CN106872789B - 一种换流变压器的谐波损耗测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种换流变压器的谐波损耗测量装置，所述装置包括：电源模块、控制模块、数据采集模块和试品模块；所述电源模块分别与控制模块、试品模块和数据采集模块相连；所述数据采集模块分别与试品模块和控制模块相连。本发明提供的谐波损耗测量装置可以实现换流变压器基波和各次谐波下损耗、等效阻抗以及总损耗的测试，测试数据全面，操作方便，精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量装置，具体涉及一种换流变压器的谐波损耗测量装置。
背景技术
特高压换流变压器在进行出厂试验时，需进行负载损耗的测量，测量的标准是依据IEC 61378-2-2001《Converter Transformer Part2：Transformers for HVDCapplications》制定，根据实际使用情况，该标准中关于换流变压器负载损耗的计算有如下问题：
(1)换流变变压器电流和频率的负载损耗计算的规定在IEC 61378-2中已经明确标明是直接参照IEC 61378-1中的内容，而IEC 61378-1是适用于工业用换流变压器，而非高压直流换流变压器。
(2)IEC61378-2中规定的测量方法法对损耗各部分频率特性的规定，国内外不同的试验测量结果差异较大，关于结构件杂散损耗与频率的0.8次方成正比，国外不同学者提出了0.9、1、1.4、1.5等不同的结果且全部基于电力系统换流变压器，而非IEC61378-1中的工业用换流变压器。且随着直流高压、特高压工程的不断进展，在换流变压器容量、结构设计等诸多方面均与之前产生了较大的不同，由于换流变压器损耗占整个换流站损耗的比重较大，对设备的稳定运行有较大影响，而目前不同的测量和计算方法得出的损耗差异较大。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种换流变压器的谐波损耗测量装置，通过变频电源向被试换流变压器施加谐波测试电流，测量并计算被试换流变压器的各次谐波损耗、各次谐波效阻抗以及总损耗，操作简单，经济实用。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种换流变压器的谐波损耗测量装置，所述装置包括：电源模块、控制模块、数据采集模块和试品模块；所述电源模块分别与试品模块和数据采集模块连接以供电；所述控制模块接收所述数据采集模块的信息并控制所述电源模块中的三相电源试品模块；所述数据采集模块采集电源模块和试品模块输出的信号。
所述电源模块包括依次相连的三相电源、变频电源、低压侧无功补偿装置、励磁变压器和高压侧无功补偿装置。
所述试品模块设置有换流变压器，所述换流变压器与高压侧无功补偿装置相连。
所述数据采集模块包括：互感器和功率分析仪，所述互感器分别与高压侧无功补偿装置、换流变压器、功率分析仪相连。
所述互感器采集电压信号和电流信号。
所述控制模块包括：PLC和工控机；所述PLC分别与三相电源和工控机相连，所述工控机与功率分析仪相连。
所述工控机为工业便携计算机，所述PLC采用可编程控制器。
谐波损耗测量的方法包括以下步骤：
(1)变频电源输入端合闸，开始充电，充电完成后，允许变频电源输出；
(2)设定变频电源输出电压、电流以及频率，开始输出，升压；
(3)输出电压、电流达到设定值后，开始测量，采集换流变压器电压、电流信号；
(4)工控机接收采集的电压信号及电流信号，计算换流变压器在该次谐波下的损耗以及等效阻抗；
(5)重复(1)～(4)，完成50Hz～2500Hz内各次谐波下换流变压器的损耗和等效阻抗；
(6)计算各次谐波下的损耗，并绘制谐波损耗曲线。
所述变频电源输出为50Hz或50Hz与1000～2500Hz叠加的谐波测试电流。
与最接近的现有技术比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的变频电源可输出50Hz以及50Hz和100～2500Hz叠加的谐波测试电流，可以输出预设的谐波电流，可直接测试换流变压器在各次谐波下的损耗，可获得更准确的损耗数据；
(2)工控机同时接收所述数据采集模块采集的试验数据及各模块运行时的电气量，在完成控制、保护功能的同时，可根据实测数据进行计算分析，得到被试换流变压器各次谐波损耗、等效阻抗以及总损耗，方便绘制谐波损耗曲线。
附图说明
图1是本发明测试装置的结构框图；
图2是本发明试装置测量单次谐波损耗的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
根据图1所示为本发明提供的换流变压器谐波损耗测量装置的结构框图，所述测试装置包括电源模块、控制模块、数据采集模块和背时品模块；电源模块由380V的三相电源直接供电，经变频电源和励磁变压器后输出50Hz或50Hz与1000～2500Hz(2～50次)叠加的谐波测试电流，施加到被试换流变压器上，数据采集模块采集待测电气参数并传输到控制模块，控制模块实现系统运行控制、保护及数据分析计算。
所述电源模块采用380V的三相电源供电，变频电源输出电压0～400V、50Hz以及50Hz与各次谐波叠加的测试电流，经过低压侧无功补偿装置后，通过励磁变压器升压并经高压侧无功补偿装置后，产生用于测量换流变压器损耗的电压和电流。
所述数据采集模块包括高频电压互感器、高频电流互感器和功率分析仪，采集模块采集试验数据并传输给控制模块。
所述控制模块包括PLC和工控机，工控机负责接收采集模块采集的试验数据，进行计算分析并显示测量结果，此外工控机可接收电源模块中变频电源的运行参数，判断电源模块的工作状态，并可发出控制指令，传输给PLC，由PLC控制变频电源输出给定的电压、电流。
380V的三相电源输入变频电源，变频电源经整流后，控制逆变器输出指定频率的电压、电流波形，经由励磁变压器升压，由于被试换流变压器近似为纯感性负载，在进行空载损耗试验时，为减少变频电源的容量，在励磁变压器低压侧和高压侧均并联无功补偿装置，励磁变压器经补偿后向被试换流变压器施加指定的谐波电流。高频电流互感器的一次侧接入励磁变压器高压输出侧，测量流过被试换流变压器的电流，高频电压互感器一次侧并接入测试回路，测量被试换流变压器的电压，高频电压互感器和电流互感器的二次侧均接入功率分析仪，有功率分析仪测量损耗功率。
根据图2所示为本发明所提供测试装置在测量换流变压器单次谐波损耗时的工作流程图。开始测试时，变频电源的输入端合闸，变频电源开始充电，充电完成后，变频电源输出端合闸，然后通过工控机设定输出电压、电流以及输出电流的频率，设定完成后允许变频电源输出，当输出电压、电流达到设定值后，测量模块测量输出电压、电流，并由此计算该次谐波频率下的损耗以及换流变压器的等效阻抗，完成测试后，变频电源输出回零，结束单次谐波损耗的测量。
需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。
Claims (5)
1.一种换流变压器的谐波损耗测量装置，其特征在于：所述装置包括：电源模块、控制模块、数据采集模块和试品模块；所述电源模块分别与试品模块和数据采集模块连接以供电；所述控制模块接收所述数据采集模块的信息并控制所述电源模块中的三相电源试品模块；所述数据采集模块采集电源模块和试品模块输出的信号；
所述控制模块包括：PLC和工控机；所述PLC分别与三相电源和工控机相连，所述工控机与功率分析仪相连；
所述工控机为工业便携计算机，所述PLC采用可编程控制器；
谐波损耗测量的方法包括以下步骤：
(1)变频电源输入端合闸，开始充电，充电完成后，允许变频电源输出；
(2)设定变频电源输出电压、电流以及频率，开始输出，升压；
(3)输出电压、电流达到设定值后，开始测量，采集换流变压器电压、电流信号；
(4)工控机接收采集的电压信号及电流信号，计算换流变压器在该次谐波下的损耗以及等效阻抗；
(5)重复(1)～(4)，完成50Hz～2500Hz内各次谐波下换流变压器的损耗和等效阻抗；
(6)计算各次谐波下的损耗，并绘制谐波损耗曲线；
所述数据采集模块包括：互感器和功率分析仪，所述互感器分别与高压侧无功补偿装置、换流变压器、功率分析仪相连。
2.根据权利要求1所述的谐波损耗测量装置，其特征在于：所述电源模块包括依次相连的三相电源、变频电源、低压侧无功补偿装置、励磁变压器和高压侧无功补偿装置。
3.根据权利要求1所述的谐波损耗测量装置，其特征在于：所述试品模块设置有换流变压器，所述换流变压器与高压侧无功补偿装置相连。
4.根据权利要求1所述的谐波损耗测量装置，其特征在于：所述互感器采集电压信号和电流信号。
5.根据权利要求1或2所述的谐波损耗测量装置，其特征在于：所述变频电源输出为50Hz或50Hz与1000～2500Hz叠加的谐波测试电流。
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