CN105823980A - 静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法及装置 - Google Patents

静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法及装置，方法步骤包括：初始化检测电路检测获取小负载电压<i>U</i>1以及调压器的副边输出的同步基准电压<i>U</i>0；根据被检测晶闸管阀组的触发角范围初始化生成待测触发角集合，分别根据当前触发角<i>α</i>和实际触发角<i>β</i>的差值判断待测触发角集合中不同当前触发角<i>α</i>下被检测晶闸管阀组的控制性能符合要求，如果所有当前触发角<i>α</i>下均符合要求则判定被检测晶闸管阀组控制性能符合要求；装置包括试验电源、调压器、小负载和模拟量记录模块和检测判断模块。本发明具有易于实施、适用于运行现场环境、成本低的优点。

Description

静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法及装置
技术领域
本发明涉及电气工程领域，具体涉及一种静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法及装置。
背景技术
静止无功补偿器（SVC）已经发展成为很成熟的FACTS装置，其被广泛应用于现代电力系统的发、输、配电各个环节。是作为目前技术最为先进的无功补偿装置之一，静止同步无功补偿器不再采用大容量的电容器、电感器来产生所需无功功率，而是通过电力电子器件的高频开关实现对无功补偿技术质的飞跃，特别适用于中高压电力系统中的动态无功补偿。作为一种没有旋转部件，快速、平滑可控的动态无功功率补偿装置，静止无功补偿器是将可控的电抗器和电力电容器并联使用。其中电容器可发出无功功率，可控电抗器可吸收无功功率。通过对电抗器进行调节，可以使整个装置平滑地从发出无功功率改变到吸收无功功率，并且响应快速。
在静止无功补偿器寿命周期中，不可避免需要对其核心部分晶闸管控制支路的晶闸管控制性能开展现场检测。因此，需要一种适用于SVC运行现场环境的简单、有效的检测装置及方法。现有的针对静止无功补偿器（SVC）的检测方法较多，但一般只适用于实验室环境，如申请号为CN200510102658.4的专利公开的基于多模光纤的静止无功补偿器用光电触发与检测系统；再如申请号为CN201310495202.3的专利公开的一种风电场静止无功补偿器的参数检测方法及系统；这些检测装置和方法均过于复杂繁琐，检测环境与场地要求较高，不适用于SVC运行现场环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种易于实施、适用于运行现场环境、成本低的静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法，步骤包括：
1）将静止无功补偿器中的被检测晶闸管阀组和小负载、调压器的副边依次串联形成回路，将所述调压器的原边和试验电源相连，且所述调压器的副边为静止无功补偿器的控制系统提供同步基准电压U 0；通过所述试验电源为被检测晶闸管阀组和小负载供电，检测获取小负载电压U 1以及调压器的副边输出的同步基准电压U 0；根据被检测晶闸管阀组的触发角范围初始化生成待测触发角集合；
2）从待测触发角集合中遍历选择的当前触发角α，在静止无功补偿器的控制系统中设定触发角为当前触发角α；
3）读取同步基准电压U 0的过零点与其后最近时刻小负载电压U 1突变点之间的时间差t，根据β=t/T*180计算被检测晶闸管阀组的实际触发角β，其中t表示同步基准电压U 0的过零点与其后最近时刻小负载电压U 1突变点之间的时间差，T为10ms，*表示相乘；
4）计算被检测晶闸管阀组的设定触发角α、实际触发角β之间的触发角差值，判断所述触发角差值是否小于预设阈值，如果小于预设阈值则判定当前触发角α下被检测晶闸管阀组的控制性能符合要求，否则判定当前触发角α下被检测晶闸管阀组的控制性能不符合要求；
5）判断待测触发角集合是否遍历完毕，如果遍历完毕，则跳转执行步骤6），否则跳转执行步骤2）；
6）判断是否所有当前触发角α下被检测晶闸管阀组的控制性能均符合要求，如果所有当前触发角α下被检测晶闸管阀组的控制性能均符合要求，则判定被检测晶闸管阀组的控制性能符合要求；否则判定被检测晶闸管阀组的控制性能不符合要求。
本发明提供一种静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测装置，包括试验电源、调压器、小负载和模拟量记录模块和检测判断模块，所述试验电源的输出端和调压器的原边相连，所述调压器的副边、小负载和静止无功补偿器中的被检测晶闸管阀组依次串联形成回路，所述调压器的副边和和静止无功补偿器的控制系统同步基准电压输入端相连，所述模拟量记录模块的输入端分别和调压器的副边、小负载的两端相连，所述模拟量记录模块的输出端和检测判断模块相连。
优选地，所述试验电源为50Hz三相交流电源。
优选地，所述调压器为可变变比调压器。
优选地，所述小负载包括至少一个电抗或电阻。
优选地，所述电阻为现场试验电阻，所述现场试验电阻为单个电阻器或者两个以上的电阻器串联组成，所述电阻器为可变电阻或者固定阻值电阻。
优选地，所述模拟量记录模块为至少具有两路电压测量通道的便携式录波仪或示波器。
本发明静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法基于所述试验电源为被检测晶闸管阀组和小负载供电，检测获取小负载电压U 1以及调压器的副边输出的同步基准电压U 0来确定同步基准电压U 0的过零点与其后最近时刻小负载电压U 1突变点之间的时间差t；根据时间差t计算被检测晶闸管阀组的实际触发角β，基于设定触发角α、实际触发角β之间的触发角差值判断被检测晶闸管阀组的控制性能是否符合要求，能够实现对静止无功补偿器检测的实施、简捷、有效的检测，能够完全满足运行现场环境下静止无功补偿器晶闸管控制性能的检测，主要具有下述优点：
1、更适用于运行现场环境。试验电源可选用运行现场380V试验电源，无需外接试验电源；调压器、小负载等部件可选用常见的现场试验器件或仪器，适应运行现场环境。
2、器件或设备（如试验电源、调压器、小负载和检测获取小负载电压U 1以及调压器的副边输出的同步基准电压U 0的模拟量记录模块）获取方便。试验电源可选用运行现场380V试验电源，无需外接试验电源；调压器、小负载、检测获取小负载电压U 1以及调压器的副边输出的同步基准电压U 0的模拟量记录模块均可所常见的试验器件或仪器，上述设备均为市场成熟设备，性能参数不苛刻，无需特制，获取更加方便。
3、接线简单。测试过程中只需解开待检测的静止无功补偿器晶闸管支路阀组与电抗器之间的一次连线，无需拆开阀组，也无需更改控制系统程序。
4、当选用运行现场已具备的或常见的无需特制的现场试验器件或仪器作为本发明所述的现场检测装置时，可大幅度降低成本；若所选用的现场试验器件或仪器可通用于其他其它现场检测、试验时，成本最低，也更方便。这也是本发明的关键点之一。
本发明静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测装置为本发明静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法对应的装置，同样也具有本发明静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法的前述优点，在此不再赘述。
附图说明
图1为被检测静止无功补偿器（现有技术）的系统结构示意图。
图2为本发明实施例方法的基本流程示意图。
图3为本发明实施例中计算晶闸管组实际触发角的原理示意图。
图4为本发明实施例装置的基本结构示意图。
具体实施方式
下文将以图1所示静止无功补偿器为例，对本发明静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法及装置进行进一步说明，参见图1，该静止无功补偿器包括分别并联连接在电力线路的母线上的三相晶闸管控制支路，每相晶闸管控制支路有24个晶闸管阀组（图1中简称为阀组），静止无功补偿器的控制系统分别与各个晶闸管阀组的控制端相连，用于控制三相晶闸管控制支路进行无功补偿。晶闸管控制支路中各个晶闸管的设计导通角为120°~165°，根据设计要求，导通角误差应小于2°。
如图2所示，本实施例静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法的步骤包括：
1）将静止无功补偿器中的被检测晶闸管阀组和小负载、调压器的副边依次串联形成回路，将所述调压器的原边和试验电源相连，且所述调压器的副边为静止无功补偿器的控制系统提供同步基准电压U 0；通过所述试验电源为被检测晶闸管阀组和小负载供电，检测获取小负载电压U 1以及调压器的副边输出的同步基准电压U 0；根据被检测晶闸管阀组的触发角范围(单位:度)初始化生成待测触发角集合；
2）从待测触发角集合中遍历选择的当前触发角α，在静止无功补偿器的控制系统中设定触发角为当前触发角α；
3）读取同步基准电压U 0的过零点与其后最近时刻小负载电压U 1突变点之间的时间差t，根据β=t/T*180计算被检测晶闸管阀组的实际触发角β(单位:度)，其中t表示同步基准电压U 0的过零点与其后最近时刻小负载电压U 1突变点之间的时间差，T为10ms，*表示相乘；详见图3，读取时间差t时，小负载电压U 1突变点可以是突增也可以是突减；
4）计算被检测晶闸管阀组的设定触发角α、实际触发角β之间的触发角差值，判断所述触发角差值是否小于预设阈值，如果小于预设阈值则判定当前触发角α下被检测晶闸管阀组的控制性能符合要求，否则判定当前触发角α下被检测晶闸管阀组的控制性能不符合要求；
5）判断待测触发角集合是否遍历完毕，如果遍历完毕，则跳转执行步骤6），否则跳转执行步骤2）；
6）判断是否所有当前触发角α下被检测晶闸管阀组的控制性能均符合要求，如果所有当前触发角α下被检测晶闸管阀组的控制性能均符合要求，则判定被检测晶闸管阀组的控制性能符合要求；否则判定被检测晶闸管阀组的控制性能不符合要求。
本实施例中，晶闸管设计导通角为120°~165°，根据设计要求导通角误差应小于2°，确定的待测触发角集合具体包括120°和140°，预设阈值为2°。分别采用本实施例方法对静止无功补偿器中的被检测晶闸管阀组A#1、B#1和C#1进行了检测，最终得到结果如下：被检测晶闸管阀组A#1：在当前触发角α为120°的情况下，时间差t=6.7ms，实际触发角β=120.6°，其触发角差值为0.6°；在当前触发角α为140°的情况下，时间差t=7.8ms，实际触发角β=140.4°，其触发角差值为0.4°。两个触发角差值均小于预设阈值2°，因此所有当前触发角α下被检测晶闸管阀组A#1的控制性能均符合要求，判定被检测晶闸管阀组A#1的控制性能符合要求。被检测晶闸管阀组B#1：在当前触发角α为120°的情况下，时间差t=6.6ms，实际触发角β=118.8°，其触发角差值为1.2°；在当前触发角α为140°的情况下，时间差t=7.7ms，实际触发角β=138.6°，其触发角差值为1.4°。两个触发角差值均小于预设阈值2°，因此所有当前触发角α下被检测晶闸管阀组B#1的控制性能均符合要求，判定被检测晶闸管阀组B#1的控制性能符合要求。被检测晶闸管阀组C#1：在当前触发角α为120°的情况下，时间差t=6.8ms，实际触发角β=122.4°，其触发角差值为2.4°；在当前触发角α为140°的情况下，时间差t=7.9ms，实际触发角β=142.2°，其触发角差值为2.2°。两个触发角差值均大于预设阈值2°，因此所有当前触发角α下被检测晶闸管阀组C#1的控制性能均不符合要求，判定被检测晶闸管阀组C#1的控制性能不符合要求。按照上述检测步骤，依次对其他晶闸管阀组逐对开展现场检测，并依据上述判定原则，做出结论。
如图4所示，本实施例静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测装置包括试验电源1、调压器2、小负载3和模拟量记录模块4和检测判断模块5，试验电源1的输出端和调压器2的原边相连，调压器2的副边、小负载3和静止无功补偿器中的被检测晶闸管阀组依次串联形成回路，调压器2的副边和和静止无功补偿器的控制系统同步基准电压输入端相连，模拟量记录模块4的输入端分别和调压器2的副边、小负载3的两端相连，模拟量记录模块4的输出端和检测判断模块5相连。试验电源1为本实施例静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测装置提供电源；调压器2原边与试验电源1输出的交流电源相连；调压器2副边为待检测的静止无功补偿器中的被检测晶闸管阀组提供检测电源，并同时为待检测的静止无功补偿器控制系统提供同步基准电压；小负载3作为待检测的静止无功补偿器晶闸管控制的虚拟负载，并用于防止检测回路电流过大，模拟量记录模块4用于采集待检测的静止无功补偿器控制系统同步基准电压和小负载两端电压，检测判断模块5则用于根据模拟量记录模块4采集的数据，执行本实施例静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法的前述步骤4）～7），该静止无功补偿器的现场检测装置及其方法易于实施，尤其适用于运行现场环境，成本低。
本实施例中，试验电源1为50Hz三相交流电源，具体为380V电源，可输出功率不小于200W（单相）。
本实施例中，调压器2为可变变比调压器，变比可根据试验电源选定调整至380:100，原边输入380V电压，副边输出电压为100V，容量不小于600W。
小负载3可以根据需要采用至少一个电抗或电阻。本实施例中，小负载3具体采用三个串联的电阻，每个阻抗值50-90Ω（50Hz），最大持续电流不低于2A，最大电压不低于100V（50Hz）。本实施例中，电阻为现场试验电阻，现场试验电阻为单个电阻器或者两个以上的电阻器串联组成，电阻器为可变电阻或者固定阻值电阻。
本实施例中，模拟量记录模块4为至少具有两路电压测量通道的便携式录波仪或示波器，采样周期应小于1ms。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测方法，其特征在于步骤包括：
1）将静止无功补偿器中的被检测晶闸管阀组和小负载、调压器的副边依次串联形成回路，将所述调压器的原边和试验电源相连，且所述调压器的副边为静止无功补偿器的控制系统提供同步基准电压U 0；通过所述试验电源为被检测晶闸管阀组和小负载供电，检测获取小负载电压U 1以及调压器的副边输出的同步基准电压U 0；根据被检测晶闸管阀组的触发角范围初始化生成待测触发角集合；
2）从待测触发角集合中遍历选择的当前触发角α，在静止无功补偿器的控制系统中设定触发角为当前触发角α；
3）读取同步基准电压U 0的过零点与其后最近时刻小负载电压U 1突变点之间的时间差t，根据β=t/T*180计算被检测晶闸管阀组的实际触发角β，其中t表示同步基准电压U 0的过零点与其后最近时刻小负载电压U 1突变点之间的时间差，T为10ms，*表示相乘；
4）计算被检测晶闸管阀组的设定触发角α、实际触发角β之间的触发角差值，判断所述触发角差值是否小于预设阈值，如果小于预设阈值则判定当前触发角α下被检测晶闸管阀组的控制性能符合要求，否则判定当前触发角α下被检测晶闸管阀组的控制性能不符合要求；
5）判断待测触发角集合是否遍历完毕，如果遍历完毕，则跳转执行步骤6），否则跳转执行步骤2）；
6）判断是否所有当前触发角α下被检测晶闸管阀组的控制性能均符合要求，如果所有当前触发角α下被检测晶闸管阀组的控制性能均符合要求，则判定被检测晶闸管阀组的控制性能符合要求；否则判定被检测晶闸管阀组的控制性能不符合要求。
2.一种静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测装置，其特征在于：包括试验电源（1）、调压器（2）、小负载（3）和模拟量记录模块（4）和检测判断模块（5），所述试验电源（1）的输出端和调压器（2）的原边相连，所述调压器（2）的副边、小负载（3）和静止无功补偿器中的被检测晶闸管阀组依次串联形成回路，所述调压器（2）的副边和和静止无功补偿器的控制系统同步基准电压输入端相连，所述模拟量记录模块（4）的输入端分别和调压器（2）的副边、小负载（3）的两端相连，所述模拟量记录模块（4）的输出端和检测判断模块（5）相连。
3.根据权利要求2所述的静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测装置，其特征在于，所述试验电源（1）为50Hz三相交流电源。
4.根据权利要求2所述的静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测装置，其特征在于，所述调压器（2）为可变变比调压器。
5.根据权利要求2所述的静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测装置，其特征在于，所述小负载（3）包括至少一个电抗或电阻。
6.根据权利要求5所述的静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测装置，其特征在于，所述电阻为现场试验电阻，所述现场试验电阻为单个电阻器或者两个以上的电阻器串联组成，所述电阻器为可变电阻或者固定阻值电阻。
7.根据权利要求2所述的静止无功补偿器晶闸管阀组控制性能现场检测装置，其特征在于，所述模拟量记录模块（4）为至少具有两路电压测量通道的便携式录波仪或示波器。
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