CN105182052A - 换流器桥间过电压的测量方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换流器桥间过电压的测量方法和系统。在实际工程中，换流器的12脉动阀组上未安装电压测量装置，不能对过电压直接进行测量。本发明测量现有的直流输电系统中的电流电压参数，计算获得换流器的24次谐波分量电压幅值、换流变压器阀侧的相电压峰值与电压直流分量，根据三者之和或前两者之和，获得换流器桥间过电压，本方案有效简便，通过本发明的方案获得的换流器桥间的过电压值可以用于在实际工程中分析避雷器的动作机理。

Description

换流器桥间过电压的测量方法和系统

技术领域

本发明涉及直流输电领域，特别是涉及过电压测量技术。

背景技术

在特高压直流工程中，有较为广泛应用的12脉动串联结构的换流器结构。在实际工程的解锁过程中，12脉动桥的触发角可能存在偏差，激发24次谐波，24次谐波在换流器回路中引起谐振，在换流器桥间产生较高的过电压，该过电压会对设备寿命造成伤害。在实际工程中，12脉动阀组上未安装电压测量装置，不能对过电压直接进行测量。

发明内容

基于此，有必要针对换流器桥间存在过电压的问题，提供一种换流器桥间过电压的测量方法和系统。

一种换流器桥间过电压的测量方法，包括以下步骤：

测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的换流变压器和中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单个12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述双12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述双12脉动阀组包括两个12脉动阀组，所述两个12脉动阀组之间串联，所述12脉动阀组包括两个6脉动阀组；

测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；

测量所述两个12脉动阀组串联连接处的中点电压，计算获得所述低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的等效中性点的电压直流分量，所述电压直流分量是所述中点电压的四分之一；

根据所述24次谐波分量电压幅值、所述相电压峰值与所述电压直流分量之和，获得换流器桥间过电压。

一种换流器桥间过电压的测量方法，包括以下步骤：

测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据单12脉动阀组的换流变压器和中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述单12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述单12脉动阀组包括两个6脉动阀组；

测量所述单12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；

根据所述24次谐波分量电压幅值与所述相电压峰值之和，获得换流器桥间过电压。

一种换流器桥间过电压的测量系统，包括以下单元：

第一测量单元，用于测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的换流变压器和中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单个12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述双12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述双12脉动阀组包括两个12脉动阀组，所述两个12脉动阀组之间串联，所述12脉动阀组包括两个6脉动阀组；

第二测量单元，用于测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；

第三测量单元，用于测量所述两个12脉动阀组串联连接处的中点电压，计算获得所述低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的等效中性点的电压直流分量，所述电压直流分量是所述中点电压的四分之一；

计算单元，用于根据所述24次谐波分量电压幅值、所述相电压峰值与所述电压直流分量之和，获得换流器桥间过电压。

一种换流器桥间过电压的测量系统，其特征在于，包括以下单元：

第一测量单元，用于测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据单12脉动阀组的换流变压器和中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述单12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述单12脉动阀组包括两个6脉动阀组；

第二测量单元，用于测量所述单12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；

计算单元，用于根据所述24次谐波分量电压幅值与所述相电压峰值之和，获得换流器桥间过电压。

根据上述本发明的方案，其是测量现有的直流输电系统中的电流电压参数，计算获得换流器的24次谐波分量电压幅值、换流变压器阀侧的相电压峰值与电压直流分量，根据三者之和或前两者之和，获得换流器桥间过电压，本方案有效简便，通过本发明的方案获得的换流器桥间的过电压值可以用于在实际工程中分析避雷器的动作机理。

附图说明

图1是一个实施例中的换流器桥间过电压的测量方法的流程图；

图2是图1所示的换流器的结构示意图；

图3是另一个实施例中的换流器桥间过电压的测量方法的流程图；

图4是图3所示的换流器的结构示意图；

图5是一个实施例中的换流器桥间过电压的测量系统的示意图；

图6是另一个实施例中的换流器桥间过电压的测量系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

参见图1和图2所示，为本发明的换流器桥间过电压的测量方法的一个实施例。该实施例中的换流器桥间过电压的测量方法包括如下步骤：

步骤S101：测量换流器的中性母线的电流值I_dcn，分解得到24次谐波分量电流幅值I₂₄，并根据双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的换流变压器和中性母线上的平波电抗器两者的总电感值L、所述24次谐波分量电流幅值I₂₄，计算获得单个12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值U_{f_24}；

其中，所述双12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述双12脉动阀组包括两个12脉动阀组，即为图2中的12脉动上阀组和12脉动下阀组，所述两个12脉动阀组之间串联，所述12脉动阀组包括两个6脉动阀组；图2中部分交叠的两个圆圈表示换流变压器；

具体的，进行计算之前，获取直流输电系统的拓扑结构，确定其是否为双12脉动阀组运行，若是，则对其进行简化，不考虑拓扑结构中的交流部分、直流线路和对站电路，然后以简化后的拓扑结构来进行后续计算；测量得到换流器的中性母线的电流值I_dcn后，通过傅里叶变换分解得到直流分量电流幅值和24此谐波分量电流幅值I₂₄；总电感值L包括双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的两个换流变压器的电感和中性母线上的两个平波电抗器的电感。

步骤S102：测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值U_ac；

步骤S103：测量所述两个12脉动阀组串联连接处的中点电压U_dm，计算获得所述低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的等效中性点的电压直流分量U_d，所述电压直流分量U_d是所述中点电压U_dm的四分之一；

步骤S104：根据所述24次谐波分量电压幅值U_{f_24}、所述相电压峰值U_ac与所述电压直流分量U_d之和，获得换流器桥间过电压U_f；

具体的，换流器桥间过电压U_f可通过以下公式获得：

U_f＝U_{f_24}+U_ac+U_d

本实施方式所述的换流器桥间过电压的测量方法，主要针对双12脉动阀组的换流器，测量换流器中的电流电压参数，计算获得换流器的24次谐波分量电压幅值、换流变压器阀侧的相电压峰值与电压直流分量，根据三者之和，获得换流器桥间过电压，本方案有效简便，通过本发明的方案获得的换流器桥间的过电压值可以用于在实际工程中分析避雷器的动作机理。

在其中一个实施例中，所述测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值的步骤包括以下步骤：

测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压幅值；其中，所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-三角型的接线方式；

将所述相电压幅值等效转换成所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-星型的接线方式下的相电压峰值U_ac。

在其中一个实施例中，所述中性母线的电流值、所述中点电压和/或所述相电压幅值是通过录波软件测量的。通过录波软件获取工程现场的换流器的实测数据，数据的准确度较高。

在其中一个实施例中，根据以下公式计算所述24次谐波分量电压幅值：

U_{f_24}＝wL*I₂₄＝2πf_nL*I₂₄；

其中，U_{f_24}是所述24次谐波分量电压幅值，I₂₄是所述中性母线的电流的24次谐波分量电流幅值，f_n是所述I₂₄的频率，w是所述频率f_n对应的角速度，L是所述单个12脉动阀组的换流变压器和所述平波电抗器两者的总电感值。

通过本实施方式获得的换流器桥间的过电压值，可以作为与换流器匹配的避雷器的参数，从而在实际工程中分析避雷器的动作机理。

参见图3和图4所示，为本发明的换流器桥间过电压的测量方法的另一个实施例。该实施例中的换流器桥间过电压的测量方法包括如下步骤：

步骤S201：测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据单12脉动阀组的换流变压器和所述平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；

其中，所述单12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述单12脉动阀组包括两个6脉动阀组；

步骤S202：测量所述单12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；

步骤S203：根据所述24次谐波分量电压幅值与所述相电压峰值之和，获得换流器桥间过电压。

具体的，换流器桥间过电压U_f可通过以下公式获得：

U_f＝U_{f_24}+U_ac

本实施方式所述的换流器桥间过电压的测量方法，主要针对单12脉动阀组的换流器，测量换流器中的电流电压参数，计算获得换流器的24次谐波分量电压幅值与换流变压器阀侧的相电压峰值，根据两者之和，获得换流器桥间过电压，本方案有效简便，通过本发明的方案获得的换流器桥间的过电压值可以用于在实际工程中分析避雷器的动作机理。

根据上述换流器桥间过电压的测量方法，本发明还提供一种换流器桥间过电压的测量系统，以下就本发明的换流器桥间过电压的测量系统的实施例进行详细说明。

参见图5所示，为本发明的换流器桥间过电压的测量系统的实施例。该实施例中的换流器桥间过电压的测量系统包括图5中的第一测量单元301，第二测量单元302，第三测量单元303，计算单元304，其中：

第一测量单元301，用于测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的换流变压器和中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单个12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述平波电抗器通过所述中性母线串联在所述双12脉动阀组的两端，所述双12脉动阀组包括两个12脉动阀组，所述两个12脉动阀组之间串联，所述12脉动阀组包括两个6脉动阀组；

具体的，进行计算之前，获取直流输电系统的拓扑结构，确定其是否为双12脉动阀组运行，若是，则对其进行简化，不考虑拓扑结构中的交流部分、直流线路和对站电路，然后以简化后的拓扑结构来进行后续计算；测量得到换流器的中性母线的电流值I_dcn后，通过傅里叶变换分解得到直流分量电流幅值和24此谐波分量电流幅值I₂₄；总电感值L包括双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的两个换流变压器的电感和中性母线上的两个平波电抗器的电感。

第二测量单元302，用于测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；

第三测量单元303，用于测量所述两个12脉动阀组串联连接处的中点电压，计算获得所述低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的等效中性点的电压直流分量，所述电压直流分量是所述中点电压的四分之一；

计算单元304，用于根据所述24次谐波分量电压幅值、所述相电压峰值与所述电压直流分量之和，获得换流器桥间过电压。

在其中一个实施例中，所述第二测量单元302，用于测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压幅值；其中，所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-三角型的接线方式；将所述相电压幅值等效转换成所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-星型的接线方式下的相电压峰值。

在其中一个实施例中，所述中性母线的电流值、所述中点电压和/或所述相电压幅值是通过录波软件测量的。

在其中一个实施例中，所述第一测量单元301中，根据以下公式计算所述24次谐波分量电压幅值：

U_{f_24}＝wL*I₂₄＝2πf_nL*I₂₄；

其中，U_{f_24}是所述24次谐波分量电压幅值，I₂₄是所述中性母线的电流的24次谐波分量电流幅值，f_n是所述I₂₄的频率，w是所述频率f_n对应的角速度，L是所述单个12脉动阀组的换流变压器和所述平波电抗器两者的总电感值。

参见图6所示，为本发明的换流器桥间过电压的测量系统的另一个实施例。该实施例中的换流器桥间过电压的测量系统包括图6中的第一测量单元401，第二测量单元402，计算单元403，其中：

第一测量单元401，用于测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据单12脉动阀组的换流变压器和所述平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述平波电抗器通过所述中性母线串联在所述单12脉动阀组的两端，所述单12脉动阀组包括两个6脉动阀组；

第二测量单元402，用于测量所述单12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；

计算单元403，用于根据所述24次谐波分量电压幅值与所述相电压峰值之和，获得换流器桥间过电压。

本发明的换流器桥间过电压的测量系统与本发明的换流器桥间过电压的测量方法一一对应，在上述换流器桥间过电压的测量方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于抑制换流器桥间过电压的系统的实施例中，特此声明。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种换流器桥间过电压的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的换流变压器和所述中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单个12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述双12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述双12脉动阀组包括两个12脉动阀组，所述两个12脉动阀组之间串联，所述12脉动阀组包括两个6脉动阀组；

测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；

测量所述两个12脉动阀组串联连接处的中点电压，计算获得所述低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的等效中性点的电压直流分量，所述电压直流分量是所述中点电压的四分之一；

根据所述24次谐波分量电压幅值、所述相电压峰值与所述电压直流分量之和，获得换流器桥间过电压。

2.根据权利要求1所述的换流器桥间过电压的测量方法，其特征在于，所述测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值的步骤包括以下步骤：

测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压幅值；其中，所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-三角型的接线方式；

将所述相电压幅值等效转换成所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-星型的接线方式下的相电压峰值。

3.根据权利要求2所述的换流器桥间过电压的测量方法，其特征在于，所述中性母线的电流值、所述中点电压和/或所述相电压幅值是通过录波软件测量的。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的换流器桥间过电压的测量方法，其特征在于，根据以下公式计算所述24次谐波分量电压幅值：

U_{f_24}＝wL*I₂₄＝2πf_nL*I₂₄；

其中，U_{f_24}是所述24次谐波分量电压幅值，I₂₄是所述中性母线的电流的24次谐波分量电流幅值，f_n是所述I₂₄的频率，w是所述频率f_n对应的角速度，L是所述单个12脉动阀组的换流变压器和所述平波电抗器两者的总电感值。

5.一种换流器桥间过电压的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据单12脉动阀组的换流变压器和所述中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述单12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述单12脉动阀组包括两个6脉动阀组；

测量所述单12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；

根据所述24次谐波分量电压幅值与所述相电压峰值之和，获得换流器桥间过电压。

6.一种换流器桥间过电压的测量系统，其特征在于，包括以下单元：

第一测量单元，用于测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据双12脉动阀组中的单个12脉动阀组的换流变压器和所述中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单个12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述双12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述双12脉动阀组包括两个12脉动阀组，所述两个12脉动阀组之间串联，所述12脉动阀组包括两个6脉动阀组；

第二测量单元，用于测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；

第三测量单元，用于测量所述两个12脉动阀组串联连接处的中点电压，计算获得所述低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的等效中性点的电压直流分量，所述电压直流分量是所述中点电压的四分之一；

计算单元，用于根据所述24次谐波分量电压幅值、所述相电压峰值与所述电压直流分量之和，获得换流器桥间过电压。

7.根据权利要求6所述的换流器桥间过电压的测量系统，其特征在于，所述第二测量单元，用于测量所述双12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压幅值；其中，所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-三角型的接线方式；将所述相电压幅值等效转换成所述低端6脉动阀组的换流变压器为星型-星型的接线方式下的相电压峰值。

8.根据权利要求7所述的换流器桥间过电压的测量系统，其特征在于，所述中性母线的电流值、所述中点电压和/或所述相电压幅值是通过录波软件测量的。

9.根据权利要求6至8中任意一项所述的换流器桥间过电压的测量系统，其特征在于，所述第一测量单元中，根据以下公式计算所述24次谐波分量电压幅值：

U_{f_24}＝wL*I₂₄＝2πf_nL*I₂₄；

其中，U_{f_24}是所述24次谐波分量电压幅值，I₂₄是所述中性母线的电流的24次谐波分量电流幅值，f_n是所述I₂₄的频率，w是所述频率f_n对应的角速度，L是所述单个12脉动阀组的换流变压器和所述平波电抗器两者的总电感值。

10.一种换流器桥间过电压的测量系统，其特征在于，包括以下单元：

第一测量单元，用于测量换流器的中性母线的电流值，分解得到24次谐波分量电流幅值，并根据单12脉动阀组的换流变压器和所述中性母线上的平波电抗器两者的总电感值、所述24次谐波分量电流幅值，计算获得单12脉动阀组上的24次谐波分量电压幅值；其中，所述单12脉动阀组的两端各通过所述中性母线串联一个所述平波电抗器，所述单12脉动阀组包括两个6脉动阀组；

第二测量单元，用于测量所述单12脉动阀组中当前运行的低端6脉动阀组的换流变压器阀侧的相电压峰值；

计算单元，用于根据所述24次谐波分量电压幅值与所述相电压峰值之和，获得换流器桥间过电压。