CN103323663B - 一种整流机组直流电流和整流器损耗的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整流机组直流电流和整流器损耗的测量方法，其包括以下步骤：通过对网侧、整流变压器阀侧以及整流器两端多测量点的电压、电流信号的同步测量和记录，并将采集的数据通过处理和计算，间接获取直流电流和整流器损耗，计算出各种损耗和效率。本发明通过对网侧、整流变压器阀侧以及整流器两端多测量点的电压、电流信号的同步测量和记录，并将采集的数据通过处理和计算，间接获取直流电流和整流器损耗，既能测量计算出企业所需的各种损耗和效率，又能评估整流系统的电能质量，为电力整流设备的设计、调试、运行的综合质量评定提供了先进的、便捷的、可行的方法。

Description

一种整流机组直流电流和整流器损耗的测量方法

技术领域

本发明涉及整流机组参数的测量方法，特别涉及一种整流机组直流电流和整流器损耗的测量方法。

背景技术

大功率整流机组在电化学、冶金及轨道交通等领域取得了广泛应用，随着社会对节能减排和清洁能源呼声的日益高涨，这些高能耗领域的企业对整流机组的效率和电能质量也更加关切，加上考虑到经济运行，企业对整流机组及各部件的损耗及效率和电能质量测试需求也日趋强烈。此类企业对整流系统各效率关注的同时，亦对其电能质量非常关注，而一些老机组并没有安装在线测量仪器。

目前整流机组直流电流的测量一般采用直流传感器，但因其精度普遍偏低，由其采集的直流电流值误差较大，由此得出的机组效率等指标的可信度也大打折扣。“一种基于交流检测的直流大电流间接测量的方法及装置”(申请号：CN2010105786012，公开号：CN102081115A)的发明中，通过阀侧交流电流信号测量实现直流大电流波形间接反演与数值计算，根据整流变压器脉波数和结构的不同，阀侧铜排组成偶数倍组数(如两组、四组)的三相输出，输出电流波形有三种情况：第一种每个三相输出组都是全波(如附图2)；第二种每个三相输出组全是正(或负)半波(如附图3全为正半波)；第三种一半三相输出组是正半波、另一半三相输出组是负半波的(如附图4中a1b1c1和a3b3c3为负半波，a2b2c2和a4b4c4为正半波)。上述发明利用常用的电能质量分析仪在测试网侧电能质量的同时，检测出阀侧的电流，并根据不同变压器的结构推出直流电流；当阀侧电流超过仪器量程时，可以采用测量流过单个桥臂每个并联管(二极管或晶闸管)的电流，以此推出直流电流。

在测量阀侧功率时，一般采用测量输出的电压和电流，再计算功率。但当阀侧输出为半波时，这样得出的功率就有偏差，有时还超过网侧的功率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种测量时间短、测量精度高的整流机组直流电机和整流器损耗的的测试方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：.一种整流机组直流电流和整流器损耗的测量方法，包括以下步骤：

(1)利用电能质量分析仪记录网侧功率以及直流电压，并读取每组同一时刻的阀侧或整流桥臂的电流波形，输出的电流波形分为三种，分别作如下处理：

第一种输出电流波形都是全波，取每组三相电流正半波的数据进行叠加，然后将所有组的这些叠加值相加后进行反演得到直流电流波形，该直流电流波形各点数值的平均值即为机组的总直流电流；

第二种输出电流波形全是正半波，将每组三相电流正半波的数据进行叠加，然后将所有组的这些叠加值相加后进行反演得到直流电流波形，该直流电流波形各点数值的平均值即为机组总直流电流；

第三种输出波形一半是正半波一半是负半波，将其中的正半波部分的每组三相电流数据进行叠加，然后将所有组的这些正半波叠加值相加后进行反演得到直流电流波形，该直流电流波形各点数值的平均值即为机组的总直流电流；

(2)读取每组同一时刻阀侧或整流桥臂的电流波形和整流器每个桥臂两端的电压波形，将每组三相电压正半波的数据与三相电流正半波的数据的积进行叠加，然后将所有组的这些叠加值相加进行反演得出整流器损耗波形图，该波形各点数值的平均值即为整流器损耗；

(3)根据步骤(1)得出的总直流电流与同时测得的直流电压计算出直流功率，将直流功率加上整流器的损耗即为阀侧的功率，再根据步骤(1)同一时刻记录的网侧功率计算出变压器损耗以及变压器、整流器、机组的效率；

(4)按照网侧数据直接得出功率因数、谐波电压、谐波电流以及电压和电流谐波畸变率电能质量指标。

本发明的有益效果是：

(1)本发明利用通用检测仪器能方便、精确、即时地实现对大功率整流系统及各部分运行效率分析与核算，有利于该类设备技术指标考核、新设备的调试以及节能效果检验及节能新方法的推广；

(2)本发明使用的电能质量分析仪及其传感器满足IEC标准，具有很高的精度，而且检定和误差标定方便，可以使测量/计算结果具有很高的可信度；

(3)本发明只需通过一次测量，即可同时计算出直流电流和整流器损耗，减少了测试时间，规避了直流传感器的精度问题和安装、检定问题。

附图说明

图1为本发明的原理图。

图2为同相逆并联12脉波机组的测量接线图。

图3为双反星6脉波机组的测量接线图。

图4为同相逆并联双反三角形6脉波机组的测量接线图。

图5为同相逆并联12脉波机组阀侧输出电流波形(a1b1c1、a2b2c2、a3b3c3、a4b4c4四组均一样)。

图6为双反星6脉波机组阀侧输出电流波形(a1b1c1、a2b2c2两组均一样)。

图7为同相逆并联双反三角形6脉波机组阀侧输出电流波形(a1b1c1和a3b3c3为负半波如该图上半部分，a2b2c2和a4b4c4为正半波如该图下半部分)。

图8为同相逆并联12脉波机组同一时刻的整流器每个正向桥臂两端的电压波形和阀侧电流波形。

图9为双反星6脉波机组同一时刻的整流器每个正向桥臂两端的电压波形和阀侧电流波形。

图10为同相逆并联双反三角形6脉波机组同一时刻的整流器每个正向桥臂两端的电压波形和阀侧电流波形。

图中：1.整流变压器，2.整流器，3.滤波器，4.变压器绕组，5.可弯曲钳式大电流传感器，6.直流负载，7.电压测量线，8.平衡电抗器，9.电能质量分析仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，图1为本发明的原理图，其包括整流变压器1、整流器2、滤波器3以及电能质量分析仪9，滤波器3安放在机组网侧，在机组的网侧和阀侧接有电能质量分析仪9。

如图2所示，图2为同相逆并联12脉波机组的测量接线图，其包括整流器2、变压器绕组4、可弯曲钳式大电流传感器5、直流负载6、电压测量线7以及电能质量分析仪9。

如图3所示，图3为双反星6脉波机组的测量接线图，其包括整流器2、变压器绕组4、可弯曲钳式大电流传感器5、直流负载6、电压测量线7、平衡电抗器8以及电能质量分析仪9，平衡电抗器8位于直流负载6与机组网侧之间。

如图4所示，图4为同相逆并联双反三角形6脉波机组的测量接线图其包括整流器2、变压器绕组4、可弯曲钳式大电流传感器5、直流负载6、电压测量线7以及电能质量分析仪9。

电能质量分析仪9可以直接记录每个记录间隔点的功率、电压、电流、功率因数、谐波电压、谐波电流、谐波畸变率等数据，还能记录定时事件的电压、电流波形。

本发明实施的具体步骤如下：

1、如图1所示，在网侧、阀侧(或整流桥臂)及整流器侧三点安装电能质量分析仪并接线，网侧通过整流变压器1的计量或测试传感器采集电流和电压；阀侧及整流器2根据变压器阀侧出线结构分组进行连线(参照图2-图4)，其中可弯曲钳式大电流传感器5套在阀侧出线铜排上(超过量程时可套在单个晶闸管的连接铜排上再累加)，电压测量线7的一端夹在阀侧铜排上，另一端夹在直流铜排的正极上，同时将直流侧电压接入阀侧的任意一台电能质量测试仪9进行直流电压的采集。

2、设置电能质量分析仪9的测量起始时间，使每个点的每台仪器一致。

3、测量开始，利用电能质量分析仪直接记录网侧功率以及直流电压，并读取每组同一时刻的阀侧或整流桥臂的电流波形，输出的电流波形分为三种，分别作如下处理：

(1)如图2所示，阀侧输出为第一种波形(a1b1c1、a2b2c2、a3b3c3、a4b4c4测得的电流波形均为全波，如图5所示)，取每组三相电流波形的正半波(通过软件将负半波去除)的数据进行叠加，然后将所有组(图2为4组)的这些叠加值相加后进行反演可以得到直流电流波形，该波形各点数值的平均值即为机组的总直流电流；

(2)如图3所示，阀侧输出波形为第二种波形(a1b1c1和a2b2c2测得的电流波形均为正半波，如图6所示)，将每组三相电流正半波的数据进行叠加，然后将所有组(图3为2组)的这些叠加值相加后进行反演可以得到直流电流波形，该波形各点数值的平均值即为机组的总直流电流；

(3)如图4所示，阀侧输出波形为第三种波形(a1b1c1和a3b3c3为负半波，如图7上半部分所示；a2b2c2和a4b4c4为正半波，如图7下半部分所示)，将其中的正半波部分的每组三相电流数据进行叠加，然后将所有组的这些正半波叠加值相加后进行反演可以得到直流电流波形，该波形各点数值的平均值即为机组的总直流电流。

4、读取每组同一时刻阀侧或整流桥臂的电流波形和整流器每个桥臂两端的电压波形(三种情况对应的正半波波形分别如图8、图9、图10)，将每组三相电压正半波的数据与三相电流正半波的数据的积进行叠加，然后将所有组的这些叠加值相加进行反演得出整流器损耗波形图，该波形各点数值的平均值即为整流器损耗；如图2和图4状况下，为防止不同整流臂的导通能力不一样带来的损耗误差，可以将负半波的按正半波的方式予以处理，然后取各自推出的损耗予以平均作为最终的损耗值。

5、根据第3步得出的总直流电流与同时测得的直流电压可以计算直流功率，将直流功率加上整流器2的损耗即为阀侧的功率，再根据第3步同一时刻记录的网侧功率可以计算出变压器损耗以及变压器、整流器、机组的效率。

6、按照网侧数据可以直接得出功率因数、谐波电压、谐波电流以及电压和电流谐波畸变率等电能质量指标。

本发明通过对网侧、整流变压器阀侧以及整流器两端多测量点的电压、电流信号的同步测量和记录，并将采集的数据通过处理和计算，间接获取直流电流和整流器损耗，实现网侧电能质量评估，功耗部件的效率分析计算，简化了测试流程，同时可获取系统和机组的电能质量，为电力整流设备的综合质量评定提供了先进的、即时的方法，为直流用电企业改进生产工艺、进行设备改造提供技术依据，提高了电能质量，保证电力整流设备的经济运行。

Claims (1)

1.一种整流机组直流电流和整流器损耗的测量方法，包括以下步骤：

（1）利用电能质量分析仪记录网侧功率以及直流电压，并读取每组同一时刻的阀侧或整流桥臂的电流波形，输出的电流波形分为三种，分别作如下处理：

第一种输出电流波形都是全波，取每组三相电流正半波的数据进行叠加，然后将所有组的这些叠加值相加后进行反演得到直流电流波形，该直流电流波形各点数值的平均值即为机组的总直流电流；

第二种输出电流波形全是正半波，将每组三相电流正半波的数据进行叠加，然后将所有组的这些叠加值相加后进行反演得到直流电流波形，该直流电流波形各点数值的平均值即为机组总直流电流；

第三种输出波形一半是正半波一半是负半波，将其中的正半波部分的每组三相电流数据进行叠加，然后将所有组的这些正半波叠加值相加后进行反演得到直流电流波形，该直流电流波形各点数值的平均值即为机组的总直流电流；

（2）读取每组同一时刻阀侧或整流桥臂的电流波形和整流器每个桥臂两端的电压波形，将每组三相电压正半波的数据与三相电流正半波的数据的积进行叠加，然后将所有组的这些叠加值相加进行反演得出整流器损耗波形图，该波形各点数值的平均值即为整流器损耗；

（3）根据步骤（1）得出的总直流电流与同时测得的直流电压计算出直流功率，将直流功率加上整流器的损耗即为阀侧的功率，再根据步骤（1）同一时刻记录的网侧功率计算出变压器损耗以及变压器、整流器、机组的效率；

（4）按照网侧数据直接得出功率因数、谐波电压、谐波电流以及电压和电流谐波畸变率电能质量指标。