晶閘管閥過電流試驗裝置的製作方法
2024-03-08 00:38:15 1
專利名稱：晶閘管閥過電流試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力系統及電力電子系統當中的晶閘管閥的試驗裝置，具體是涉及一種大功率電力電子裝置晶閘管閥過電流試驗裝置。
背景技術：
隨著國民經濟的發展，「西電東送，南北互供，全國聯網」電力工業發展戰略的實施。如何在保證電網安全穩定運行的同時大幅度提高電網資源的使用效率、克服輸配電的瓶頸、實現電力系統資源的優化配置，已成為當前亟待解決的戰略性技術問題。靈活交流輸電系統(F1exible AC Transmission System，FACTS)和直流輸電(High Voltage Direct Current，HVDC)技術是解決這些問題的有效措施。以大功率電力電子元器件為基礎的高壓串聯閥及其附屬電路是FACTS的和HVDC的核心部件，由於其自身的脆弱性，運行可靠性還比較低，這極大地限制了FACTS和HVDC的發展，因此提高高壓串聯閥的運行可靠性及其在各種電力系統狀態下的生存能力已成為一個關係到FACTS和HVDC能否在電力系統中得到廣泛應用的關鍵問題。
電力系統故障、控制系統誤動作及一些意外事故都可能導致高壓串聯閥的過電流故障。過電流將引起晶閘管的結溫上升，從而使其耐受電壓的能力大為下降，因此在承受過電流後如對其施加電壓(正向或反向)，就可能引起閥的損壞。過電流試驗裝置用來對FACTS和HVDC設備高壓閥進行過電流或者故障電流試驗的裝置，它能夠檢驗閥耐受故障電流、電壓及其相關熱效應能力。
過電流試驗裝置與傳統的試驗裝置有很多的不同它完全屬於電力電子設備試驗的範疇，不僅是試品，其試驗裝置本身也將集成大量的高電壓、大電流的閥，運用了很多的電力電子技術；同時，過電流試驗裝置的試驗方法、試驗參數與試品實際運行工況及運行條件也有很密切的關係。因此，過電流試驗裝置的研製，需要對這些問題都有充分了認識和理解。
與傳統控制對象相比，主要的技術難點如下1)大電流、高電壓的隔離和控制問題；2)高電位的送能和監測、測量等問題；3)高壓大電流閥的串聯及其相關技術；4)晶閘管閥的觸發與實時監測。5)保證試驗波形與實際波形的等效性；6)可靈活調節。這些技術難點決定了高壓閥過電流試驗裝置的開發具有非常大的技術難度。
國外各大公司雖然都具有自己的過電流試驗裝置。但由於各種原因，其過電流試驗裝置都多少的存在等效性差、調節不靈活和不滿足IEC標準的問題瑞士ABB的過電流試驗迴路僅適合對TSC閥進行過電流試驗，而其試驗電壓、電流較低，頻率固定，沒有正向加壓過程；瑞典ABB的試驗迴路只適合對HVDC閥進行過電流試驗，且過電流峰值也比較小；SIEMENS的試驗迴路雖然可滿足兩種試驗的要求，但用於測試TSC時頻率固定，且電路參數調節很不方便，在過電流後加電壓時，沒有將反向恢復過衝也加在試品閥上，這也不符合IEC標準的要求；TOSHIBA試驗迴路的試驗參數低，且用開關切換時試品閥的溫度會很快下降，等效性能更差。
而對於國內來說，該領域雖然有很大的應用前景但由於種種原因仍然處於空白。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種大功率電力電子裝置(High powerelectronics Equipment)晶閘管閥(Thyristor Valve)過電流試驗裝置(Overcurrent testEquipment)具有如下功能1)完全按照IEC標準的要求對TSC閥進行各種過電流試驗；2)完全按照IEC標準的要求對HVDC閥進行各種過電流試驗；3)按照實際工況的要求(由於沒有相應的國際標準)對TCSC等FACTS裝置的閥進行過電流試驗。
本發明的過電流試驗迴路較好地模擬了FACTS和HVDC中的高壓串聯閥的過電流及其相應的電壓和熱應力，是目前最完善的FACTS閥和HVDC閥兼用的過電流試驗電路。
本發明解決其技術問題所採取的技術方案是本發明的大功率電力電子裝置(Highpower electronics Equipment)晶閘管閥(ThyristorValve)過電流試驗裝置的試驗迴路由大電流源、諧振迴路和高電壓迴路三部分組合而成，大電流源通過加熱閥與試品閥連接並與諧振迴路隔離，諧振迴路通過諧振閥與試品閥相連並與大電流源隔離。大電流源提供加熱電流，諧振迴路提供過電流及相應的閉鎖電壓，高電壓迴路輔助實現HVDC閥的特殊試驗要求；通過調節諧振迴路的不同電容、電抗組合可產生不同的試驗電流頻率。
試驗迴路當中還設有加熱輔助閥，用於控制試品閥的加熱電流；諧振迴路輔助閥，用於控制試品閥上的電壓和通過的過電流；高電壓迴路輔助閥，用於控制加在試品閥上的輔助試驗電壓；充電迴路採用晶閘管恆流調壓全橋整流為諧振電容充電；保護支路用來保護高電壓和低電壓迴路的互通故障。
對於靈活交流輸電裝置閥的試驗，過電流前後的試驗電壓可由電容器上的充電電壓提供；對於高壓直流輸電閥的試驗，需要更高的試驗電壓時或對電流電壓的配合有特殊要求時，就由高電壓迴路提供試驗電壓。
過電流試驗裝置二次監控及調節系統由多個處理單元組成，通過分層式的結構組成方式實現對多個監控量的採集與監控；系統內部通過CAN現場總線實現現場級的數據共享通道，提高了系統可靠性和靈活性。監控系統採用了分層分布式結構，將多個不同的子系統聯結起來。
TSC閥和HVDC閥的過電流試驗波形分別如圖3和圖4所示。
由於採用了上述的技術方案，本發明具有的有益效果是本發明的過電流試驗裝置可同時滿足SVC、TCSC雙向閥和HVDC單向閥的過電流不閉鎖試驗、過電流閉鎖承受正向電壓試驗和過電流閉鎖承受反向電壓等試驗的要求。
新本發明的過電流試驗迴路較好地模擬了FACTS和HVDC中的高壓串聯閥的過電流及其相應的電壓和熱應力，是目前最完善的FACTS閥和HVDC閥兼用的過電流試驗電路。
1、可以同時滿足HVDC、TSC、TCR、TCSC等多種大功率電力電子裝置高壓閥過電流試驗的要求；2、大大提高了試驗參數能力，可以滿足今後很長一段時間的發展需要，超過了國外類似功能的試驗裝置；3、克服了國外過電流試驗裝置的缺點，在試驗等效性上有很大的提高，真正完全滿足IEC標準的試驗要求；4、先進的控制系統，可實現靈活、快速、安全的控制功能；5、具有可擴展性；6、具有晶閘管閥主動保護方式。
圖1是本發明的晶閘管閥過電流試驗裝置一次迴路原理框圖；圖2是本發明的晶閘管閥過電流試驗裝置二次系統層次框圖；圖3、圖4和圖5分別是本發明的晶閘管閥過電流試驗實測試驗波形圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
如圖1所示，試驗迴路由三部分組合而成。大電流源提供加熱電流，諧振迴路提供過電流及相應的閉鎖電壓，高電壓迴路輔助實現HVDC閥的特殊試驗要求。
VI為加熱輔助閥，用於控制試品閥的加熱電流；VS為諧振迴路輔助閥，用於控制試品閥上的電壓和通過的過電流；VV為高電壓迴路輔助閥，用於控制加在試品閥上的輔助試驗電壓；VT為試品閥。通過調節諧振迴路的不同電容、電抗組合可產生不同的試驗電流頻率。一般試驗條件下，過電流前後的試驗電壓可由電容器上的充電電壓提供，需要更高的試驗電壓時或對電流電壓的配合有特殊要求時，就由高電壓迴路提供試驗電壓。
試驗控制過程的關鍵在於各個不同的輔助閥與試品閥之間的配合，控制不同的能量流向，從而實現預定的試驗功能。充電迴路採用晶閘管恆流調壓全橋整流為諧振電容充電；保護支路用來保護高電壓和低電壓迴路的互通故障。
過電流試驗裝置二次監控及調節系統由多個處理單元組成，通過分層式的結構組成方式實現對多個監控量的採集與監控。系統內部通過CAN現場總線實現現場級的數據共享通道，提高了系統可靠性和靈活性。系統組成框圖見圖2。監控系統採用了分層分布式結構，將多個不同的子系統有機的聯結起來。
TSC閥和HVDC閥的過電流試驗波形分別如圖3和圖4所示。
權利要求
1.一種大功率電力電子裝置晶閘管閥過電流試驗裝置，其特徵是試驗迴路由大電流源、諧振迴路和高電壓迴路、充電迴路和保護支路五部分組合而成，大電流源通過加熱閥VI與試品閥連接並與諧振迴路隔離，諧振迴路通過諧振閥VS與試品閥相連並與大電流源隔離；大電流源提供加熱電流，諧振迴路提供過電流及相應的閉鎖電壓，高電壓迴路輔助實現HVDC閥的特殊試驗要求；通過調節諧振迴路的不同電容、電抗組合可產生不同的試驗電流頻率；充電迴路採用晶閘管恆流調壓全橋整流為諧振電容充電；保護支路用來保護高電壓和低電壓迴路的互通故障；過電流試驗裝置二次監控及調節系統由多個處理單元組成，通過分層式分布式的結構組成方式，將多個不同的子系統聯結起來，實現對多個監控量的採集與監控；系統內部通過CAN現場總線實現現場級的數據共享通道，可以滿足所有過電流試驗的控制、監測和保護功能；對於靈活交流輸電裝置閥的試驗，過電流前後的試驗電壓可由電容器上的充電電壓提供；對於高壓直流輸電閥的試驗，需要更高的試驗電壓時或對電流電壓的配合有特殊要求時，就由高電壓迴路提供試驗電壓。
2.根據權利要求1所述的大功率電力電子裝置晶閘管閥過電流試驗裝置，其特徵是試驗迴路當中還設有加熱輔助閥，用於控制試品閥的加熱電流；諧振迴路輔助閥，用於控制試品閥上的電壓和通過的過電流；高電壓迴路輔助閥，用於控制加在試品閥上的輔助試驗電壓；P保護支路採用電力電子高壓閥實現。
全文摘要
一種晶閘管閥過電流試驗裝置。試驗迴路中大電流源提供加熱電流，諧振迴路提供過電流及相應的閉鎖電壓，高電壓迴路輔助實現HVDC閥的特殊試驗要求；通過調節諧振迴路的不同電容、電抗組合可產生不同的試驗電流頻率及其它電流波形參數。加熱輔助閥用於控制試品閥的加熱電流，諧振迴路輔助閥用於控制試品閥上的電壓和通過的過電流，高電壓迴路輔助閥用於控制加在試品閥上的輔助試驗電壓，充電迴路採用晶閘管恆流調壓全橋整流為諧振電容充電。過電流試驗裝置二次監控及調節系統由多個處理單元組成，通過分層式的結構組成方式實現對多個監控量的採集與監控；系統內部通過CAN現場總線實現現場級的數據共享通道，提高了系統可靠性和靈活性。
文檔編號H02M7/155GK1834670SQ20061006492
公開日2006年9月20日 申請日期2006年3月17日 優先權日2006年3月17日
發明者賀之淵, 湯廣福, 鄧佔鋒, 雷晰, 李志麒 申請人:中國電力科學研究院