CN107664745A - 一种直流断路器试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流断路器试验设备，包括：控制显示系统、第一充电电源、储能电容器及测量系统，储能电容器与待测直流断路器试品并联，控制显示系统控制第一充电电源为储能电容器充电至一预设电压值；控制显示系统向试品发送触发信号；储能电容器向试品放电；测量系统测量试品的分断电流和分断电压；控制显示系统根据试品的内部电压、分断电流及分断电压对试品的电流分断能力、暂态电压耐受能力以及电压均衡特性进行检测。本发明提供的设备能够对混合式直流断路器的半导体模块电流分断能力、电压耐受能力和模块内部电压均衡特性进行试验校核，是检验直流断路器设计的重要设备，该设备构成难度较低，实现方法简单易行，操作方便。

Description

一种直流断路器试验设备

技术领域

本发明涉及直流输电领域，尤其涉及一种直流断路器试验设备。

背景技术

直流断路器是构建直流电网的关键设备，对于直流故障的快速处理和隔离，直流换流站的投入和切除，具有重要的作用。直流断路器的主流技术路线为由超高速机械开关和半导体组件构成的混合式技术方案，在直流断路器开断过程中，由于需要同时关断毫秒级变化的暂态故障电流，承受较高的di/dt，同时关断过程中，会产生较高的暂态分断电压，该分断电流和电压对于半导体组件的耐受能力和性能具有极高的要求。

由于高电压等级的直流断路器是由多级模块和子模块构成，在直流断路器进行型式试验和现场试验之前，若不对每个模块进行试验和考核，将会由于模块的电流分断能力、电压耐受能力不足和模块均压特性等因素造成模块的大面积损坏，造成极大的经济损失。但是目前国内外尚没有针对混合式直流断路器半导体模块的试验方法。

发明内容

因此，本发明提供一种直流断路器试验设备，从而实现对直流断路器每个模块进行试验和检测。

本发明提供的一种直流断路器试验设备，包括：控制显示系统、第一充电电源、储能电容器及测量系统，其中，所述储能电容器与待测直流断路器试品并联，所述控制显示系统控制所述第一充电电源为所述储能电容器充电至一预设电压值；所述控制显示系统向所述待测直流断路器试品发送触发信号；所述储能电容器向所述待测直流断路器试品放电；所述测量系统测量所述待测直流断路器试品的分断电流和分断电压；所述控制显示系统根据所述待测直流断路器试品的内部电压、所述分断电流及分断电压对所述待测直流断路器模块的电流分断能力、暂态电压耐受能力以及电压均衡特性进行检测。

进一步地，所述控制显示系统根据所述待测直流断路器试品的内部电压、所述分断电流及分段电压对所述待测直流断路器模块的电流分断能力、暂态电压耐受能力以及电压均衡特性进行检测，具体包括：所述控制显示系统根据所述分断电流及分段电压测量所述待测直流断路器试品分断过程中的峰值电流、分断时间和暂态分断电压；测量所述待测直流断路器试品的内部电压，通过计算所述电压的偏差，判断电压均衡特性是否满足预设要求。

优选地，所述的直流断路器试验设备，还包括：第二充电电源，所述第二充电电源给待测直流断路器试品供电。

优选地，所述控制显示系统还用于显示所述待测直流断路器试品的性能曲线。

进一步地，所述测量系统包括测量电流互感器和分压器，其中，所述测量电流互感器用于测量所述待测直流断路器试品的分断电流；所述分压器用于测量所述待测直流断路器试品的分断电压。

优选地，所述的直流断路器试验设备，还包括：晶闸管，与所述控制显示系统连接；电抗器，连接于所述储能电容器的一端与所述待测直流断路器试品的一端之间，所述电抗器与所述待测直流断路器试品、晶闸管以及测量电流互感器串联连接的支路与所述储能电容器并联连接。

优选地，所述的直流断路器试验设备，还包括：充电限流保护电阻和充电开关以及放电限流保护电阻和放电开关；所述充电限流保护电阻和充电开关串联连接于所述第一充电电源与所述储能电容器之间；所述放电限流保护电阻与放电开关串联连接的支路与所述储能电容器并联。

优选地，所述直流断路器试品为混合式直流断路器。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的一种直流断路器试验设备，能够对混合式直流断路器的半导体模块电流分断能力、电压耐受能力和模块内部电压均衡特性进行试验校核，是检验直流断路器设计的重要设备，该设备构成难度较低，实现方法简单易行，操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种直流断路器试验设备的一个具体示例的组成图；

图2为本发明实施例中直流断路器模块试验分断电流、分断时间和暂态分断电压示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供一种直流断路器试验设备，包括：控制显示系统1、第一充电电源2、储能电容器C及测量系统4，其中，储能电容器C与待测直流断路器试品5并联，向待测直流断路器试品5放电；控制显示系统1控制第一充电电源2为储能电容器C充电至一预设电压值；控制显示系统1向待测直流断路器试品5发送触发信号。本发明实施例中，第一充电电源2可以为直流充电电源，由380V的交流电源(AC)3经过直流充电整流器8变换为直流电源。上述的测量系统4测量待测直流断路器试品5的分断电流和分断电压。具体地，测量系统4包括测量电流互感器CT和分压器6，其中，测量电流互感器CT用于测量待测直流断路器试品5的分断电流；分压器6用于测量待测直流断路器试品5的分断电压。

在一较佳实施例中，控制显示系统1根据待测直流断路器试品5的内部电压、分断电流及分断电压对待测直流断路器5的电流分断能力、暂态电压耐受能力以及电压均衡特性进行检测。

具体地，控制显示系统1主要执行以下过程：

控制显示系统1根据分断电流及分断电压测量待测直流断路器试品5分断过程中的峰值电流、分断时间和暂态分断电压。

控制显示系统1测量所述待测直流断路器试品5的内部电压，通过计算所述电压的偏差，判断电压均衡特性是否满足预设要求。本发明实施例中，通过测量待测直流断路器试品5的电流分断水平、分断时间，直流暂态电压，判断分断过程中这些参数是否满足技术规范的要求，同时通过测量计算待测直流断路器试品5内部之间的电压偏差，以判断其电压均衡特性是否满足技术规范要求。

在一实施例中，本发明实施例中的直流断路器试验设备还包括：第二充电电源7，给待测直流断路器试品供电。在实际应用中，第二充电电源7为供能系统，确保待测直流断路器试品能够可靠带电工作。

在一实施例中，本发明实施例中的直流断路器试验设备还包括：晶闸管T及电抗器L，晶闸管T与控制显示系统1连接，电抗器L连接于储能电容器C的一端与待测直流断路器试品5的一端之间，电抗器L与待测直流断路器试品5、晶闸管T以及测量电流互感器CT串联连接的支路与储能电容器C并联连接。

在一较佳实施例中，待测直流断路器试品5为混合式直流断路器。

在一实施例中，本发明实施例中的直流断路器试验设备还包括：充电限流保护电阻R1和充电开关K1以及放电限流保护电阻R2和放电开关K2。其中，充电限流保护电阻R1和充电开关K1串联连接于第一充电电源1与储能电容器C之间；放电限流保护电阻R2与放电开关K2串联连接的支路与储能电容器C并联。

在一较佳实施例中，如图1所示，可以将直流断路器试验设备划分为整流充电模块和储能放电模块，其中，整流充电模块包括：直流充电电源(第一充电电源2)、控制显示系统1、供能系统(第二充电电源7)、充电限流保护电阻R1、充电开关K1、放电限流保护电阻R2以及放电开关K2，储能放电模块包括：储能电容器C、电抗器L、待测断路器试品5、分压器6、晶闸管T、测量电流互感器CT及用于连接两个模块之间高压电气导线、供能系统电气连线、测量信号线等相关对外接口。

控制显示系统1能够对充电电压进行控制，对待测直流断路器试品5和晶闸管T进行控制。在试验过程中操作试验人员合上操作控制系统电源，待系统开机正常后，控制显示系统1自动检测“启动试品触发测试信号”的电压，此时并联在储能电容器C两端的放电开关K2始终应处于闭合位置，通过放电限流保护电阻R2将储能电容器C上的剩余电荷放电泄能，直到储能电容器3组上的电能完全释放为止。否则将发出操作安全报警提示，操作人员不得进行下面的操作步骤。操作试验人员在确定上述操作步骤完全正确无误的情况下，操作人员方可重新接线待测直流断路器试品5或撤出待测直流断路器试品5。操作试验人员在确定上述操作步骤完全正确无误的情况下，合上直流充电开关K1，此时放电开关K2处于断开状态，启动直流充电整流器8对储能电容器C进行恒流限制压充电，当“启动试品触发测试信号”的电压被充至预设值时，封锁触发脉冲信号及设定参数，禁止直流充电整流器8有电流输出，在确定直流充电整流器8无电流输出的情况下，断开直流充电开关K1。

接下来，控制显示系统1启动试品触发测试信号，同时监测待测直流断路器试品5的开通关断状态，然后，控制显示系统1触发晶闸管T，使得电流形成放电通路，通过L-C电路，电流逐渐上升，在电流达到最大时，控制显示系统1关断待测直流断路器试品5，如图2所示，得到待测直流断路器试品5的分断峰值电流，并在待测直流断路器试品5上产生分断暂态电压，使储能电容器C中储存的能量通过空芯电抗器L放电，待测直流断路器试品5的电流关断能力、暂态电压耐受能力和内部电压均衡等特性进行监测。因此通过该设备可以准确控制并测量断路器分断过程中峰值电流、分断时间和暂态分断电压，并且监测待测直流断路器试品5内部电压分布，计算电压均衡特性，判断其是否满足技术要求，并最终将待测直流断路器试品5暂态分断电压、峰值电流和分断时间显示在控制显示系统1，供试验人员分析。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种直流断路器试验设备，其特征在于，包括：控制显示系统、第一充电电源、储能电容器及测量系统，其中，

所述储能电容器与待测直流断路器试品并联，所述控制显示系统控制所述第一充电电源为所述储能电容器充电至一预设电压值；

所述控制显示系统向所述待测直流断路器试品发送触发信号；

所述储能电容器向所述待测直流断路器试品放电；

所述测量系统测量所述待测直流断路器试品的分断电流和分断电压；

所述控制显示系统根据所述待测直流断路器试品的内部电压、所述分断电流及分断电压对所述待测直流断路器模块的电流分断能力、暂态电压耐受能力以及电压均衡特性进行检测。

2.根据权利要求1所述的直流断路器试验设备，其特征在于，所述控制显示系统根据所述待测直流断路器试品的内部电压、所述分断电流及分段电压对所述待测直流断路器模块的电流分断能力、暂态电压耐受能力以及电压均衡特性进行检测，具体包括：

所述控制显示系统根据所述分断电流及分段电压测量所述待测直流断路器试品分断过程中的峰值电流、分断时间和暂态分断电压；

测量所述待测直流断路器试品的内部电压，通过计算所述电压的偏差，判断电压均衡特性是否满足预设要求。

3.根据权利要求1所述的直流断路器试验设备，其特征在于，还包括：第二充电电源，

所述第二充电电源给待测直流断路器试品供电。

4.根据权利要求1所述的直流断路器试验设备，其特征在于，所述控制显示系统还用于显示所述待测直流断路器试品的性能曲线。

5.根据权利要求1所述的直流断路器试验设备，其特征在于，所述测量系统包括测量电流互感器和分压器，其中，

所述测量电流互感器用于测量所述待测直流断路器试品的分断电流；

所述分压器用于测量所述待测直流断路器试品的分断电压。

6.根据权利要求5所述的直流断路器试验设备，其特征在于，还包括：

晶闸管，与所述控制显示系统连接；

电抗器，连接于所述储能电容器的一端与所述待测直流断路器试品的一端之间，所述电抗器与所述待测直流断路器试品、晶闸管以及测量电流互感器串联连接的支路与所述储能电容器并联连接。

7.根据权利要求1所述的直流断路器试验设备，其特征在于，还包括：充电限流保护电阻和充电开关以及放电限流保护电阻和放电开关；

所述充电限流保护电阻和充电开关串联连接于所述第一充电电源与所述储能电容器之间；所述放电限流保护电阻与放电开关串联连接的支路与所述储能电容器并联。

8.根据权利要求1-7任一所述的直流断路器试验设备，其特征在于，所述待测直流断路器试品为混合式直流断路器。