柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器短路電流試驗(yàn)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器短路電流試驗(yàn)裝置及方法，試驗(yàn)裝置包括：充電機(jī)單元，LC放電單元，短路輔助控制閥（Vsu），反向輔助閥（Da）；所述充電機(jī)單元充電連接LC放電單元的電容（Cs），LC放電單元的電容器（Cs）、電抗器（Ls）與所述短路輔助控制閥（Vsu）串聯(lián)，形成的串聯(lián)回路中用于接入試品閥（OT）；所述反向輔助閥（Da）與所述電容器（Cs）反向并聯(lián)。本發(fā)明的電路及控制方法實(shí)現(xiàn)便捷，控制簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低。
【專利說明】
柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器短路電流試驗(yàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及柔性直流輸電領(lǐng)域，更具體的說涉及一種柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器短路電流試驗(yàn)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]柔性直流輸電是構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要裝備，與傳統(tǒng)直流輸電方式相比，柔性直流輸電在孤島供電、城市配電網(wǎng)的增容改造、交流系統(tǒng)互聯(lián)、大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)等方面具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是改變大電網(wǎng)發(fā)展格局的戰(zhàn)略選擇。與交流輸電相比，柔性直流輸電的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在長(zhǎng)距離輸電、新能源消納、成本控制等方面。更為重要的是，柔性直流輸電可攜帶來自多個(gè)站點(diǎn)的風(fēng)能、太陽能等清潔能源，通過大容量、長(zhǎng)距離的電力傳輸通道，到達(dá)多個(gè)城市的負(fù)荷中心，這為新能源并網(wǎng)、大城市供電等領(lǐng)域提供了一種有效的解決方案。隨著新能源的快速發(fā)展，柔性直流輸電技術(shù)的市場(chǎng)需求將更加強(qiáng)勁，未來十年內(nèi)，世界范圍內(nèi)的柔性直流輸電市場(chǎng)規(guī)模將在1000億元以上。中國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)投入商業(yè)運(yùn)行的兩條柔性直流輸電工程分別是±160kV南澳島多端柔直示范工程、±200kV舟山五端柔性直流輸電工程，以及在建柔性直流輸電工程± 320kV廈門三端柔性直流輸電工程。柔直換流閥作為能源并網(wǎng)和轉(zhuǎn)換的核心元件，其運(yùn)行可靠性直接決定著整個(gè)多端柔直系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。柔直換流閥的橋臂阻尼器作為柔直換流站換流閥故障隔離和故障能量吸收的主要替代設(shè)備，因其具備控制簡(jiǎn)單、可靠性高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，將在柔直換流閥的橋臂中占據(jù)重要的比例。柔直換流閥的橋臂阻尼器是否具備在短路故障下完成故障隔離和能量吸收的功能，是決定了橋臂阻尼器設(shè)計(jì)是否成功的關(guān)鍵。對(duì)帶有橋臂阻尼器的柔直換流閥組件進(jìn)行模擬短路電流故障下的性能測(cè)試，驗(yàn)證其對(duì)故障電流的吸收能力和故障狀態(tài)下的運(yùn)行可靠性，是保證其在實(shí)際工程中可靠穩(wěn)定運(yùn)行的必要手段。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外未見對(duì)帶橋臂阻尼器的柔性直流輸電換流閥進(jìn)行短路電流性能測(cè)試的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要目的是提供一種對(duì)帶橋臂阻尼器的柔性直流輸電換流閥進(jìn)行短路故障模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證橋臂阻尼器的柔直換流閥在系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)對(duì)通過其的故障電流隔離和能量吸收的性能。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器短路電流試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)裝置包括:充電機(jī)單元，LC放電單元，短路輔助控制閥(Vsu)，反向輔助閥(Da);所述充電機(jī)單元充電連接LC放電單元的電容(Cs )，LC放電單元的電容器(Cs )、電抗器(Ls )與所述短路輔助控制閥(Vsu )串聯(lián)，形成的串聯(lián)回路中用于接入試品閥(0T);所述反向輔助閥(Da)與所述電容器(Cs)反向并聯(lián)。
[0006]短路輔助控制閥(Vsu)設(shè)有用于為其高電位電子電路板供能的直流電源(V)。
[0007]所述充電機(jī)單元包括充電機(jī)(AT)，充電機(jī)(AT)通過三相整流電路連接所述電容器(Cs)0
[0008]所述短路輔助控制閥(Vsu)為單向晶閘管串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0009]所述反向輔助閥(Da)為單向二極管串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0010]柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器短路電流試驗(yàn)方法，步驟如下:
通過充電機(jī)單元給電容器(Cs)充電，檢測(cè)到充電完成后，隔離切除充電機(jī)；
觸發(fā)短路輔助控制閥(Vsu)，使電容器(Cs)和電抗器(Ls)、以及試品閥(OT)形成放電回路；
當(dāng)放電回路形成通路后，反向輔助閥(Da)導(dǎo)通，旁路電容器(Cs)，對(duì)流過試品閥(OT)的短路電流續(xù)流;通過短路電流的時(shí)間面積等效柔直換流閥阻尼橋臂的短路電流吸收能力。[0011 ]充電機(jī)為L(zhǎng)C放電回路的電容器組充電，提供模擬短路故障電流的能量;LC放電回路由電抗器組和電容器組構(gòu)成，根據(jù)參數(shù)調(diào)節(jié)提供不同放電周期的故障短路電流，以及帶阻尼橋臂的柔直閥(以下簡(jiǎn)稱試品閥)導(dǎo)通前的正向電壓;短路輔助控制閥使電容器和電抗器、以及試品閥形成放電回路;反向輔助閥，阻止電容器組反向電壓建立，提供單向泄放電流通路。
【附圖說明】
[0012]圖1是柔性直流輸電換流閥阻尼橋臂的短路故障特性測(cè)試電路結(jié)構(gòu)原理圖；
圖2是柔性直流輸電換流閥阻尼橋臂的短路故障特性測(cè)試實(shí)現(xiàn)的電流波形。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步介紹。
[0014]柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器的短路故障特性測(cè)試試驗(yàn)電路如圖1所示，試驗(yàn)裝置包括:充電機(jī)單元，LC放電單元，短路輔助控制閥Vsu，反向輔助閥Da;所述充電機(jī)單元充電連接LC放電單元的電容Cs)LC放電單元的電容器Cs、電抗器Ls(也可以是電抗器組)與所述短路輔助控制閥Vsu串聯(lián)，形成的串聯(lián)回路中用于接入試品閥0T;所述反向輔助閥Da與所述電容器Cs(也可以是電容器組)反向并聯(lián)。
[0015]充電機(jī)AT由三相自動(dòng)調(diào)壓和變壓裝置組成，通過整流橋和保護(hù)電阻Rd為L(zhǎng)C充電回路的Cs電容器組提供恒流持續(xù)充電。短路輔助控制閥Vsu采用滿足耐壓要求和短路電流的串聯(lián)晶閘管閥組件，在閉鎖時(shí)承受充電電壓，導(dǎo)通后承受短路電流，單向控制LC回路的放電電流。LC回路的放電電流經(jīng)過試品閥OT后，反向輔助閥及時(shí)阻止在Cs上產(chǎn)生的反向電壓，從而確保試品閥OT上的短路電流的維持和續(xù)流。
[0016]短路輔助控制閥(Vsu)設(shè)有用于為其高電位電子電路板供能的直流電源(V)。
[0017]具體的，可以采用以下參數(shù):充電機(jī):10kV/3A。短路輔助控制閥采用單向晶閘管串聯(lián)結(jié)構(gòu)，設(shè)備參數(shù):20kVpe3ak/60kA(最大承受的瞬時(shí)短路電流)。反向輔助閥，采用單向串聯(lián)結(jié)構(gòu)。電容器提供正向續(xù)流能力，參數(shù):20kV/5000A;直流電源，參數(shù):30VDC。
[0018]具體的試驗(yàn)過程如下:通過充電機(jī)AT給電容器Cs充電，控制系統(tǒng)閉環(huán)控制檢測(cè)到充電完成后，隔離切除充電機(jī);控制系統(tǒng)觸發(fā)Vsu閥，使電容器Cs和電抗器Ls、以及試品OT形成放電回路；當(dāng)電容器Cs的能量轉(zhuǎn)移到電抗器Ls后，通過試品閥OT的短路故障電流達(dá)到峰值。當(dāng)放電回路形成通路后，電容器組Cs上由于LC回路振蕩產(chǎn)生反向電壓，此時(shí)反向輔助閥Da導(dǎo)通，旁路電容器組Cs，實(shí)現(xiàn)LC回路對(duì)流過試品閥OT的短路電流續(xù)流；
關(guān)鍵試驗(yàn)結(jié)果分析:如下圖2所示，為短路試驗(yàn)電流的時(shí)間曲線，通過該圖可以直接讀取的試驗(yàn)參數(shù)是:短路電流的峰值Ipeak和電流持續(xù)時(shí)間t;然后通過對(duì)波形數(shù)據(jù)的處理，得到短路電流隨時(shí)間變化的函數(shù)為人通過短路電流的平方對(duì)時(shí)間的積分計(jì)算阻尼橋臂的電流吸收能力是否滿足設(shè)計(jì)的需求。
[0019]本發(fā)明方法具有如下優(yōu)點(diǎn)包括:
I)控制簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低，試驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性高，試驗(yàn)過程簡(jiǎn)單易操作；降低對(duì)試品閥的損壞風(fēng)險(xiǎn)，降低整體測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)備成本和運(yùn)行成本。
[0020]2)控制和保護(hù)系統(tǒng)集成模塊化，在線監(jiān)視測(cè)試回路設(shè)備狀態(tài)，大大的提高了運(yùn)行設(shè)備的安全性和保護(hù)措施，有效地保護(hù)了設(shè)備的安全。
[0021]3)試驗(yàn)參數(shù)調(diào)節(jié)范圍大，控制靈活，應(yīng)用廣泛，可滿足不同柔性直流輸電工程或者科研產(chǎn)品的短路電流測(cè)試需要。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器短路電流試驗(yàn)裝置，其特征在于，試驗(yàn)裝置包括:充電機(jī)單元，LC放電單元，短路輔助控制閥(Vsu)，反向輔助閥(Da);所述充電機(jī)單元充電連接LC放電單元的電容(Cs)，LC放電單元的電容器(Cs)、電抗器(Ls )與所述短路輔助控制閥(Vsu)串聯(lián)，形成的串聯(lián)回路中用于接入試品閥(OT);所述反向輔助閥(Da)與所述電容器(Cs)反向并聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器短路電流試驗(yàn)裝置，其特征在于，短路輔助控制閥(Vsu)設(shè)有用于為其高電位電子電路板供能的直流電源(V)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器短路電流試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述充電機(jī)單元包括充電機(jī)(AT)，充電機(jī)(AT)通過三相整流電路連接所述電容器(Cs)04.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器短路電流試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述短路輔助控制閥(Vsu)為單向晶閘管串聯(lián)結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器短路電流試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述反向輔助閥(Da)為單向二極管串聯(lián)結(jié)構(gòu)。6.權(quán)利要求1所述柔性直流輸電換流閥橋臂阻尼器短路電流試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，步驟如下: 通過充電機(jī)單元給電容器(Cs)充電，檢測(cè)到充電完成后，隔離切除充電機(jī)； 觸發(fā)短路輔助控制閥(Vsu)，使電容器(Cs)和電抗器(Ls)、以及試品閥(OT)形成放電回路； 當(dāng)放電回路形成通路后，反向輔助閥(Da)導(dǎo)通，旁路電容器(Cs)，對(duì)流過試品閥(OT)的短路電流續(xù)流； 通過短路電流的時(shí)間面積等效柔直換流閥阻尼橋臂的短路電流吸收能力。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK106018992SQ201610294952
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】姚為正, 張建, 李娟 , 常忠廷, 張坤, 段艷麗, 趙巖, 徐濤
【申請(qǐng)人】許繼電氣股份有限公司, 許繼集團(tuán)有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司