CN113447734A - 一种直流偏磁注流试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流偏磁注流试验装置，包括控制保护装置、变压器和整流器，整流器的输入端通过变压器用于连接交流电网，整流器的输出端的一端用于连接接入直流接地极的直流输电线路，整流器的输出端的另一端用于连接直流接地极，用于模拟直流输电线路注入大地的直流电流，控制保护装置控制连接整流器，用于调节整流器输出直流电的大小。本发明可以输出在直流输电工程直流偏磁试验中模拟注入大地的直流电流，且输出直流电流可在0～额定电流范围内进行调节，以进行不同入地电流下的直流偏磁注流试验，对电源容量要求不高，提高了试验过程的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流偏磁注流试验装置，属于直流输电技术领域。
背景技术
在高压直流输电系统建设和运行过程中，由于系统调试、设备故障、检修或特殊运行方式等原因，使得直流输电单极大地回线方式或双极不平衡方式运行几乎不可避免，而越来越多的直流输电工程投运使其发生的概率大大提高。当直流输电系统以单极大地回线方式或双极不平衡方式运行时，巨大的直流电流通过接地极注入大地，经大地流到直流系统的另一端。直流电流在流经的大地路径上产生电位差，而交流输电系统通过中性点接地的变压器及输电线路与大地构成并联回路，可引起数十安乃至数百安的直流电流经交流系统传输。当变压器绕组通过直流电流时，变压器铁芯中将产生直流磁势，导致铁芯磁密工作点发生偏移，这种现象称为直流偏磁。直流偏磁使变压器铁芯半周饱和，在激励电流中产生大量谐波，不仅增加了变压器的无功消耗，而且可能引起保护继电器误动作。与此同时，铁芯的高度饱和使漏磁增加，引起金属结构件和油箱过热，局部过热将使之绝缘老化并使变压器油分解，影响变压器的寿命，对变压器的正常运行产生严重影响。
在特高压直流工程即将投运前，开展直流偏磁注流试验，考察单极大地回线方式运行时对临近变电站设备的影响，可对后续运维提供技术支撑。目前的直流偏磁试验方法是在换流站大功率试验时，进行单极大地运行模式试验。但在现场试验中，存在以下几个问题：
(1)由于直流偏磁模拟电流高达上千安培，对电源容量要求极大，且电源保护不合理可能导致越级跳闸引发停电事故，因此试验安全风险大。
(2)按照要求，当采用单极大地回线方式运行时，直流电流等效干扰电流水平应不大于500mA，但输出电流高达1000A以上，对直流电源纹波系数及波形畸变率有较高要求。
(3)直流偏磁注流试验与真实单极大地回线方式运行时等效性有待考证。
发明内容
本发明的目的是提供一种直流偏磁注流试验装置，用于解决目前试验过程风险大问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种直流偏磁注流试验装置，包括控制保护装置、变压器和整流器，整流器的输入端通过变压器用于连接交流电网，整流器的输出端的一端用于连接接入直流接地极的直流输电线路，整流器的输出端的另一端用于连接直流接地极，用于模拟直流输电线路注入大地的直流电流，所述控制保护装置控制连接整流器，用于调节整流器输出直流电的大小。
本发明的有益效果是：通过控制保护装置控制整流器，使整流器输出在直流输电工程直流偏磁试验中模拟注入大地的直流电流，且输出直流电流可在0～额定电流范围内进行调节，以进行不同入地电流下的直流偏磁注流试验，试验电源独立于直流输电系统运行，避免了利用直流系统进行偏磁注流试验可能出现的故障跳闸等情况，对电源容量要求不高，提高了试验过程的安全性。
进一步的，为了对整流器的输出电压和电流进行监测，还包括设置在整流器输出端上的直流电压采集单元和直流电流采集单元，所述直流电压采集单元和直流电流采集单元均与控制保护装置连接，用于将采集到的电压和电流信息输出给控制保护装置，实现对整流器输出的监测。
进一步的，为了获取控制的同步信号，还包括设置在变压器与交流电网连接侧的交流电压采集单元，所述交流电压采集单元与控制保护装置连接。
进一步的，为了将整流器与交流电网隔离，整流器的输入端与变压器连接线路上还设置有断路器，所述断路器由控制保护装置控制。
进一步的，为了可靠实现整流功能，并输出不同大小的直流电流，所述整流器为6脉动晶闸管整流器。
进一步的，为了实现可靠控制，所述控制保护装置包括控制器和阀基电子设备，所述控制器通过阀基电子设备与整流器连接。
进一步的，为了便于移动，该直流偏磁注流试验装置上安装有行走机构。
附图说明
图1是本发明直流偏磁注流试验装置的电路原理图；
图2是本发明控制保护装置的原理框图；
图3是本发明整流器的电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
本实施例提供了一种直流偏磁注流试验装置，通过控制保护装置控制整流器，使整流器输出大小可调的直流电，以进行不同入地电流下的直流偏磁注流试验。
如图1所示，该直流偏磁注流试验装置包括控制保护装置、变压器T1和整流器PS。其中，整流器PS的输入端通过变压器T1用于连接交流电网，整流器PS的输出端的一端用于连接接入直流接地极的直流输电线路，整流器PS的输出端的另一端用于连接直流接地极，通过大地形成回路，向大地注入试验直流电流，用于模拟直流输电线路注入大地的直流电流。控制保护装置控制连接整流器PS，用于调节整流器PS输出直流电的大小。
其中，变压器T1的作用是改变交流电网的电压，以适应整流器PS的输入要求。控制保护装置用来控制整流器PS输出试验所需的直流电流，并为整个直流偏磁注流试验装置提供保护。在试验过程中，根据试验电流的大小，控制保护装置输出触发信号至整流器PS，控制整流器PS输出满足大小要求的直流试验电流。同时，控制保护装置接收整流器PS中内部器件的状态，以监视整流器PS的运行。
在本实施中，如图3所示，该整流器PS为6脉动晶闸管整流器。该6脉动晶闸管整流器由三相全桥晶闸管整流电路组成，每个桥臂由1个或多个晶闸管串联组成，晶闸管两端并联阻容吸收支路和直流均压电阻。通过改变6脉动晶闸管整流器中各晶闸管的触发角的大小，从而使其输出直流电流在0～额定电流范围内进行调节。另外，各个晶闸管还配置有TE板，用于晶闸管触发和监视。作为其他的实施方式，该整流器PS也可以采用现有技术中存在的其他类型的整流结构，例如在图3的基础上，去除每个晶闸管两端并联的阻容吸收支路和直流均压电阻。另外，需要说明的是，也可以不对晶闸管的运行状态进行监视，此时可以不设置TE板，直接将控制保护装置输出的触发脉冲引至对应的晶闸管上。
在本实施例中，如图2所示，该控制保护装置由控制装置和阀基电子设备组成。其中，控制装置作为控制器，用于下发整流器的控制信号，该控制信号具体为FCS脉冲，由控制装置的一对输出端子G端子和K端子进行输出。由于该控制装置的具体结构属于现有技术，此处不再赘述。阀基电子设备作为控制装置与整流器之间的接口，接收来自控制装置的控制信号FCS脉冲，将其解码成晶闸管触发脉冲用于触发整流器PS中的晶闸管，并通过光纤连接至整流器PS，同时接收来自整流器PS中的晶闸管状态信号，以监视整流器PS的工作状态。
如图1所示，在整流器PS的输入端与变压器T1的连接线路上还设置有断路器QF，该断路器QF由控制保护装置控制。通过设置断路器QF，可以将整流器PS与交流电网隔离，同时作为直流偏磁注流试验装置的保护动作执行元件，在直流偏磁注流试验装置保护动作时，通过跳开断路器QF，可以将整流器PS与交流电网间的连接断开以清除故障。
为了对整流器输出的直流电压和直流电流进行监测，该直流偏磁注流试验装置还包括设置在整流器输出端上的直流电压采集单元和直流电流采集单元，直流电压采集单元和直流电流采集单元均与控制保护装置连接，用于将采集到的电压和电流信息输出给控制保护装置。直流电压采集单元和直流电流采集单元均与控制保护装置中的控制装置相连接。通过在整流器输出端上设置直流电压采集单元和直流电流采集单元，可以起到两个作用：一是将采集到的直流电压和电流作为控制时的电压、电流反馈信号，二是可以将直流电压采集单元和直流电流采集单元作为直流过电压、过电流保护采样元件，控制保护装置将其输出的过电压和过电流作为过电压保护和过电流保护的跳闸接点，接入断路器QF的跳闸回路。
如图2所示，控制装置中的02端子和02G端子作为过电流保护的跳闸接点，接入断路器QF的跳闸回路；控制装置中的03端子和03G端子作为过电压保护的跳闸接点，接入断路器QF的跳闸回路。如图1所示，在本实施例中，该直流电压采集单元具体为电压互感器TV2，该直流电流采集单元为电流互感器TA。如图2所示，电压互感器TV2连接控制装置中的V+端子和V-端子，电流互感器TA连接控制装置中的I+端子和I-端子。
在变压器与交流电网连接侧还设置有交流电压采集单元，该交流电压采集单元与控制保护装置连接，通过给控制保护装置接入交流电压采集单元，可以作为控制的同步信号。如图1所示，在本实施例中，该交流电压采集单元为交流侧电压互感器TV1。如图2所示，该交流侧电压互感器TV1连接控制装置的TA端子、TB端子和TC端子。
另外，该直流偏磁注流试验装置可以固定式设置，也可以移动式设置。为了实现移动式设置，以便于移动，该直流偏磁注流试验装置上设置有行走机构。例如，该行走机构可以是直接安装在直流偏磁注流试验装置底部的轮子，也可以是可移动的平板拖车，或者是与滑轨滑动配合的滑块等其他可移动机构。
如图2所示，控制装置的24V+端子和24V-端子用于连接电源，01端子和01G端子用于报警输出，I2端子用于实现开环/闭环，I1端子用于实现系统复位，FM端子用于输出封锁脉冲，IG端子为输入公共端，B+端子和B-端子用于输入备用模拟量，A+端子和A-端子用于输入备用模拟量；阀基电子设备的右侧用于连接整流电源光纤信号。
采用上述的直流偏磁注流试验装置，可以输出不同大小的入地电流，以进行直流偏磁注流试验，该试验过程的具体步骤为：
在直流偏磁试验装置注入入地电流后，由测量人员在周边变电站测量变压器直流偏磁电流的大小，测量多组数据取平均值，测量结束后，按确定的步长调节直流偏磁试验装置输出电流大小，重新测量，直至达到入地电流要求值。
本发明的直流偏磁注流试验装置可以实现注入大地电源高功率、大电流及符合相关标准要求的等效干扰电流水平，同时实现了试验设备的整装化、可移动，减小了试验设备重量及占地面积，提升了现场试验工作效率。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种直流偏磁注流试验装置，其特征在于，包括控制保护装置、变压器和整流器，整流器的输入端通过变压器用于连接交流电网，整流器的输出端的一端用于连接接入直流接地极的直流输电线路，整流器的输出端的另一端用于连接直流接地极，用于模拟直流输电线路注入大地的直流电流，所述控制保护装置控制连接整流器，用于调节整流器输出直流电的大小。
2.根据权利要求1所述的直流偏磁注流试验装置，其特征在于，还包括设置在整流器输出端上的直流电压采集单元和直流电流采集单元，所述直流电压采集单元和直流电流采集单元均与控制保护装置连接，用于将采集到的电压和电流信息输出给控制保护装置，实现对整流器输出的监测。
3.根据权利要求1或2所述的直流偏磁注流试验装置，其特征在于，还包括设置在变压器与交流电网连接侧的交流电压采集单元，所述交流电压采集单元与控制保护装置连接。
4.根据权利要求1或2所述的直流偏磁注流试验装置，其特征在于，整流器的输入端与变压器连接线路上还设置有断路器，所述断路器由控制保护装置控制。
5.根据权利要求1或2所述的直流偏磁注流试验装置，其特征在于，所述整流器为6脉动晶闸管整流器。
6.根据权利要求1或2所述的直流偏磁注流试验装置，其特征在于，所述控制保护装置包括控制器和阀基电子设备，所述控制器通过阀基电子设备与整流器连接。
7.根据权利要求1或2所述的直流偏磁注流试验装置，其特征在于，该直流偏磁注流试验装置上安装有行走机构。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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