CN112630641A - 一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统及方法，包括工频电源、调压器、隔离变压器、负载电阻，所述工频电源的两端连接调压器的原方，所述调压器的副方和隔离变压器的一次线圈连接，所述隔离变压器的二次线圈串联负载电阻和换流阀试品，所述换流阀试品与VBE连接，所述VBE用于接收换流阀试品传输的IP信号以及向换流阀试品传送FP信号；所述VBE的FP信号发送模块软件逻辑为判断IP一种逻辑关系。本发明可在低电压、小电流的情况下进行测试，不仅可操作性强，节约调试时间，同时大大降低了换流阀设备损坏风险。
Description
技术领域
本发明属于短路电流试验技术领域，具体属于一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统及方法。
背景技术
高压直流输电具有输送距离远、输送容量大、损耗低的优势，是实现我国能源资源优化配置的重要途径之一。
随着高压直流输电技术的不断成熟和完善，国内特高压直流工程最大电流水平已达到6250A，换流阀三周波短路故障的故障电流也已提高到62.4kA，如此严苛的短路电流故障工况，对换流阀TCU板卡和VBE底部柜的暂态性能，特别是正向电压建立信号(IP)和触发信号(FP)的时序匹配问题提出了很高的要求，测试的电压高、电流大，换流阀试品在测试过程中损坏的风险大以及短路发电机使用成本高，需预约，导致测试等待时间长。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统及方法，解决目前高压直流输电技术的测试系统在高电压和高电流中进行，换流阀试品在测试中损坏的风险大以及短路发电机使用成本高，需预约，导致测试等待时间长的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统，其特征在于，包括工频电源、调压器、隔离变压器、负载电阻，所述工频电源的两端连接调压器的原方，所述调压器的副方和隔离变压器的一次线圈连接，所述隔离变压器的二次线圈串联负载电阻和换流阀试品，所述换流阀试品与VBE连接，所述VBE用于接收换流阀试品传输的IP信号以及向换流阀试品传送FP信号；
所述VBE的FP信号发送模块软件逻辑为判断IP一种逻辑关系。
进一步的，还包括电压表、电流表和录波设备，所述电流表串联在换流阀试品和负载电阻之间，所述电压表和换流阀试品并联，所述录波设备用于记录VBE的IP信号和FP信号的时序波形。
本发明还提供一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统的测试方法，包括以下过程：根据换流阀试品中TCU板卡稳定工作电压和主回路的最小电流分别确定试验电压和试验电流，根据试验电压和试验电流确定调压器和隔离变压器的总容量以及负载电阻通流能力；
更改VBE中FP发送模块软件逻辑为判断IP一种逻辑关系，然后设定FP信号发送时间和发送次数。
进一步的，所述试验电压为Utest，所述TCU板卡稳定工作电压为Uthy，所述Utest≥n*Uthy，n为换流阀试品晶闸管级数。
进一步的，所述试验电流为Itest，所述主回路的最小电流为Imin，所述Itest≥Imin。
进一步的，所述试验电压为Utest，所述试验电流为Itest，调压器和隔离变压器的总容量为S＝f*Utest*Itest；f为裕度系数。
进一步的，所述试验电流为Itest，所述负载电阻的通流能力Ir＞Itest。
进一步的，通过FPGA软件对FP信号发送时间和发送次数进行设定。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统，根据IEC60071标准对换流阀三周波故障电流试验的要求及三周波故障电流试验需要连续三个周波在电压过零点后触发换流阀的原理，在现有换流阀故障电流试验采用合成试验回路和短路发电机或电容器相互配合方法的基础上，通过采用工频电源、调压器、隔离变压器和负载电阻替代短路发电机，工频电源主要提供模拟短路电流试验时的三周波短路电流，调压器提供可调的工频电压；隔离变压器提供电压的二次变换和保护隔离，对调压器起保护作用；负载电阻主要调节和限制在阀触发导通后的回路电流，对调压器和回路其它设备起保护作用。本测试系统能够保证换流阀组件试品TCU正常工作的最小电压一般在300V左右，维持晶闸管导通的最小电流也只有毫安级，通过工频电源、调压器及负载电阻的配合，本测试系统很容易满足这种低电压、小电流的要求。使用本测试系统检测换流阀三周波故障工况的阀控信号，不仅可操作性强，节约调试时间，同时大大降低了换流阀设备损坏风险。
本测试系统所使用的VBE通过FPGA软件实现正常运行时间定时和FP信号计数功能，程序不仅设置方便，而且易于修改。实际试验证明该测试系统完全可以发现换流阀在三周波故障中阀控信号时序不匹配现象，对发现和解决换流阀VBE和TCU设计缺陷具有很高的应用价值。
附图说明
图1为本发明的测试系统回路结构图；
图2为本发明的触发时刻示意图；
附图中：1-调压器，2-隔离变压器，3-负载电阻，4-换流阀试品。
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的说明。
如图1所示，本发明提供一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统，包括工频电源，即图1中的AC、调压器1、隔离变压器2、负载电阻3，所述工频电源的两端连接调压器1的原方，所述调压器1的副方和隔离变压器2的一次线圈连接，所述隔离变压器2的二次线圈串联负载电阻3和换流阀试品4，所述换流阀试品4与VBE连接，换流阀试品4正向电压建立的IP信号通过回报光纤发送至VBE，VBE的触发FP信号通过触发光纤发送至换流阀试品4，所述VBE用于接收换流阀试品4传输的IP信号以及向换流阀试品4传送FP信号；
所述VBE的FP信号发送模块软件逻辑为判断IP一种逻辑关系；
具体的，本发明的测试系统由三大部分组成：
1)底部柜VBE：
和工程用底部柜VBE区别：
a.通过设计软件程序，改变VBE发送FP信号的条件，由原本同时收到IP、CP才发送FP变为收到IP立即发送FP；
b.通过FPGA软件实现正常运行时间定时和FP信号计数，从而达到只在特定3个周波内发送FP信号的功能。
2)测量及录波设备：通过测量装置测量换流阀试品4两端电压和通过换流阀试品4的电流，其中测量装置包括电压表和电流表，电流表串联在换流阀试品4和负载电阻3之间，所述电压表和换流阀试品4并联，通过录波设备记录试验VBE的IP信号和FP信号的时序波形；
3)调压器1、隔离变压器2和负载电阻3：主要提供模拟短路电流试验时的三周波短路电流。调压器1提供可调的工频电压；隔离变压器2提供电压的二次变换和保护隔离，对调压器1起保护作用；负载电阻3主要调节和限制在阀触发导通后的回路电流，对调压器1和回路其它设备起保护作用。
在本实施例中，本发明提供的一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统的测试方法如下：
(1)换流阀试品要求的确定：
首先应确定换流阀试品4中的TCU板卡稳定工作电压Uthy和主回路中能检测到的最小电压Umin和最小电流Imin，即工频电源的最小电压和最小电流。
(2)试验电压和试验电流的确定，即换流阀试品4的电压和电流：
试验电压：Utest≥n*Uthy；n为试品晶闸管级数；
试验电流：Itest≥Imin；
(3)调压器1，隔离变压器2和负载电阻3要求：
1)调压器1和隔离变压器2总的容量：S＝f*Utest*Itest；f为裕度系数，一般应大于20％。
2)负载电阻：负载电阻通流能力Ir＞Itest
(4)底部柜VBE软件算法的确定：
1)更改FP发送模块软件逻辑，将原来的IP&CP逻辑与的关系更改为只判断IP一种逻辑关系。
2)设定FP发送时间和发送次数：如图2所示，3周波短路故障开始时间为T＝ncyc*20ms，ncyc为通电后工频周波次数(即设定的试验开始前正常运行时间，一般应大于30秒)。FPGA首先启动正常运行时间T＝ncyc*20ms定时器，定时器到达时间后，即认为3周波短路故障试验开始，之后启动FP信号计数器，收到一次IP信号立即发送一次FP信号，FP信号计数器累加一次，FP信号计数器达到3次后不再发送FP信号，试验结束，图2中圈内为FP信号。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统，其特征在于，包括工频电源、调压器(1)、隔离变压器(2)、负载电阻(3)，所述工频电源的两端连接调压器(1)的原方，所述调压器(1)的副方和隔离变压器(2)的一次线圈连接，所述隔离变压器(2)的二次线圈串联负载电阻(3)和换流阀试品(4)，所述换流阀试品(4)与VBE连接，所述VBE用于接收换流阀试品(4)传输的IP信号以及向换流阀试品(4)传送FP信号；
所述VBE的FP信号发送模块软件逻辑为判断IP一种逻辑关系。
2.根据权利要求1所述的一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统，其特征在于，还包括电压表、电流表和录波设备，所述电流表串联在换流阀试品(4)和负载电阻(3)之间，所述电压表和换流阀试品(4)并联，所述录波设备用于记录VBE的IP信号和FP信号的时序波形。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下过程：根据换流阀试品(4)中TCU板卡稳定工作电压和主回路的最小电流分别确定试验电压和试验电流，根据试验电压和试验电流确定调压器(1)和隔离变压器(2)的总容量以及负载电阻(3)通流能力；
更改VBE中FP发送模块软件逻辑为判断IP一种逻辑关系，然后设定FP信号发送时间和发送次数。
4.根据权利要求3所述的一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统的测试方法，其特征在于，所述试验电压为Utest，所述TCU板卡稳定工作电压为Uthy，所述Utest≥n*Uthy，n为换流阀试品晶闸管级数。
5.根据权利要求3所述的一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统的测试方法，其特征在于，所述试验电流为Itest，所述主回路的最小电流为Imin，所述Itest≥Imin。
6.根据权利要求3所述的一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统的测试方法，其特征在于，所述试验电压为Utest，所述试验电流为Itest，调压器(1)和隔离变压器(2)的总容量为S＝f*Utest*Itest；f为裕度系数。
7.根据权利要求3所述的一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统的测试方法，其特征在于，所述试验电流为Itest，所述负载电阻的通流能力Ir＞Itest。
8.根据权利要求3所述的一种高压输电换流阀用三周波电流试验测试系统的测试方法，其特征在于，通过FPGA软件对FP信号发送时间和发送次数进行设定。
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