CN102486499A - 一种高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法。该试验方法通过辅助阀的分压实现低的关断电压，且在试验电压值既定情况下，利用辅助阀阻容参数多级可调来实现关断电压较大范围的调节，通过施加冲击电压使试品端电压迅速正向过零以获取较短的关断时间，这样使关断时间不受高电压小电流源中的谐振电容C充电时间等电路参数的限制，可以满足常规高压直流输电工程换流阀试验要求及特高压直流输电换流阀试验要求，调节范围较大，适用性强。

Description

一种高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法

技术领域

本发明涉及电力电子和电力系统模拟试验领域，具体讲涉及一种直流输电换流阀试验方法，尤其涉及一种高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法。

背景技术

目前，高压直流输电技术快速发展并在远距离输电及大规模电网互联方面发挥显著的技术、经济优势。随着直流输电电压、输送容量的提升，直流输电系统的关键设备——直流换流阀的运行可靠性成为系统安全运行的关键，换流阀在设计时应尽可能降低其故障率。直流换流阀发生概率相对较大的一种故障就是换相失败故障，此故障发生后可导致直流线路短路，造成严重损失。导致直流换流阀发生换相失败的最常见原因为换流阀在较恶劣但又在设计允许范围内的关断条件未能恢复阻断能力。换流阀设计时应充分考虑到换流阀的实际关断条件并通过试验手段来考核试品阀在最恶劣的关断条件下能否稳态运行。

目前通行的办法是对直流换流阀按照有关标准进行最小关断角运行试验来考核此方面特性。其基本思想是通过两套电源系统来分别提供试品导通期间的直流大电流和阻断期间的正反向高电压。

申请人在申请号为200910243598.6公开了一种直流换流阀最小关断角运行试验方法，通过灵活调节高压小电流源中电容C的充电时刻来实现所需的关断时间，同时配合辅助阀的分压来获取所需的最小关断电压，通过增加一次振荡过程来满足试品取能，能够很好的完成最小关断角运行试验，但是这种最小关断角运行试验方法存在关断电压调节范围小、关断时间受电路参数限制、通用性不好的缺点。

发明内容

本发明提供一种高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法，通过施加冲击电压使试品端电压迅速正向过零以获取较短的关断时间，使关断时间不受高电压小电流源中的电容C充电时间等电路参数的限制，调节范围较大，适用性强，能满足常规高压直流输电工程换流阀试验要求及特高压直流输电换流阀试验要求。

本发明提供的一种高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法，其改进之处在于：

所述试验方法用的试验装置包括低压大电流直流源1、高压小电流源4、辅助阀3、试品阀2；其特征在于，所述试验装置包括冲击电压发生器5；所述低压大电流直流源1、冲击电压发生器5、试品阀2和高压小电流源4依次并联；所述辅助阀3的一端与低压大电流直流源1、冲击电压发生器5和试品阀2连接；所述辅助阀3的另一端与高压小电流源4中的谐振电感L连接。

本发明提供的一种优选技术方案：所述低压大电流直流源1包括6脉动桥整流器；所述高压小电流源4包括充电电源6、谐振电容C和谐振电感L；所述充电电源6与谐振电容C并联后与谐振电感L串联。

本发明提供的第二种优选技术方案：所述辅助阀3由多个晶闸管级串联而成，所述辅助阀3的阻容参数多级调节。

本发明提供的第三种优选技术方案：所述试验方法包括下述步骤：

所述试验方法包括下述步骤：

A、给所述谐振电容C充电；

B、触发导通所述试品阀2；

C、让直流电流流入所述试品阀2；

D、在直流电流熄灭前导通所述辅助阀3；

E、通过辅助阀3的分压以获取低的关断电压；

F、触发所述冲击发生器5，获取较短的关断时间。

本发明提供的第四种优选的技术方案：所述步骤A中，给所述谐振电容C充电是让高压小电流源4中的充电电源6给谐振电容C充电；

所述步骤B中，触发导通所述试品阀2，让高压小电流源4的电流流入试品阀2中；

所述步骤C中，在高压小电流熄灭前引入所述低压大电流直流源1的直流电流，让直流电流流入试品阀2；

所述步骤D中，在直流电流熄灭前导通所述辅助阀3，让高压小电流源4的电流再次流入试品阀2中；

所述步骤E中，在高压小电流熄灭后，让试品阀2承受反向电压，通过辅助阀3的分压获取低的关断电压；

所述步骤F中，触发所述冲击发生器5，施加冲击电压使试品阀2端电压迅速正向过零，获取较短的关断时间。

与现有技术对比，本发明达到的有益效果在于：

本发明提供的高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法，通过辅助阀的分压实现低的关断电压，且在试验电压值既定情况下，利用辅助阀阻容参数多级可调来实现关断电压较大范围的调节，可以满足常规高压直流输电工程换流阀试验要求及特高压直流输电换流阀试验要求；本发明提供的方法通过施加冲击电压使试品端电压迅速正向过零以获取较短的关断时间，这样使关断时间不受高电压小电流源中的谐振电容C充电时间等电路参数的限制，调节范围较大，适用性强。

附图说明

图1高压直流输电换流阀最小关断角运行试验装置的原理框图；

图2最小关断角运行试验试品阀电压、电流波形。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

高压直流输电换流阀最小关断角运行试验装置的原理框图如图1所示，主要由下列单元组成：1为低压大电流直流电源；2为试品阀；3为辅助阀；4为高压小电流源；5为冲击电压发生器。

高压小电流源4提供试品阀2所需的正向触发电压和试品阀2关断后的反向恢复电压，以及试品阀2阻断期间的电压跃变和正向电压上升率，可以准确考核试品阀2取能单元设计的正确性；同时引入高压小电流源4的小电流，来模拟试品阀2关断前的电流变化率；低压大电流直流源1在试品阀2导通期间注入直流电流，从而正确的等效试品阀2导通电流的峰值，复现试品阀2导通期间的损耗，在高压小电流源4电流截止前的几百微妙内，低压大电流直流源1的电流过零并且被隔离，同时确保辅助阀3的安全可靠关断。

通过施加冲击电压使试品阀2端电压迅速正向过零以获取较短的关断时间，通过高压小电流源4中的充电电源6给谐振电容C充电，利用辅助阀3的分压实现低的关断电压，采用辅助阀3阻容参数多级可调来实现关断电压较大范围的调节，试验波形如图2所示。

下面详细介绍试验波形产生过程：

t0时刻为计时零点，此时谐振电容C电压为正向电压，试品阀2承受谐振电容C全部正向电压；

t1时刻同时触发试品阀2和辅助阀3，试品阀2中流入高压小电流源(4)的小电流；

t2时刻高压小电流熄灭前引入低压大电流直流电源1中的直流电流；

t3时刻充电电源6对谐振电容C充电；

t4时刻谐振电容C充电完成，电压正向；

t5时刻直流电流熄灭前开通辅助阀3，试品阀2中再次流入高压小电流源(4)的小电流；

t6时刻高压小电流熄灭后，试品阀2承受反向电压，此电压即关断电压；

t7时刻触发冲击发生器5，试品阀2承受冲击电压，电压迅速上升过零，t6与t7之间的时间间隔即试验所需的最小关断时间；

t8时刻充电电源6给谐振电容C充电，同时触发辅助阀3，试品电压上升；

充电完成后，试品阀2承受谐振电容C全部正向电压，试验进入下一个周期。

本发明提供的高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法，通过辅助阀的分压实现试验所需的低的关断电压；通过施加冲击电压使得试品阀反向电压迅速上升过零以实现短的关断时间。该方法中试品阀的关断电压及关断时间均灵活可调，试验方法灵活、适用范围广。

最后应该说明的是：结合上述实施例说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (5)

1.一种高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法，所述试验方法用的试验装置包括低压大电流直流源(1)、高压小电流源(4)、辅助阀(3)、试品阀(2)；其特征在于，所述试验装置包括冲击电压发生器(5)；所述低压大电流直流源(1)、冲击电压发生器(5)、试品阀(2)和高压小电流源(4)依次并联；所述辅助阀(3)的一端与低压大电流直流源(1)、冲击电压发生器(5)和试品阀(2)连接；所述辅助阀(3)的另一端与高压小电流源(4)中的谐振电感L连接。

2.如权利要求1所述的高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法，其特征在于，所述低压大电流直流源(1)包括6脉动桥整流器；所述高压小电流源(4)包括充电电源(6)、谐振电容C和谐振电感L；所述充电电源(6)与谐振电容C并联后与谐振电感L串联。

3.如权利要求1所述的高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法，其特征在于，所述辅助阀(3)由多个晶闸管级串联而成；所述辅助阀(3)的阻容参数多级调节。

4.如权利要求1所述的高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法，其特征在于，所述试验方法包括下述步骤：

A、给所述谐振电容C充电；

B、触发导通所述试品阀(2)；

C、让直流电流流入所述试品阀(2)；

D、在直流电流熄灭前导通所述辅助阀(3)；

E、通过辅助阀(3)的分压以获取低的关断电压；

F、触发所述冲击发生器(5)，获取较短的关断时间。

5.如权利要求4所述的高压直流输电换流阀最小关断角运行试验方法，其特征在于，所述步骤A中，给所述谐振电容C充电是让高压小电流源(4)中的充电电源(6)给谐振电容C充电；

所述步骤B中，触发导通所述试品阀(2)，让高压小电流源(4)的电流流入试品阀(2)中；

所述步骤C中，在高压小电流熄灭前引入所述低压大电流直流源(1)的直流电流，让直流电流流入试品阀(2)；

所述步骤D中，在直流电流熄灭前导通所述辅助阀(3)，让高压小电流源(4)的电流再次流入试品阀(2)中；

所述步骤E中，在高压小电流熄灭后，让试品阀(2)承受反向电压，通过辅助阀(3)的分压获取低的关断电压；

所述步骤F中，触发所述冲击发生器(5)，施加冲击电压使试品阀(2)端电压迅速正向过零，获取较短的关断时间。

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