CN203759149U - 高压直流输电工程换相失败判断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了高压直流输电工程换相失败判断装置，其包括：电流采集器，电流变化检测器，信号比较器和示波器；电流采集器包括A相阀侧电流采集器、B相阀侧电流采集器、C相阀侧电流采集器，电流变化检测器包括第一电流变化检测器、第二电流变化检测器、第三电流变化检测器，信号比较器包括第一信号比较器、第二信号比较器、第三信号比较器。本实用新型通过对阀侧三相交流电流进行监测，可以清楚地知道各阀的导通情况以及换相过程，从而准确地判断是否发生换相失败以及发生换相失败的换流阀。

Description

高压直流输电工程换相失败判断装置

技术领域

本实用新型涉及高压直流输电技术领域，具体涉及一种判断高压直流输电工程是否发生换相失败的装置，能够从本质上判断是否发生换相失败以及发生换相失败的换流阀。

背景技术

换相失败是高压直流输电系统最常见的故障现象之一。由于换流器交流侧电感的存在，换流器换相时，电流转移需要一定的时间才能完成，换相过程持续的时间一般用换相角来表示。实际上，换流器是正是借助于交流系统提供的两相短路电流(也称换相电流)来实现换相的。当换流阀的两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内未能恢复阻断能力，或者在反向电压期间换相过程未能进行完毕，这样在阀电压转变为正向时被换相的阀将向原来预定退出导通的阀进行倒换相，这就是换相失败。

换相失败与很多因素有关，如换流母线电压、越前触发角、换流阀的触发脉冲控制方式等。其中熄弧角与换相失败有着最为直接的联系。在直流系统运行过程中，造成换相失败故障的原因有：交流电压下降；直流电流增大；超前触发角过小或整定的熄弧角过小等。

目前直流系统判断换相失败的依据是高压直流系统换相失败后换流阀直流侧电流与交流侧电流的差值大于某一固定值。然而，在某些情况下虽然电流差值达到固定值，但直流系统实际上没有发生换相失败。直流侧与交流侧电流差值过大只是换相失败的特征之一，以此作用判断的唯一条件容易造成错误判断。

实用新型内容

为了克服现有换相失败判断方法可能判断错误的不足，本实用新型提供一种高压直流输电工程换相失败判断装置，该装置根据换流阀电流的变化情况，不仅能准确判断是否发生换相失败，而且能判断出发生换相失败的换流阀。

为实现以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

高压直流输电工程换相失败判断装置，其包括：

电流采集器，用于获取阀侧三相交流电流波形；

电流变化检测器，用于检测流过换流阀的三相交流电流幅值和相位，判断两个换流阀间的电流是否正常转移；

信号比较器，用于进一步判断是否发生换相失败以及换相失败的换流阀；

示波器，用于显示阀侧三相交流电流波形；

其中，所述电流采集器包括A相阀侧电流采集器、B相阀侧电流采集器、C相阀侧电流采集器，所述电流变化检测器包括第一电流变化检测器、第二电流变化检测器、第三电流变化检测器，所述信号比较器包括第一信号比较器、第二信号比较器、第三信号比较器，所述A相阀侧电流采集器、B相阀侧电流采集器、C相阀侧电流采集器的输入端分别连接于三相阀侧电流的A相交流电流、B相交流电流和C相交流电流，其输出端分别连接于第一电流变化检测器、第二电流变化检测器、第三电流变化检测器的输入端，所述第一电流变化检测器的输出端与第一信号比较器、第三信号比较器的输入端分别连接，所述第二电流变化检测器的输出端与第一信号比较器、第二信号比较器的输入端分别连接，所述第三电流变化检测器的输出端与第二信号比较器、第三信号比较器的输入端分别连接，所述第一信号比较器、第二信号比较器、第三信号比较器的输出端均连接至示波器。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：本实用新型根据阀侧三相交流电流幅值和相位，判断换流阀换相过程中是否一相阀电流逐渐增大到运行电流，另一相阀电流逐渐减小到零，若不满足这种情况则说明换相失败，同时可以判断出发生换相失败的换流阀，换相失败后一般会出现三相阀侧交流电流均为零的情况。因此，利用阀侧交流电流的变化特征可以准确判断是否发生换相失败，通过对阀侧三相交流电流进行监测，可以清楚地知道各阀的导通情况以及换相过程，从而准确地判断是否发生换相失败以及发生换相失败的换流阀。

附图说明

图1为本实用新型一种高压直流输电工程换相失败判断装置的结构框图；

图2为图1的工作原理图；

图3为正常运行时阀侧三相交流电流的波形图；

图4为换相失败时阀侧三相交流电流的波形图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。

实施例

请参照图1所示，一种高压直流输电工程换相失败判断装置，包括电流采集器、电流变化检测器和信号比较器、示波器5。电流变化检测器用于检测流过换流阀的三相交流电流幅值和相位，判断两个换流阀间的电流是否正常转移，正常运行时预计退出阀的电流逐渐增大，被换相阀的电流逐渐减小，最后实现两相阀电流的转移；信号比较器进一步判断是否发生换相失败以及换相失败的换流阀。

电流采集器包括与阀侧三相电流1的A相交流电流、B相交流电流和C相交流电流分别连接的A相阀侧电流采集器21、B相阀侧电流采集器22、C相阀侧电流采集器23，每个电流采集器采集阀侧一相交流电流。电流变化检测器的输入端连接电流采集器的输出端，与电流采集器一一对应，即电流变化检测器31、电流变化检测器32、电流变化检测器33的输入端分别与A相阀侧电流采集器21、B相阀侧电流采集器22、C相阀侧电流采集器23连接。信号比较器包括信号比较器41、信号比较器42、信号比较器43，电流变化检测器31的输出端与信号比较器41、信号比较器43的输入端分别连接，电流变化检测器32的输出端与信号比较器41、信号比较器42的输入端分别连接，电流变化检测器33的输出端与信号比较器42、信号比较器43的输入端分别连接，信号比较器41、信号比较器42、信号比较器43的输出端均连接至示波器5，信号比较器连接至电流变化检测器，每两个电流变化检测器的输出作为信号比较器的输入，最后综合三个信号比较器的信息作为输出结果，通过示波器5进行显示，通过示波器5显示的阀侧三相交流电流波形作为换相失败的判断信息。

本实用新型的工作原理请参照图2所示：图2是直流输电系统逆变侧6脉动换流器，由6个阀组成，阀V1与V4、V3与V6、V5与V2分别在交流三相的上、下桥臂上。图3是换流阀正常换相时阀侧三相交流电流的波形图。在一个周波360度内，每个阀各导通一次，正常运行时，阀V1、V3、V5两两轮流换相，阀V2、V4、V6两两轮流换相，6个阀以V1-V2-V3-V4-V5-V6-V1的顺序轮流触发导通，每个换流阀导通120度。一般情况下只有两个阀同时导通，流过换流阀的电流与直流电流基本相等；换相过程中三个阀同时导通，预定退出阀的电流逐渐增大至额定电流，被换相阀的电流逐渐减小至零，从而实现换流阀的交替导通。

当换流阀发生换相失败后，在下一个换相时刻，会使某一相的上、下桥臂同时导通，造成直流侧短路，这时阀侧交流电流都为零。例如阀V1与阀V3换相失败，阀V1继续导通，电流由阀V2换相到阀V4后，位于同一相上的V1、V4同时导通，形成短路，交流侧无电流流过。

因此通过阀侧交流电流幅值和相位能够准确地判断系统是否发生换相失败，可以从阀电流的两个特征进行判断：①换相过程期间一相阀电流逐渐增大至运行电流，另一相阀电流逐渐减小至零，最后在两相间完成阀电流转移，且每相阀电流持续时间约120度。②换相失败后同一相的上、下桥臂同时导通，造成直流侧短路，交流侧无电流流过，三相阀电流均为零。

当满足特征①时，说明直流系统换相成功，没有发生换相失败；若出现特征②时，说明已经换相失败的概率较大。结合特征①、②，当特征①不满足且伴随特征②出现时，说明直流系统已经发生了换相失败。

图4为换相失败时阀侧三相交流电流的波形图，电流采集器采集阀V1至V6的电流幅值和波形，在阀V2向阀V4换相过程中（图4中第8区域），电流变化检测器检测到流过阀V4的电流没有逐渐增大至运行电流，流过V2的电流也没有逐渐减小至零，出现了阀V4电流向阀V2电流倒换相的情况，发出阀V2与阀V4换相失败信号。换相失败后，阀V2继续导通，当阀V3电流换相到阀V5时，阀V2与阀V5同时导通，形成直流侧短路，导致三相阀侧电流降为零（图4中第9区域）。由三相阀侧交流电流的幅值与相位可知，直流系统确实发生了换相失败。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.高压直流输电工程换相失败判断装置，其特征在于，其包括：

电流采集器，用于获取阀侧三相交流电流波形；

电流变化检测器，用于检测流过换流阀的三相交流电流幅值和相位，判断两个换流阀间的电流是否正常转移；

信号比较器，用于进一步判断是否发生换相失败以及换相失败的换流阀；

示波器（5），用于显示阀侧三相交流电流波形；

其中，所述电流采集器包括A相阀侧电流采集器（21）、B相阀侧电流采集器（22）、C相阀侧电流采集器（23），所述电流变化检测器包括第一电流变化检测器（31）、第二电流变化检测器（32）、第三电流变化检测器（33），所述信号比较器包括第一信号比较器（41）、第二信号比较器（42）、第三信号比较器（43），所述A相阀侧电流采集器（21）、B相阀侧电流采集器（22）、C相阀侧电流采集器（23）的输入端分别连接于三相阀侧电流（1）的A相交流电流、B相交流电流和C相交流电流，其输出端分别连接于第一电流变化检测器（31）、第二电流变化检测器（32）、第三电流变化检测器（33）的输入端，所述第一电流变化检测器（31）的输出端与第一信号比较器（41）、第三信号比较器（43）的输入端分别连接，所述第二电流变化检测器（32）的输出端与第一信号比较器（41）、第二信号比较器（42）的输入端分别连接，所述第三电流变化检测器（33）的输出端与第二信号比较器（42）、第三信号比较器（43）的输入端分别连接，所述第一信号比较器（41）、第二信号比较器（42）、第三信号比较器（43）的输出端均连接至示波器（5）。