CN102520296A - 一种换流阀用饱和电抗器高压放电试验的数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统及电力电子的直流输电领域，具体涉及一种直流输电换流阀的饱和电抗器高压放电试验数据处理方法。该方法包括的步骤为：(1)确定零时刻；(2)还原出电压电流波形；(3)确定电流峰值；(4)确定反向电流峰值；(5)确定阶跃电流量；(6)计算伏秒数；(7)确定电感值；(8)判断饱和电抗器电气参数是否符合标准。该数据处理方法解除了人工处理的繁琐工作；避免了人工数据处理的不一致性；可自动对测得的饱和电抗器的电气参数与测试标准进行对比，便于判断饱和电抗器是否通过试验。

Description

一种换流阀用饱和电抗器高压放电试验的数据处理方法

技术领域

本发明属于电力系统及电力电子的直流输电领域，具体涉及一种换流阀用饱和电抗器高压放电试验的数据处理方法。

背景技术

饱和电抗器是直流输电换流阀中一种重要的保护元件，它的作用是在晶闸管开通时限制电流的快速上升，以及在晶闸管关断时在电路中起到分压的作用。其限制电流过快变化的能力需要利用高压放电试验获得。由于受到测试设备与测量条件的影响，测试中获得的波形存在相当程度的干扰，在波形开始的时刻尤其严重，如图2所示；这就需要将谐波滤除，从而得到较为光滑的电压电流曲线，如图3和4所示；再从电压电流曲线中获得饱和电抗器的电气参数，如表1所示。若整个过程采用人工处理，则较为耗时，获得数据的精度也低。对于批量生产的饱和电抗器来说，人工数据处理是不可取的，需提供一种使用简便、容错就错能力强的数据处理方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种换流阀用饱和电抗器高压放电试验的数据处理方法，该数据处理方法解除了人工处理的繁琐工作；避免了人工数据处理的不一致性；可自动对测得的饱和电抗器的电气参数与测试标准进行对比，便于判断饱和电抗器是否通过试验。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种换流阀用饱和电抗器高压放电试验的数据处理方法，其特征在于，所述数据处理方法包括下述步骤：

(1)确定零时刻；

(2)还原出电压电流波形；

(3)确定电流峰值；

(4)确定反向电流峰值；

(5)确定阶跃电流量；

(6)计算伏秒数；

(7)确定电感值；

(8)判断饱和电抗器电气参数是否符合标准。

本发明提供的一种优选的技术方案是：所述步骤(1)中，将所述饱和电抗器电压电流波形的时间轴平移，取饱和电抗器电压突然上升的时刻为零时刻。

本发明提供的第二种优选的技术方案是：利用分时段取平均值的方法对电压电流波形滤除干扰，再利用插值函数还原出电压电流波形；所述步骤(2)包括下述步骤：

a、示波器记录到的所述电压电流原始数据的时间步长为Δt(μs)，将其中每N(N＝50)个数据为一组取平均值，所对应的时间取平均值，进而生成新的以N*Δt(μs)为时间步长的数据序列；

b、利用线性拟合的方法将所述电压电流波形的前端部分形成直线；所述形成直线后的电压电流波形利用样条插值函数，重新生成新的以Δt(μs)为时间步长的数据序列。

本发明提供的第三种优选的技术方案是：所述步骤(3)中的确定电流峰值是取电流波形中的最大值作为电流峰值。

本发明提供的第四种优选的技术方案是：所述步骤(4)中的确定反向电流峰值是取电流波形中的最小值作为反向电流峰值。

本发明提供的第五种优选的技术方案是：所述步骤(5)中的确定阶跃电流量是取t＝0时刻的电流值作为所述饱和电抗器开通时刻的阶跃电流量。

本发明提供的第六种优选的技术方案是：所述步骤(6)中，所述计算伏秒数的公式如下：

$\mathrm{\φ}={\∫}_0^{t_1}\mathrm{Udt}$ ①；

其中，t₁为电压第一次为零的时刻；U为饱和电抗器的电压值。

本发明提供的第七种优选的技术方案是：所述步骤(7)中，取到达峰值电流前时间段中的电流数据，计算所述到达峰值电流前时间段中的电流数据对应的电感值；同时取所述饱和电抗器未饱和时间段(2-3μs)的平均电感值，作为所述饱和电抗器的不饱和电感值，计算所述不饱和电感值的公式如下：

$L=\frac{U}{\mathrm{di}/\mathrm{dt}}$ ②；

di/dt为所述饱和电抗器电流随时间的变化率。

本发明提供的第八种优选的技术方案是：所述步骤(8)中的电气参数包括所述的电流峰值、电流峰值时间、反向电流峰值、伏秒数、开通时刻的阶跃电流量和不饱和电感值。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的一种换流阀用饱和电抗器高压放电试验的数据处理方法包含数值滤波，分段平滑，数值拟合，复合运算步骤，通过一次试验结果，即可获得不饱和电感值，饱和电感等电气参数，实现了参数识别的自动化，模块化，可视化，具有界面友好，容错纠错能力强和操作方便的特点；

2、本发明利用计算机程序实现了饱和电抗器高压放电试验的数据处理方法，解除了人工处理的繁琐工作；

3、本发明提供的数据处理方法避免了人工数据处理的不一致性；

4、本发明提供的数据处理方法的程序代码利用excel-VBA实现，前端界面即为excel界面，方便地将原始数据复制到excel工作表中，其输出结果为excel图表格式(如图3-图5及表1所示)，便于编辑整理，人机交互友好；

5、本发明提供的数据处理方法可自动对测得的电气参数与测试标准进行对比，便于判断饱和电抗器是否通过试验。

附图说明

图1是本发明换流阀用饱和电抗器高压放电试验的数据处理方法的流程图；

图2是示波器记录到的换流阀用饱和电抗器高压放电试验电压电流波形图；

图3是换流阀用饱和电抗器高压放电试验的电压波形图；

图4是换流阀用饱和电抗器高压放电试验的电流波形图；

图5是换流阀用饱和电抗器高压放电试验不饱和电感值随电流变化的关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如图1所示，图1是一种换流阀用饱和电抗器高压放电试验的数据处理方法的流程图，该方法包括以下步骤：

1、取电压发生阶跃变化的时刻为零时刻，将电压电流波形的时间轴进行平移。

2、利用分时段取平均值的方法，将干扰滤除，再利用插值函数还原出电压电流波形。如图2所示，具体步骤如下：

a、示波器记录到的电压电流波形的原始数据的时间步长为Δt(μs)，将其中每N(如N＝50)个数据为一组取平均值，所对应的时间也取平均值，从而生成新的以N*Δt(μs)为时间步长的数据序列；

b、由于测量到的电压电流波形的原始数据在前端部分震荡较大(如图3和图4所示)，取平均数后仍然会有较大误差，所以利用线性拟合的方法将电压电流波形的前端形成直线；之后的波形利用样条插值的方法重新生成新的以Δt(μs)为时间步长的数据序列，如图3和图4所示；时间步长Δt是后一时刻t2与前一时刻t1之差，即Δt＝t2-t1。

电压波形前端部分指的是0-1μs的波形，电流波形前端部分为0-1μs的波形。

3、取电流数据序列中的最大值，作为电流峰值。

4、取电流数据序列中的最小值，作为反向电流峰值。

5、取t＝0时刻的电流值，作为开通时刻的电流阶跃量。

6、利用图3的数据，以及公式①，计算出伏秒数，图3中空白部分的面积即为所计算的伏秒数；

$\mathrm{\φ}={\∫}_0^{t_1}\mathrm{Udt},$ t₁为电压第一次为零的时刻         ①。

7、利用公式②，取图3和图4中到达峰值电流前的时间段中的数据，计算不同电流值所对应电感值，并生成图5，同时取饱和电抗器未饱和时间段(如2-3μs)的平均电感值作为电抗器的不饱和电感值；

$L=\frac{U}{\mathrm{di}/\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{Udt}}{\mathrm{di}}$ ②。

8、将计算得到的饱和电抗器电气参数写入如下表1中，并判断是否符合标准，给出饱和电抗器是否通过试验的结论，即饱和电抗器合格与不合格的结论。由于每一个工程所用的饱和电抗器的电气参数不同，其对应标准的数据范围也不一样，所述标准根据实际工程确定。

表1.饱和电抗器高压放电试验测试结果

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本发明后依然可对本申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种换流阀用饱和电抗器高压放电试验的数据处理方法，其特征在于，所述数据处理方法包括下述步骤：

(1)确定零时刻；

(2)还原出电压电流波形；

(3)确定电流峰值；

(4)确定反向电流峰值；

(5)确定阶跃电流量；

(6)计算伏秒数；

(7)确定电感值；

(8)判断饱和电抗器电气参数是否符合标准。

2.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将所述饱和电抗器电压电流波形的时间轴平移，取电压发生阶跃变化的时刻为零时刻。

3.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中，利用分时段取平均值的方法对电压电流波形滤除干扰，再利用插值函数还原出电压电流波形；所述步骤(2)包括下述步骤：

a、示波器记录到的所述电压电流原始数据的时间步长为Δt，将其中每N个数据为一组取平均值，所对应的时间取平均值，进而生成新的以N*Δt为时间步长的数据序列；

b、利用线性拟合的方法将所述电压电流波形的前端部分形成直线；所述形成直线后的电压电流波形利用样条插值函数，重新生成新的以Δt为时间步长的数据序列。

4.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中的确定电流峰值是取电流波形中的最大值作为电流峰值。

5.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中的确定反向电流峰值是取电流波形中的最小值作为反向电流峰值。

6.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中的确定阶跃电流量是取t＝0时刻的电流值作为所述饱和电抗器开通时刻的阶跃电流量。

7.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(6)中，所述计算伏秒数的公式如下：

$\mathrm{\φ}={\∫}_0^{t_1}\mathrm{Udt}$ ①；

其中，t₁为电压第一次为零的时刻。

8.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(7)中，取到达峰值电流前时间段中的电流数据，计算所述到达峰值电流前时间段中的电流数据对应的电感值；同时取所述饱和电抗器未饱和时间段的平均电感值，作为所述饱和电抗器的不饱和电感值，计算所述不饱和电感值的公式如下：

$L=\frac{U}{\mathrm{di}/\mathrm{dt}}$ ②；

di/dt为所述饱和电抗器电流随时间的变化率。

9.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤(8)中的电气参数包括所述的电流峰值、电流峰值时间、反向电流峰值、伏秒数、开通时刻的阶跃电流量和不饱和电感值。

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