柔性直流输电系统中阀段短路试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种柔性直流输电系统中阀段短路试验装置，其中控制单元用于在阀段达到最高稳态结温并进入热平衡后，控制正弦电流回路输出一组幅值和周波次可调的正弦电流，以及控制直流衰减电流回路输出一组幅值可调的直流衰减电流；并在直流衰减电流达到其峰值之后，使其与正弦电流叠加形成短路试验电流；以及在短路试验电流的波形不过零时控制第五、六开关组件导通，使波形不过零的那部分电流输入阀段，在短路试验电流的波形过零时还控制第三开关组件导通，使波形过零的那部分电流流过第三开关组件，同时使阀段在短路试验电流断续时承受反压。相应地，提供一种短路试验方法。本发明专利技术能够提供使阀段耐受同实际工况相当的暂态电流、电压、以及热应力。

【技术实现步骤摘要】
柔性直流输电系统中阀段短路试验装置及试验方法
本专利技术涉及柔性直流输电
，具体涉及一种柔性直流输电系统中阀段短路试验装置，以及一种柔性直流输电系统中阀段短路试验方法。
技术介绍
基于H半桥子模块拓扑的柔性直流输电系统在发生直流侧短路后，系统会迅速闭锁各H半桥子模块中的所有IGBT，以及开通与各H半桥子模块下管T2反向并联的SCR(晶闸管)，并发出前级交流断路器断开的系统保护指令。但由于前级交流断路器断开需要时间较长，通常在100ms左右，为了验证在直流侧短路期间，与H半桥子模块下管T2反向并联的二极管D2和SCR的可靠性，必须在实验室按照等效试验的方法，使被测阀段耐受同实际工况相当的暂态电流、电压、以及热应力。下面通过分析实际系统发生直流侧短路后内部短路电流的形成机理。本领域技术人员公知的是，在柔性直流输电系统的双极直流侧发生短路后，电容会放电给桥臂电感，此过程形成的电流流过H半桥子模块上管T1，在被测阀段闭锁后该电流达到峰值；随后桥臂电感放电形成衰减的直流电流，同时叠加电网的三相正弦短路电流，从而形成短路电流，这就是短路电流的形成机理。而且，根据直流侧短路回路阻抗大小不同，叠加形成的短路电流的波形主要呈现出不过零和过零两种形式。目前，行业内普遍采用直流衰减电流和正弦电流叠加的方法来等效短路电流，并提出相应的短路试验方案。然而，专利技术人发现，现有技术所提出的短路试验方案存在以下问题：1)在直流衰减电流上升到峰值的过程中，衰减电流就已经流过与下管T2反向并联的二极管D2和SCR，随后，在衰减电流达到峰值后再与正弦电流叠加并对被测阀段进行短路试验。但是，直流衰减电流上升到峰值的过程中短路电流应该流过H半桥子模块上管T1，而非与下管T2反向并联的二极管D2和SCR，这就导致与下管T2反向并联的二极管D2和SCR没有完全耐受与实际相同的短路电流应力；2)无法实现被测阀段短路电流过零断续这种工况下对H半桥子模块耐受反压能力的考核；3)无法满足在最严酷状态下，对H半桥子模块耐受热应力的考核，即，无法在被测阀段运行至最高稳态结温并进入热平衡后立即进行短路试验。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种能够使被测阀段耐受同实际工况相当的暂态电流、电压、以及热应力的柔性直流输电系统中阀段短路试验装置和试验方法。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种柔性直流输电系统中阀段短路试验装置，其包括正弦电流回路、直流衰减电流回路、第三开关组件、第五开关组件、第六开关组件、阀段和控制单元；所述正弦电流回路的第一端与直流衰减电流回路的第一端连接，并通过第五开关组件与所述阀段的第一端连接，所述正弦电流回路的第二端与直流衰减电流回路的第二端连接，并通过第六开关组件与所述阀段的第二端连接，所述第三开关组件的两端分别与正弦电流回路的第一端和第二端连接；所述控制单元用于在所述阀段达到最高稳态结温并进入热平衡后，控制正弦电流回路输出一组幅值和周波次可调的正弦电流，以及控制直流衰减电流回路输出一组幅值可调的直流衰减电流；并在所述直流衰减电流达到其峰值之后，使其与所述正弦电流叠加形成短路试验电流；在所述短路试验电流的波形不过零时，控制第五开关组件和第六开关组件导通，从而使波形不过零的那部分电流输入所述阀段，以及在所述短路试验电流的波形过零时，还控制第三开关组件导通，从而使波形过零的那部分电流流过第三开关组件，同时使所述阀段在短路试验电流断续时承受反压。可选地，所述控制单元还用于通过调节正弦电流回路输出的正弦电流的幅值和直流衰减电流回路输出的直流衰减电流的幅值，来调节所述短路试验电流的波形是否过零，以及在所述短路试验电流的波形过零时，调节波形过零的那部分电流的幅值。可选地，所述短路试验装置还包括检测单元，用于检测所述短路试验电流的波形是否过零，并在检测到波形过零时发送过零提示至控制单元，以及在检测到波形不过零时发送未过零提示至控制单元；所述控制单元还用于在接收到所述过零提示时控制第三开关组件导通，以及在接收到所述未过零提示时控制第三开关组件关断。可选地，所述直流衰减电流回路包括第二高压直流源、第二接触器、第二充电电阻、第二储能电容、第二谐振电感、第二开关组件和第四开关组件；所述第二高压直流源的正极依次经过第二接触器、第二充电电阻、第二开关组件和第四开关组件与直流衰减电流回路的第一端连接，所述第二高压直流源的负极与直流衰减电流回路的第二端连接，所述第二储能电容的两端分别与第二充电电阻和第二开关组件的连接点、直流衰减电流回路的第二端连接，所述第二谐振电感分别与第二开关组件和第四开关组件的连接点、直流衰减电流回路的第二端连接；所述控制单元还用于控制第二接触器吸合，从而使第二高压直流源通过第二充电电阻为第二储能电容充电；然后控制第二开关组件在预设的t0时刻导通，产生谐振电流为第二谐振电感储能；接着在预设的t1时刻向所述阀段发出闭锁指令；再控制第四开关组件在预设的t2时刻导通，通过第二谐振电感续流产生幅值可调的直流衰减电流。可选地，所述t2时刻处于所述直流衰减电流回路的第二储能电容和第二谐振电感产生的谐振电流的第一个负半波期间；所述控制单元还用于根据所述直流衰减电流的预输出幅值大小，调节所述t2时刻在所述第一个负半波的峰值及其后的期间内的具体时刻。可选地，所述正弦电流回路包括第一高压直流源、第一接触器、第一充电电阻、第一储能电容、第一谐振电感和第一开关组件；所述第一高压直流源的正极依次经过第一接触器、第一充电电阻、第一开关组件和第一谐振电感与正弦电流回路的第一端连接，所述第一高压直流源的负极与正弦电流回路的第二端连接，所述第一储能电容的两端分别与第一充电电阻和第一开关组件的连接点、正弦电流回路的第二端连接；所述控制单元还用于控制第一接触器吸合，从而使第一高压直流源通过第一充电电阻为第一储能电容充电；然后控制第一开关组件在所述t2时刻导通，产生幅值和周波次可调的正弦电流；所述控制单元还用于控制第五开关组件和第六开关组件也在所述t2时刻导通。可选地，所述控制单元还用于根据所述正弦电流回路产生的正弦电流震荡的周波次数，控制第一开关组件的导通和关断。可选地，所述短路试验装置中的各个开关组件包括SCR、IEGT、IGCT和GTO中的至少一种。可选地，所述第一开关组件包括两个反向并联的SCR；所述第二开关组件包括两个反向并联的SCR。本专利技术还提供一种柔性直流输电系统中阀段短路试验方法，其包括如下步骤：使所述阀段达到最高稳态结温并进入热平衡；生成一组幅值可调的直流衰减电流以及一组幅值和周波次可调的正弦电流，并在所述直流衰减电流达到其峰值之后，使其与所述正弦电流叠加形成短路试验电流；在所述短路试验电流的波形不过零时，使波形不过零的那部分电流输入所述阀段，以及在所述短路试验电流的波形过零时，为波形过零的那部分电流提供不同于所述阀段所在回路的其它通路，同时使所述阀段在短路试验电流断续时承受反压。可选地，所述短路试验方法还包括步骤：在预设的t1时刻向所述阀段发出闭锁指令；所述直流衰减电流的输出时刻、所述正弦电流的输出时刻，以及所述短路试验电流输入所述阀段的时刻相同，均为预设的t2时刻，且所述t1时刻早于所述t2时刻。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性直流输电系统中阀段短路试验装置，其特征在于，包括正弦电流回路、直流衰减电流回路、第三开关组件、第五开关组件、第六开关组件、阀段和控制单元；所述正弦电流回路的第一端与直流衰减电流回路的第一端连接，并通过第五开关组件与所述阀段的第一端连接，所述正弦电流回路的第二端与直流衰减电流回路的第二端连接，并通过第六开关组件与所述阀段的第二端连接，所述第三开关组件的两端分别与正弦电流回路的第一端和第二端连接；所述控制单元用于在所述阀段达到最高稳态结温并进入热平衡后，控制正弦电流回路输出一组幅值和周波次可调的正弦电流，以及控制直流衰减电流回路输出一组幅值可调的直流衰减电流；并在所述直流衰减电流达到其峰值之后，使其与所述正弦电流叠加形成短路试验电流；在所述短路试验电流的波形不过零时，控制第五开关组件和第六开关组件导通，从而使波形不过零的那部分电流输入所述阀段，以及在所述短路试验电流的波形过零时，还控制第三开关组件导通，从而使波形过零的那部分电流流过第三开关组件，同时使所述阀段在短路试验电流断续时承受反压。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电系统中阀段短路试验装置，其特征在于，包括正弦电流回路、直流衰减电流回路、第三开关组件、第五开关组件、第六开关组件、阀段和控制单元；所述正弦电流回路的第一端与直流衰减电流回路的第一端连接，并通过第五开关组件与所述阀段的第一端连接，所述正弦电流回路的第二端与直流衰减电流回路的第二端连接，并通过第六开关组件与所述阀段的第二端连接，所述第三开关组件的两端分别与正弦电流回路的第一端和第二端连接；所述控制单元用于在所述阀段达到最高稳态结温并进入热平衡后，控制正弦电流回路输出一组幅值和周波次可调的正弦电流，以及控制直流衰减电流回路输出一组幅值可调的直流衰减电流；并在所述直流衰减电流达到其峰值之后，使其与所述正弦电流叠加形成短路试验电流；在所述短路试验电流的波形不过零时，控制第五开关组件和第六开关组件导通，从而使波形不过零的那部分电流输入所述阀段，以及在所述短路试验电流的波形过零时，还控制第三开关组件导通，从而使波形过零的那部分电流流过第三开关组件，同时使所述阀段在短路试验电流断续时承受反压。2.根据权利要求1所述的短路试验装置，其特征在于，所述控制单元还用于通过调节正弦电流回路输出的正弦电流的幅值和直流衰减电流回路输出的直流衰减电流的幅值，来调节所述短路试验电流的波形是否过零，以及在所述短路试验电流的波形过零时，调节波形过零的那部分电流的幅值。3.根据权利要求1所述的短路试验装置，其特征在于，所述短路试验装置还包括检测单元，用于检测所述短路试验电流的波形是否过零，并在检测到波形过零时发送过零提示至控制单元，以及在检测到波形不过零时发送未过零提示至控制单元；所述控制单元还用于在接收到所述过零提示时控制第三开关组件导通，以及在接收到所述未过零提示时控制第三开关组件关断。4.根据权利要求1-3中任一项所述的短路试验装置，其特征在于，所述直流衰减电流回路包括第二高压直流源、第二接触器、第二充电电阻、第二储能电容、第二谐振电感、第二开关组件和第四开关组件；所述第二高压直流源的正极依次经过第二接触器、第二充电电阻、第二开关组件和第四开关组件与直流衰减电流回路的第一端连接，所述第二高压直流源的负极与直流衰减电流回路的第二端连接，所述第二储能电容的两端分别与第二充电电阻和第二开关组件的连接点、直流衰减电流回路的第二端连接，所述第二谐振电感分别与第二开关组件和第四开关组件的连接点、直流衰减电流回路的第二端连接；所述控制单元还用于控制第二接触器吸合，从而使第二高压直流源通过第二充电电阻为第二储能电容充电；然后控制第二开关组件在预设的t0时刻导通，产生谐振电流为第二谐振电感储能...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳舟洲，樊文斌，盛俊毅，谢文杰，刘伟增，
申请(专利权)人：特变电工新疆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65