下引入电流的波形图，其中细线表示试验电压，粗线表示试验电流。该电流源以背靠背的形式工作，输出波形接近工程中的实际情况，试验方式调整灵活性好，所以在正常运行时，换流变提供的能量只是用来补充损耗的能量，而这部分能量较小。
综上所述，相较采用传统结构的电流源的合成试验方法而言，本发明的试验方法具有如下优点：
（1）试验电流采用控制系统PID控制器自动控制，试验电流稳定，同时与实际直流输电换流阀运行电流相仿，而在传统方法中，当电流源10kV电源系统电压存在扰动时，由于整流桥控制触发角不能自动调节，其试验电流也将发生扰动；
（2）电流源是背靠背工作，所以正常运行时，10kV电源系统只用来补充损耗的能量，这部分能量比较小，运行成本低，而在传统方法中，电流源换流器作“零功率”运行，整流器控制角度在80度左右，无功消耗较大，试验电流波形与实际运行差异较大；如果需要降低系统无功需要和改善试验电流波形，就需要在负载回路串入电阻以降低运行角度，这样又大大增加了系统的有功损耗；
（3）包含试品阀在内的6脉动整流器运行在一个固定角度，试验回路的电压源控制相对简单，有较高的精确性，自动化程度高；而传统电流源采用6脉动或12脉动换流器作“零功率”运行方式，通过手动调节换流器触发角调节试验电流，当试验过程中需要调节电流就需要改变换流器触发角，而电压源所有的辅助控制阀都是基于电流源换流器触发角进行控制的，当试验过程中电流源触发控制角度有所改变时，电压源回路控制也要相应改变，试验回路的控制系统比较复杂。
Claims (2)
1.一种高压直流输电换流阀合成试验方法，其特征在于：该合成试验方法所用的电流源采用双6脉动换流器构成背靠背运行方式，一组6脉动换流器作整流运行称为6脉动整流器，另一组6脉动换流器作逆变运行称为6脉动逆变器，试品阀Vt与辅助控制阀Vaux构成的串联电路与6脉动整流器的5号阀并联；按照合成试验回路的控制时序，首先封锁辅助控制阀Vaux和试品阀Vt触发脉冲，解锁电流源脉动整流器的5号阀触发脉冲，5号阀运行，试品阀所在的桥臂不投入运行，电流源作独立运行；当电流源电路和该合成试验方法所用的合成试验回路中与电流源电路串联的电压源电路启动完成后，闭锁6脉动整流器的5号阀同时解锁辅助控制阀Vaux和试品阀Vt的触发脉冲，使本流经5号阀的电流流过辅助控制阀Vaux和试品阀Vt，通过控制6脉动逆变器的触发角度进行电流值调节。
2.根据权利要求1所述的高压直流输电换流阀合成试验方法，其特征在于：包含试品阀在内的背靠背6脉动整流器的控制角为15°-30°的固定角度。
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