CN111025143A - 一种母线转换电流开合试验电路装置及其参数确定方法 - Google Patents

一种母线转换电流开合试验电路装置及其参数确定方法 Download PDF

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张然
肖培伟
文韬
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Abstract

本发明公开了一种母线转换电流开合试验电路装置及其参数确定方法，所述装置包括：温升变压器、调波电感以及TRV调节单元；温升变压器的一端接地，另一端与所述调波电感相连；调波电感的另一端与被试隔离开关的一端相连；被试隔离开关的另一端接地；TRV调节单元由调节电容以及调节电阻串联构成，TRV调节单元并联在所述被试隔离开关的两端；电流测量单元设置在被试隔离开关的接地端一侧，用于测量流经被试隔离开关的电流值；电压测量单元设置在远离被试隔离开关的接地端的另一侧，用于测量被试隔离开关两端的电压值；所述电路装置结构简单可靠性高，有利于研发期间GIS隔离开关开合模线电流转换试验的普及，节省GIS隔离开关试验研发周期。

Description

一种母线转换电流开合试验电路装置及其参数确定方法
技术领域
本发明涉及电力检测技术领域，更具体地，涉及一种母线转换电流开合试验电路及其参数确定方法。
背景技术
在变电站中，隔离开关的主要作用是隔离线路、建立隔离绝缘断口。但在诸如双母线环路变电站中，隔离开关除了以上基本功能外，还必须用来转换母线，这必然要开合母线转换电流，其转换电流值有时接近系统额定负荷电流。通常隔离开关的分合闸速度比较低，大多是慢动作的，本体内部一般不设灭弧装置，结构相对简单，故隔离开关开合电流时的燃弧时间比较长，特别是对GIS设备，其产生的电弧会使触头烧损，并产生金属飞溅物，造成绝缘子表面严重污秽，将直接影响GIS的内绝缘性能，威胁变电站的安全运行。因此在GIS隔离开关设计中，不仅要求具有较高的隔离绝缘断口能力，还需要一定的开合母线转换电流能力。
目前只有大容量试验站具备开合母线转换电流试验能力，但试验周期较长、灵活性不足，且开发阶段反复性试验不可避免，试验成本高，影响了隔离开关的开发进程及设计试验投入。
发明内容
为了解决背景技术存在的对于GIS隔离开关的开合母线转换电流试验，仅大容量试验站具备试验能力，使得开发阶段反复性试验成本高的问题，本发明提供了一种母线转换电流开合试验电路装置及其参数确定方法；所述方法通过电路仿真确定电路参数，所述电路基于温升变压器，通过调波电感以及TRV调节单元，生成GIS隔离开关母线转换电流开合试验环境；所述一种母线转换电流开合试验电路装置包括：
温升变压器、调波电感以及TRV调节单元；
所述温升变压器的一端接地，另一端与所述调波电感相连；
所述调波电感的另一端与被试隔离开关的一端相连；
所述被试隔离开关的另一端接地；
所述TRV调节单元由调节电容以及调节电阻串联构成，所述TRV调节单元并联在所述被试隔离开关的两端。
进一步的，所述装置还包括电流测量单元以及电压测量单元；
所述电流测量单元设置在所述被试隔离开关的接地端一侧，用于测量流经所述被试隔离开关的电流值；
所述电压测量单元设置在远离所述被试隔离开关的接地端的另一侧，用于测量所述被试隔离开关两端的电压值。
进一步的，所述装置还包括试验判断单元；
所述试验判断单元的输入端与所述电流测量单元的输出端以及所述电压测量单元的输出端相连；
所述试验判断单元用于将接收的被试隔离开关的电流值与预设的母线转换电流阈值进行比对，判断所述被试隔离开关在闭合时是否满足母线转换电流要求；
所述试验判断单元用于将接收的被试隔离开关的电压值与预设的母线转换电压阈值进行比对，判断所述被试隔离开关在闭合时是否满足母线转换电压要求。
进一步的，所述装置还包括电路仿真单元；
所述电路仿真单元用于对由所述温升变压器、调波电感以及TRV调节单元组成的电路进行仿真，根据预设电路设置要求，确定电路中各元件参数值。
一种如上所述的母线转换电流开合试验电路的参数确定方法，所述方法包括：
确定被试隔离开关额定母线转换电压以及额定母线转换电流；
获得所述温升变压器的负载侧直流电阻以及短路电感；
根据预设规则计算获得所述调波电感值；
构件所述母线转换电流开合试验电路的仿真模拟电路，并根据所述温升变压器的负载侧直流电阻以及短路电感以及调波电感值设置仿真模拟电路对应参数；
设置TRV调节单元的调节电阻以及调节电容的初始值，进行电路仿真模拟，若满足预设的瞬时恢复电压波形要求，则以该调节电阻以及调节电容作为TRV调节单元的参数；
若不满足所述预设的瞬时恢复电压波形要求，根据预设规则调节所述调节电阻以及调节电容，并再次进行仿真模拟，直至满足预设的瞬时恢复电压波形要求。
进一步的，所述根据预设规则计算获得所述调波电感值，包括：
根据所述被试隔离开关额定母线转换电压以及额定母线转换电流计算获得回路总电阻；
根据所述负载侧直流电阻、短路电感以及频率计算获得短路阻抗；
根据所述总电阻、短路阻抗以及频率，计算获得调波电感值。
进一步的，所述预设的瞬时恢复电压波形要求包括：
瞬态恢复电压TRV频率处于预设频率区间内，且预期振幅系数不小于预设振幅系数阈值。
进一步，若不满足所述预设的瞬时恢复电压波形要求，根据预设规则调节所述调节电阻以及调节电容，包括：
若所述频率低于预设频率区间的下限值，按预设频率调节幅度调低所述调节电容值；
若所述频率高于预设频率区间的上限值，按预设频率调节幅度调高所述调节电容值；
若所述振幅系数低于预设振幅系数阈值，按预设振幅调节幅度调低所述调节电阻值。
所述一种应用如上所述的母线转换电流开合试验电路进行开合试验的方法，所述方法包括：
将所述被测隔离开关置于安装在所述母线转换电流开合试验电路的对应位置；
闭合所述被测隔离开关；
通过电流测量单元测量获得流经所述被试隔离开关的电流值；
通过电压测量单元测量所述被试隔离开关两端的电压值；
通过试验判断单元判断所述被试隔离开关在闭合时是否满足母线转换电流要求以及母线转换电压要求。
本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种母线转换电流开合试验电路装置及其参数确定方法，所述电路装置基于温升变压器供能，通过调波电感以及TRV调节单元的配套搭建，满足252KV及以下GIS隔离开关母线转换试验的国标对电流、电压和瞬态回复电压的要求；所述电路装置结构简单可靠性高，有利于研发期间GIS隔离开关开合模线电流转换试验的普及，大大节省了GIS隔离开关试验研发周期。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明具体实施方式的一种母线转换电流开合试验电路装置的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式的母线转换电流开合试验电路参数确定方法的流程图；
图3为本发明具体实施方式的应用母线转换电流开合试验电路进行试验的方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为本发明具体实施方式的一种母线转换电流开合试验电路装置的结构示意图；如图1所示，所述电路装置包括：
温升变压器、调波电感以及TRV调节单元；
所述温升变压器的一端接地，另一端与所述调波电感相连；
所述调波电感的另一端与被试隔离开关的一端相连；
所述被试隔离开关的另一端接地；
所述TRV调节单元由调节电容以及调节电阻串联构成，所述TRV调节单元并联在所述被试隔离开关的两端。
具体的，所述温升变压器可以等效出直流电阻RT以及短路电感LT；
所述直流电阻RT可通过直流电阻测量方法对所述温升变压器测量获得；
所述短路电感LT可通过短路电感测量方法对所述温升变压器测量获得；
当所述隔离开关关段后，所述调波电感中的剩余能量通过TRV调节单元泄放；
所述温升变压器由工业用电AC380V±10％供电，功率为500kVA，输出电流0-15000A可调，输出电压≥30V。
进一步的，为了测量确定所述隔离开关是否满足所述母线转换开合试验的要求，所述电路装置还包括电流测量单元、电压测量单元以及试验判断单元；
所述电流测量单元设置在所述被试隔离开关的接地端一侧，用于测量流经所述被试隔离开关的电流值；本实施例中，所述电流测量单元为电流测量线圈，线圈变比为3000:1，最大测量电流为15000A，满足特高压下的转换电流测量需求；
所述电压测量单元设置在远离所述被试隔离开关的接地端的另一侧，用于测量所述被试隔离开关两端的电压值。
所述试验判断单元的输入端与所述电流测量单元的输出端以及所述电压测量单元的输出端相连；
所述试验判断单元用于将接收的被试隔离开关的电流值与预设的母线转换电流阈值进行比对，判断所述被试隔离开关在闭合时是否满足母线转换电流要求；
所述试验判断单元用于将接收的被试隔离开关的电压值与预设的母线转换电压阈值进行比对，判断所述被试隔离开关在闭合时是否满足母线转换电压要求。
进一步的，所述装置还包括电路仿真单元；所述电路仿真单元用于对由所述温升变压器、调波电感以及TRV调节单元组成的电路进行仿真，根据预设电路设置要求，确定电路中各元件参数值。
图2为本发明具体实施方式的母线转换电流开合试验电路参数确定方法的流程图；如图2所示，所述方法包括：
步骤210，确定被试隔离开关额定母线转换电压以及额定母线转换电流；
本实施例中，根据所需满足的特高压水平对应的GIS隔离开关母转试验的国标，确定被试隔离开关额定母线转换电压以及额定母线转换电流；
例如所述被测隔离开关额定母线转换电流IBT＝1600A，在126kV等级下额定母线转换电压UBT＝30V，在252kV等级下额定母线转换电压UBT＝100V。
步骤220，获得所述温升变压器的负载侧直流电阻以及短路电感；
所述温升变压器负责侧直流电阻以及短路电感，是指温升变压器等效出的直流电阻以及短路电感；
获得所述直流电阻以及短路电感可通过所述温升变压器铭牌的额定参数直接获得或计算获得，也可通过对所述温升变压器通过测量获得；
例如：可通过直流电阻测量方法对所述温升变压器测量获得直流电阻RT；通过短路电感测量方法对所述温升变压器测量获得所述短路电感LT；
步骤230，根据预设规则计算获得所述调波电感值；
具体的，通过预设规则计算的方法包括：
步骤231，根据所述被试隔离开关额定母线转换电压以及额定母线转换电流计算获得回路总电阻；
步骤232，根据所述负载侧直流电阻、短路电感以及频率计算获得短路阻抗；
步骤233，根据所述总电阻、短路阻抗以及频率，计算获得调波电感值。
以本实施例为例：
对于126kV电压等级下的试验，确定所述被试隔离开关额定母线转换电压30V，额定母线转换电流1600A；
计算获得总阻抗为Z＝UBT/IBT＝30V/1600A＝18.75mΩ；
通过测量，获得直流阻抗为RT＝0.12mΩ，短路电感LT＝＝0.0012mH；通过公式LT＝(ZT-RT)/ω，计算获得短路阻抗ZT＝0.4092mΩ；
那么调波电感可计算获得，即调波电感L＝(Z-ZT)/ω＝60μH。
步骤240，构件所述母线转换电流开合试验电路的仿真模拟电路，并根据所述温升变压器的负载侧直流电阻以及短路电感以及调波电感值设置仿真模拟电路对应参数；
本实施例中，所述构件的仿真模拟电路，是为了通过仿真获得TRV条件单元的参数，通过模拟实际的母线转换电流开合试验电路搭建仿真电路，并将对应的参数按照上述计算出来的实际参数设置。
步骤250，设置TRV调节单元的调节电阻以及调节电容的初始值，进行电路仿真模拟，若满足预设的瞬时恢复电压波形要求，则以该调节电阻以及调节电容作为TRV调节单元的参数；
所述调节电阻以及调节电容的初始值是预先设置的，本实施例中，设置TRV调节单元C＝1μF，R＝2Ω；
所述预设的瞬时恢复电压波形要求，要求所述波形为1-cos；并要求瞬态恢复电压TRV频率处于预设频率区间内，且预期振幅系数不小于预设振幅系数阈值。
本实施例中，设置的要求为瞬态恢复电压TRV频率不低于10kHz，预期振幅系数不小于1.5；
步骤260，若不满足所述预设的瞬时恢复电压波形要求，根据预设规则调节所述调节电阻以及调节电容，并再次进行仿真模拟，直至满足预设的瞬时恢复电压波形要求。
具体的，所述的调节指：
若所述频率低于预设频率区间的下限值，按预设频率调节幅度调低所述调节电容值；
若所述频率高于预设频率区间的上限值，按预设频率调节幅度调高所述调节电容值；
若所述振幅系数低于预设振幅系数阈值，按预设振幅调节幅度调低所述调节电阻值。
在根据上述方式调节后，再次进行仿真模拟，判断是否满足预设的瞬时恢复电压波形要求，若满足则获得可用的调节电阻以及调节电容；若不满足，则进一步按照上述方式调节，并进行新一轮模拟仿真，直至获得满足要求的结果。
图3为本发明具体实施方式的应用母线转换电流开合试验电路进行试验的方法的流程图；如图3所示，所述方法包括：
步骤310，将所述被测隔离开关置于安装在所述母线转换电流开合试验电路的对应位置；
步骤320，闭合所述被测隔离开关；
步骤330，通过电流测量单元测量获得流经所述被试隔离开关的电流值；
步骤340，通过电压测量单元测量所述被试隔离开关两端的电压值；
步骤350，通过试验判断单元判断所述被试隔离开关在闭合时是否满足母线转换电流要求以及母线转换电压要求。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种母线转换电流开合试验电路装置，所述装置包括：温升变压器、调波电感以及TRV调节单元；
所述温升变压器的一端接地，另一端与所述调波电感相连；
所述调波电感的另一端与被试隔离开关的一端相连；
所述被试隔离开关的另一端接地；
所述TRV调节单元由调节电容以及调节电阻串联构成，所述TRV调节单元并联在所述被试隔离开关的两端。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于：所述装置还包括电流测量单元以及电压测量单元；
所述电流测量单元设置在所述被试隔离开关的接地端一侧，用于测量流经所述被试隔离开关的电流值；
所述电压测量单元设置在远离所述被试隔离开关的接地端的另一侧，用于测量所述被试隔离开关两端的电压值。
3.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于：所述装置还包括试验判断单元；
所述试验判断单元的输入端与所述电流测量单元的输出端以及所述电压测量单元的输出端相连；
所述试验判断单元用于将接收的被试隔离开关的电流值与预设的母线转换电流阈值进行比对，判断所述被试隔离开关在闭合时是否满足母线转换电流要求；
所述试验判断单元用于将接收的被试隔离开关的电压值与预设的母线转换电压阈值进行比对，判断所述被试隔离开关在闭合时是否满足母线转换电压要求。
4.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于：所述装置还包括电路仿真单元；
所述电路仿真单元用于对由所述温升变压器、调波电感以及TRV调节单元组成的电路进行仿真，根据预设电路设置要求，确定电路中各元件参数值。
5.一种如权利要求1所述的母线转换电流开合试验电路的参数确定方法，所述方法包括：
确定被试隔离开关额定母线转换电压以及额定母线转换电流；
获得所述温升变压器的负载侧直流电阻以及短路电感；
根据预设规则计算获得所述调波电感值；
构件所述母线转换电流开合试验电路的仿真模拟电路，并根据所述温升变压器的负载侧直流电阻以及短路电感以及调波电感值设置仿真模拟电路对应参数；
设置TRV调节单元的调节电阻以及调节电容的初始值，进行电路仿真模拟，若满足预设的瞬时恢复电压波形要求，则以该调节电阻以及调节电容作为TRV调节单元的参数；
若不满足所述预设的瞬时恢复电压波形要求，根据预设规则调节所述调节电阻以及调节电容，并再次进行仿真模拟，直至满足预设的瞬时恢复电压波形要求。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据预设规则计算获得所述调波电感值，包括：
根据所述被试隔离开关额定母线转换电压以及额定母线转换电流计算获得回路总电阻；
根据所述负载侧直流电阻、短路电感以及频率计算获得短路阻抗；
根据所述总电阻、短路阻抗以及频率，计算获得调波电感值。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述预设的瞬时恢复电压波形要求包括：
瞬态恢复电压TRV频率处于预设频率区间内，且预期振幅系数不小于预设振幅系数阈值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，若不满足所述预设的瞬时恢复电压波形要求，根据预设规则调节所述调节电阻以及调节电容，包括：
若所述频率低于预设频率区间的下限值，按预设频率调节幅度调低所述调节电容值；
若所述频率高于预设频率区间的上限值，按预设频率调节幅度调高所述调节电容值；
若所述振幅系数低于预设振幅系数阈值，按预设振幅调节幅度调低所述调节电阻值。
9.一种应用如权利要求3所述的母线转换电流开合试验电路进行开合试验的方法，所述方法包括：
将所述被测隔离开关置于安装在所述母线转换电流开合试验电路的对应位置；
闭合所述被测隔离开关；
通过电流测量单元测量获得流经所述被试隔离开关的电流值；
通过电压测量单元测量所述被试隔离开关两端的电压值；
通过试验判断单元判断所述被试隔离开关在闭合时是否满足母线转换电流要求以及母线转换电压要求。
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范广伟 等: "气体绝缘隔离开关开合母线转换电流试验的分析", 《高压电器》 *
裴峰 等: "隔离开关开合母线电流转换能力分析", 《机电工程技术》 *

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