CN102195281A - 一种故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法 - Google Patents

一种故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法，包括以下步骤：建立所述晶闸管的数学模型；将所述数学模型输入实时数字仿真器；所述实时数字仿真器根据所述数学模型计算出所述晶闸管的电流信号；所述实时数字仿真器将所述电流信号输入功率放大器；所述功率放大器将所述电流信号的功率放大后输入所述故障电流限制器晶闸管的控制系统中。本发明为控制系统提供的测试方法，能够准确的测试出控制系统的功能是否符合要求，提高了故障电流限制器的可靠性。

Description

一种故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法
技术领域
本发明涉及电力系统的测试领域，且特别涉及一种故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法。
背景技术
串联谐振型故障电流限制器是采用基于晶闸管保护电容器的快速串联电抗器接入设备。其特点是：在线路正常运行时，电抗器和电容器形成谐振关系，对系统运行部产生任何影响。而在系统发生故障时，快速响应，可在1毫秒左右的时间里，将电容器短接，对外呈现纯电抗特性，限制系统的短路电流。
请参考图1，图1为故障电流限制器的结构示意图。从图1中可以看到，故障电流限制器(FCL)主要组件及功能如下：(1)限流电抗器32(FL)，在短路期间起到限流作用；(2)电容器组(C1、C2、C3、C4)，在正常工作条件下补偿短路限流器感抗；系统短路期间被快速旁路。(3)晶闸管40，这是旁路电容器的首要措施。当发生短路故障后会快速导通，旁路掉电容器组，使电抗器起到限流作用。(4)可控火花间隙37(GAP)，是电容器组的过电压保护装置。短路故障下，如果晶闸管导通失败电容器组电压迅速上升到危及电容器安全的水平，则火花间隙便能够迅速动作。(5)旁路机械开关39(BCB)，在几十毫秒内实现电容器的可靠短接，也为电容器组投入、退出操作提供手段。(6)金属氧化物变阻器36(MOV)，是电容器组过电压保护的必要措施之一。(7)阻尼回路38(DL、DR、DG)，限制并阻尼放电电流，确保电容器组、晶闸管、火花间隙、旁路断路器的安全运行。(8)旁路刀闸34(MBS)及第一隔离刀闸33(DS1)、第二隔离刀闸35(DS2)，为系统操作及检修提供手段。
正常运行时，限流电抗器和电容器组(C1，C2，C3，C4)形成串联谐振，对系统运行没有影响。当系统发生故障，流过谐振回路的电流超过设定值(线路过电流保护动作)，或电流超过一定值且电流上升速率大于设定值时(线路电流斜率保护动作)，FCL控制保护系统判断为系统发生故障，发出命令触发晶闸管导通，同时发出命令触发火花间隙(GAP)以及合上旁路断路器(BCB)。其后果即是将电容器组短路，FCL对外呈现纯电抗特性，起到限制电流的作用。
根据设计要求，晶闸管导通时间小于1.5毫秒，GAP时间略长，在2毫秒左右，旁路断路器时间小于30毫秒。其时间配合是：一般情况下要求晶闸管首先动作，其动作速度快，但是不能长时间承受大电流，晶闸管触发后30毫秒内旁路断路器合上，电流从断路器被旁路。晶闸管由正反两个反并联的阀元件组成，保证在电流正向及反向情况下都能提供导通通道。GAP由可控和不可控两个间隙串联而成，GAP接受控制系统信号，经过一个脉冲变压器主动将可控间隙击穿，造成整个GAP击穿电压下降，带动主间隙击穿，完成GAP可控击穿的功能。GAP击穿要求两端有一定电压，因此如果晶闸管导通(或旁路断路器合上)，串联电容器两端电压降低，则GAP不会动作。GAP作为晶闸管的后备保护设备。电力系统中所用的晶闸管为高压、大功率元件，因此难以对其控制系统单独进行测试。
发明内容
为了解决现有技术中无法对晶闸管进行单独测试的问题，本发明提供了一种能够对晶闸管进行单独测试的方法。
为了实现上述目的，本发明提出一种故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法，包括以下步骤：建立所述晶闸管的数学模型；将所述数学模型输入实时数字仿真器；所述实时数字仿真器根据所述数学模型计算出所述晶闸管的电流信号；所述实时数字仿真器将所述电流信号输入功率放大器；所述功率放大器将所述电流信号的功率放大后输入所述故障电流限制器晶闸管的控制系统中。
可选的，所述实时数字仿真器包括可控串联电容器补偿组件；第一串联电容补偿组件，和所述可控串联电容补偿组件相连；第二串联电容补偿组件，和所述可控串联电容补偿组件以及所述第一串联电容补偿组件均相连；第三串联电容补偿组件，和所述可控串联电容补偿组件、所述第一串联电容补偿组件以及所述第二串联电容补偿组件均相连。
可选的，所述实时数字仿真器还包括多组开关，所述开关设置于所述第二串联电容补偿组件和所述可控串联电容补偿组件之间以及所述第三串联电容补偿组件和所述可控串联电容补偿组件之间。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明一种故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法具有以下优点：本发明为控制系统提供的测试方法，能够准确的测试出控制系统的功能是否符合要求，提高了故障电流限制器的可靠性。
附图说明
图1为故障电流限制器的结构示意图。
图2为本发明一种故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法流程示意图。
图3是晶闸管的示意图。
图4为故障电流限制器的实时数字仿真系统的结构框图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明做进一步的说明。
首先，请参考图2，图2为本发明一种故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法流程示意图，从图上可以看出，本发明包括以下步骤：步骤21：建立所述晶闸管的数学模型；步骤22：将所述数学模型输入实时数字仿真器，关于实时数字仿真器将在下面做详细介绍；步骤23：所述实时数字仿真器根据所述数学模型计算出所述晶闸管的电流信号；步骤24：所述实时数字仿真器将所述电流信号输入功率放大器；步骤25：所述功率放大器将所述电流信号的功率放大后输入所述故障电流限制器晶闸管的控制系统中。
晶闸管(Thyristor)是一种电力电子元器件，广泛应用于电工、电子、电力等各个领域。请参考图3，图3是晶闸管的示意图，其中A、B分别为晶闸管的正、负极，接入电路；C为控制极，输入为0和1的数字信号；IThy为晶闸管内流过的电流。
晶闸管的数学模型可以用如下的数学公式表示：
Uab＞UT且C＝1：IThy＝Uab/R1(1)
Uab＜UT：IThy＝Uab/R2(2)
其中UT为电压门槛，是一个正的常数。R1和R2分别是晶闸管导通和截止时的等效电阻。R1是一个很小的正数，即晶闸管导通时电阻很小，近似于通路。R2是一个很大的正数，即晶闸管截止时电阻很大，近似于断路。
接着，请参考图4，图4为故障电流限制器的实时数字仿真器的结构框图，包括：可控串联电容器补偿组件10；第一串联电容补偿组件11，和所述可控串联电容补偿组件10相连；第二串联电容补偿组件12，和所述可控串联电容补偿组件10以及所述第一串联电容补偿组件11均相连；第三串联电容补偿组件13，和所述可控串联电容补偿组件10、所述第一串联电容补偿组件11以及所述第二串联电容补偿组件12均相连。可控串联电容器补偿组件10由相互并联的三组可控串联电容器补偿单元55组成，实时数字仿真器还包括多组开关(图中未示)，优选的，共设置四组开关，设置于所述第二串联电容补偿组件12和所述可控串联电容补偿组件10之间以及所述第三串联电容补偿组件13和所述可控串联电容补偿组件10之间。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所述技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (3)

1.一种故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法，其特征在于包括以下步骤：
建立所述晶闸管的数学模型；
将所述数学模型输入实时数字仿真器；
所述实时数字仿真器根据所述数学模型计算出所述晶闸管的电流信号；
所述实时数字仿真器将所述电流信号输入功率放大器；
所述功率放大器将所述电流信号的功率放大后输入所述故障电流限制器晶闸管的控制系统中。
2.根据权利要求1所述的故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法，其特征在于：所述实时数字仿真器包括可控串联电容器补偿组件；第一串联电容补偿组件，和所述可控串联电容补偿组件相连；第二串联电容补偿组件，和所述可控串联电容补偿组件以及所述第一串联电容补偿组件均相连；第三串联电容补偿组件，和所述可控串联电容补偿组件、所述第一串联电容补偿组件以及所述第二串联电容补偿组件均相连。
3.根据权利要求2所述的故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法，其特征在于：所述实时数字仿真器还包括多组开关，所述开关设置于所述第二串联电容补偿组件和所述可控串联电容补偿组件之间以及所述第三串联电容补偿组件和所述可控串联电容补偿组件之间。
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