一种高压直流输电系统避雷器老化试验电压波形的产生方法技术方案

一种高压直流输电系统避雷器老化试验的电压波形产生方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：对六脉动换流器的桥电压波形和阀电压波形进行时间分段；步骤2：确定桥电压和阀电压波形的分段函数表达式；步骤3：将桥电压波形和阀电压波形均分解为直流分量和纹波分量；步骤4：将纹波分量离散化为数字量；步骤5：通过微处理器生成波形；该方法只需要通过调节触发角α和换相角μ就可以得到不同的阀电压和桥电压波形。微处理器采用查表法输出波形时，不需手动更换微处理器中的波形数据，只需要输入α和μ就可以得到所需的数据，生成所需的波形，不需要重复编程。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及电力技术中的老化试验，具体涉及一种高压直流输电系统避雷器老化试验的电压波形产生方法。

技术介绍

相对于交流输电系统用避雷器而言，直流系统避雷器的使用工况更为复杂，交流避雷器日常承受的电压波形为正弦波，谐波分量少，波形比较简单，因而在进行交流避雷器老化试验时通常采用正弦波。高压直流避雷器日常承受的电压波形则更为复杂，特别是阀避雷器和桥避雷器。其电压波形中不只是含有显著的直流分量，而且具有丰富的各次谐波分量。目前国内外在对高压直流输电系统避雷器进行老化试验时一般参考交流避雷器的相关试验方法，其电压波形通常采用等比例缩小的背靠背高压直流输电系统产生。
现有的直流背靠背电源系统，在不加试品(负载)时，波形特性与实际工程波形相仿，但在加上试品(阀片)后，由于避雷器阀片直径不能改变，阀片电容相对于晶闸管缓冲电容过大，因而试验波形产生很大的畸变，换相电压的陡度以及换相过冲明显不够，有时从电压波形上根本看不到换相过程。
为了能够稳定可靠的产生高压直流输电系统避雷器阀片老化试验的试验电压波形，减小电压畸变，同时能够根据需要改变触发角和换相角得到不同的电压波形，需要采用新的方法产生试验电压波形。该方法将主要用于高压直流输电系统避雷器阀片老化试验电源的电压纹波分量的生成。

技术实现思路

本专利技术的主要内容是提出一种新的高压直流输电系统避雷器老化试验的电压波形产生方法，并通过微处理器生成波形。
本专利技术提供一种高压直流输电系统避雷器老化试验的电压波形产生方法，包括如下步骤：
步骤1：对六脉动换流器的桥电压波形和阀电压波形进行时间分段；
步骤2：确定桥电压和阀电压波形的分段函数表达式；
步骤3：将桥电压波形和阀电压波形均分解为直流分量和纹波分量；
步骤4：将纹波分量离散化为数字量；
步骤5：通过微处理器生成波形。
所述步骤1，将一个周期分为12段，以A相过零点作为时间的起点t＝0，以T0作为一个周期的开始，一个周期分段后每段的时间为：
T0～T1：(30+α)/180*π≤t≤(30+α+μ)/180*π；
T1～T2：(30+α+μ)/180*π≤t≤(90+α)/180*π；
T2～T3：(90+α)/180*π≤t≤(90+α+μ)/180*π；
T3～T4：(90+α+μ)/180*π≤t≤(150+α)/180*π；
T4～T5：(150+α)/180*π≤t≤(150+α+μ)/180*π；
T5～T6：(150+α+μ)/180*π≤t≤(210+α)/180*π；
T6～T7：(210+α)/180*π≤t≤(210+α+μ)/180*π；
T7～T8：(210+α+μ)/180*π≤t≤(270+α)/180*π；
T8～T9：(270+α)/180*π≤t≤(270+α+μ)/180*π；
T9～T10：(270+α+μ)/180*π≤t≤(330+α)/180*π；
T10～T11：(330+α)/180*π≤t≤(330+α+μ)/180*π；
T11～T12：(330+α+μ)/180*π≤t≤(390+α)/180*π；
其中，α为触发角，μ为换相角。
将一个周期分为12段，每一段的波形函数表达式如下表1和表2所示。
表1六脉动换流器桥端电压分段函数表
表26脉动换流器阀电压分段函数表
表中1表示对应的换流阀导通，0表示对应的换流阀关断。
根据表1的桥电压不同时间段的电压表达式，可总结如下规律：
u d = 1 N u p ( u a * E 1 + u b * E 3 + u c * E 5 ) - 1 N d o w n ( u a * E 4 + u b * E 6 + u c * E 2 ) - - - ( 1 ) ]]>其中，ud表示桥电压，E1～E6表示存在函数，存在表示晶闸管Vi导通取值为1，不存在表示晶闸管Vi不导通取值为0；Nup表示上半桥在t时刻存在函数值等于1的总个数；Ndown表示下半桥在t时刻存在函数值等于1的总个数。
所述步骤3直流分量的计算：
忽略换相电抗，假设换流阀为不可控的理想整流阀，直流电流是平直的，则换流器在任意时刻总是有两个阀导通。6脉动换流器的理想空载直流电压平均值可用下式表示
U ∞ = 3 2 2 π U l - - - ( 2 - 1 ) ]]>式中Ul为换流器交流侧线电压有效值。
假设换流阀为可控晶闸管，换流器在交流侧电动势和触发脉冲作用下，按照晶闸管开断条件进行次序通断，在触发角为α时的理想空载直流电压平均值为
U∞′＝U∞cosα(2-2)
换流器实际运行中，由于平波电抗器和直滤波器的存在，可以保证直流电流形近似平直。但是换相回路中的电感Lr是不可忽略的，因而换流器在正常运行时，非换相期间有2个阀导通，换相期间有3个阀导通。在整流运行时的直流电压平均值为
U d = U d 0 ′ - 3 π X r I d 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压直流输电系统避雷器老化试验的电压波形产生方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：对六脉动换流器的桥电压波形和阀电压波形进行时间分段；步骤2：确定桥电压和阀电压波形的分段函数表达式；步骤3：将桥电压波形和阀电压波形均分解为直流分量和纹波分量；步骤4：将纹波分量离散化为数字量；步骤5：用微处理器生成波形。

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电系统避雷器老化试验的电压波形产生方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1：对六脉动换流器的桥电压波形和阀电压波形进行时间分段；
步骤2：确定桥电压和阀电压波形的分段函数表达式；
步骤3：将桥电压波形和阀电压波形均分解为直流分量和纹波分量；
步骤4：将纹波分量离散化为数字量；
步骤5：用微处理器生成波形。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1，将一个周期分为12段，以A相过零点作为时间的起点t＝0，以T0作为一个周期的开始，一个周期分段后每段的时间为：
T0～T1：(30+α)/180*π≤t≤(30+α+μ)/180*π；
T1～T2：(30+α+μ)/180*π≤t≤(90+α)/180*π；
T2～T3：(90+α)/180*π≤t≤(90+α+μ)/180*π；
T3～T4：(90+α+μ)/180*π≤t≤(150+α)/180*π；
T4～T5：(150+α)/180*π≤t≤(150+α+μ)/180*π；
T5～T6：(150+α+μ)/180*π≤t≤(210+α)/180*π；
T6～T7：(210+α)/180*π≤t≤(210+α+μ)/180*π；
T7～T8：(210+α+μ)/180*π≤t≤(270+α+μ)/180*π；
T8～T9：(270+α)/180*π≤t≤(270+α+μ)/180*π；
T9～T10：(270+α+μ)/180*π≤t≤(330+α)/180*π；
T10～T11：(330+α)/180*π≤t≤(330+α+μ)/180*π；
T11～T12：(330+α+μ)/180*π≤t≤(390+α)/180*π；
其中，α为触发角，μ为换相角度数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2，桥电压的分段函数如下式所示：
其中，ua表示a相电压，ub表示b相电压，uc表示c相电压，ud表示桥电压，E1～E6表示存在函数，存在表示晶闸管Vi导通取值为1，不存在表示晶闸管Vi不导通取值为0；Nup表示上半桥在t时刻存在函数值等于1的总个数；Ndown表示下半桥在t时刻存在函数值等于1的总个数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，Nup+Ndown＝3时为换相时间段,Nup+Ndown＝2时为非换相时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国富，李龙龙，陈没，李永亮，党冬，张搏宇，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11