一种电子式直流互感器暂态特性试验装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电子式直流互感器暂态特性试验装置及控制方法，包括方波电源系统、合成回路控制系统、组合开关、检测装置。方波电源系统包括直流陡化电源、陡化电源补偿装置及直流可控电源；合成回路控制系统用于计算三个电源的波形基准及合成时序下发给各个电源装置，控制三个电源按照既定路径和时序合成，得到受控的电流波形；直流陡化电源、陡化电源补偿装置用于产生陡化的类指数电流波形；直流可控电源用于方波电流的补偿；组合开关用于控制负载电流的持续时间；检测装置用于检测直流方波电流，和记录试验过程数据并返回给合成回路控制系统。本发明专利技术具有输出电流大、响应快、精确高、接线方便、控制简单的优点。

An electronic DC transformer transient characteristic test device and control method

The invention discloses an electronic DC transformer transient characteristic test device and a control method, including a square wave power supply system, a synthetic loop control system, a combined switch and a detection device. Square wave power supply system includes DC power supply, power peaking wave compensation device and DC controllable power supply; synthesis loop control system for waveform synthesis and timing reference calculation of three power supply to each power supply device, control three power in accordance with the established path synthesis and timing, current waveform controlled DC power supply, steep steep; power compensation device for generating the sharpening index of current waveform; DC controllable power supply for square wave current compensation; combination switch for controlling the duration of load current; detection device for detecting DC square wave current, and record test data and return to the synthesis loop control system. The invention has the advantages of large output current, fast response, high accuracy, convenient connection and simple control.

【技术实现步骤摘要】
一种电子式直流互感器暂态特性试验装置及控制方法
本专利技术涉及互感器检测
，更具体地说，涉及一种电子式直流互感器暂态特性试验装置及控制方法。
技术介绍
柔性直流输电技术是以电压源换流器(VSC)、可关断器件和脉宽调制(PWM)技术为基础的新一代直流输电技术，在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网方面具有较强的技术优势，弥补了传统直流输电的局限性。国家电网公司已经投运了舟山±200kV、厦门±320kV等多条柔性直流输电系统，正在建设张北±500kV、渝鄂背靠背等柔性直流工程。相对于传统高压直流输电系统，柔性直流输电系统的调控能力更强，但是由于柔性直流输电系统直流侧故障时的回路阻抗非常小，容易在瞬时产生很大的故障电流，所以为了提高柔性直流系统的响应速度，抑制故障电流，提高电力系统的安全稳定性，需要控制保护信号具有更快的采样速度和更宽的频带宽度，这对柔性直流输电用直流互感器的暂态特性提出了更高的要求。在相关的国家标准中，均对直流互感器的暂态特性及试验进行了规定。国家标准GB/T26216.1-2010《高压直流输电系统直流电流测量装置第1部分：电子式直流电流测量装置》中明确规定电子式直流电流测量装置的阶跃响应上升时间应小于400us。柔性直流输电系统中的直流互感器暂态性能要求更高，阶跃响应上升时间应小于120us。作为柔性直流输电系统直流互感器的电流暂态响应测量系统，系统中的方波电流发生装置阶跃响应上升时间比互感器本身的阶跃响应上升时间还应再小一个数量级，才能确保测量的准确性，即方波电流发生装置输出电流阶跃响应上升时间应达到10us量级，并且脉宽需大于5ms，输出电流峰值要求达到3000A，但是目前缺少相应检测设备，导致直流互感器的暂态特性试验无法正常开展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种电子式直流互感器暂态特性试验装置及控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电子式直流互感器暂态特性试验装置，包括合成回路控制系统、方波电源系统、组合开关、检测装置，所述方波电源系统包括直流陡化电源、陡化电源补偿装置及直流可控电源，所述合成回路控制系统与直流陡化电源、陡化电源补偿装置、直流可控电源三套电源通过网口连接，三套电源的输出端正负级分别并联连接；所述合成回路控制系统用于先计算直流陡化电源、陡化电源补偿装置、直流可控电流源各自的波形基准及合成时序再下发给各个电源装置，控制直流陡化电源、陡化电源补偿装置、直流可控电源按照既定路径再按合成时序输出受控的电流波形；所述直流陡化电源、陡化电源补偿装置用于产生陡化的类指数电流波形；所述直流可控电源用于进行方波电流的补偿；所述组合开关用于控制负载电流的持续时间；所述检测装置用于检测直流方波电流，和记录试验过程数据并返回给所述合成回路控制系统。在上述方案中，所述合成回路控制系统包括方波电流检测装置、通信装置及上位机控制系统。合成回路控制系统具备误差和修正算法处理能力。在上述方案中，所述直流可控电源包括三相整流电路、DC/AC高频逆变电路、高频整流电路、输出滤波电路以及控制保护电路组成。直流可控电源工作在恒流模式，产生补偿电流及平稳的大电流输出。在上述方案中，所述组合开关由IGBT并联组及其驱动电路组成，所述合成回路控制系统通过切换组合开关的线路通路来调节负载电流的持续时间，保持切断速度达到10微秒以内。在上述方案中，所述直流陡化电源由高频电压脉冲电源、双掷开关、储能电容、续流二极管和可调电感组成，可产生百微秒级类指数电流波形。陡化电源补偿装置的电路结构与直流陡化电源相似，但内部电容和电感量相对较小，可产生微秒级类指数电流波形。本专利技术还提供一种电子式直流互感器暂态特性试验装置的控制方法，包括以下步骤：步骤S010，所述合成回路控制系统接收试验指令和指标要求，计算出所需的合成电流波形、直流陡化电源幅值和上升下降时间常数、陡化电源补偿装置幅值和上升下降时间常数、直流可控电源的基准波形曲线，并下发给各个电源装置；步骤S020，所述直流陡化电源接收控制指令，装载试验参数并待机；步骤S030，所述直流陡化电源补偿装置接收控制指令，装载试验参数并待机；步骤S040，所述直流可控电源接收波形基准曲线完成，启动，按照基准曲线的路径跟随波形并输出；步骤S050，所述直流可控电源在第一个定时点启动直流陡化电源，所述直流陡化电源输出电流；步骤S060，所述直流可控电源在第二个定时点启动直流陡化电源补偿装置，所述直流陡化电源输出电流；步骤S070，所述直流陡化电源、陡化电源补偿装置、直流可控电源的输出电流在输出线路上完成波形合成，受线路杂散电容电感参数干扰，产生一个近似于方波的电流波形，该电流波局部形存在畸变；步骤S080，第一轮试验完成，所述合成回路控制系统完成录波，并将录波波形与试验所需波形对比，计算出两者的波形误差，将该误差计算处理后加入到直流可控电源的波形基准中，让该基准产生一个反向的误差补偿量；步骤S090，重复上述步骤1～3次，直到输出电流与目标电流波形一致，以此时各个电源装置的控制参数及基准曲线作为该试验点的控制方案。在本专利技术中，合成回路控制系统通过对电流波形的计算，控制直流可控电源、直流陡化电源和陡化电源补偿装置产生各自最佳幅值和上升及下降时间常数的电流波形，三路电源的波形通过精确的时序配合，完成波形的合成。但此时合成的波形由于受到线路杂散电感、电容和磁场干扰会产生较大的波形畸变，该畸变的电流波形会在合成后，经检测装置反馈给合成回路控制系统，合成回路控制系统再通过对目标电流和畸变电流误差的计算，将新的波形基准下发给直流可控电源，使其对误差反向补偿。重复以上操作，第二次合成的电流波形会因直流可控电源的输出波形的修正而得到改善。经过多次的修正，得到理想的合成电流波形。本专利技术利用直流可控电源、直流陡化电源和陡化电源补偿装置的不同输出特性，合成理想的电流。直流可控电源因其稳定性高，波形平稳、调节速度较慢，电流上升所需时间很大；直流陡化电源输出电流时，上升和下降的时间常数较大，但衰减较快，且不可持续；陡化电源补偿装置能产生理想波形的上升速度，但下降速度极快、不可持续。本专利技术通过直流陡化电源及其补偿装置产生一个陡化的类指数电流波形保证电流的上升速度和持续时间，再利用直流可控电源进行方波电流的补偿，最后将直流可控电源、直流陡化电源和陡化电源补偿装置的电流进行合成为阶跃方波，以提供上升速率快、平稳可保持的目标电流。实施本专利技术一种电子式直流互感器暂态特性试验装置及控制方法，具有以下有益效果：1、本专利技术采用直流陡化电源、陡化电源补偿装置、直流可控电源的组合，实现直流互感器暂稳态响应试验所需的电流大、上升快、波形平稳、持续可控的方波波形；2、本专利技术的直流陡化电源、陡化电源补偿装置利用电容充放电外加补偿的形式，降低微秒级直流阶跃电流在回路中产生的功率冲击，能有效降低设备的体积和成本；3、本专利技术中电流波形的合成过程由合成回路控制系统的内部软件计算完成，操作方便，控制精确度较高，实现了人为试验操作不可能实现的精确控制；4、本专利技术中电流波形的修正，是通过重复误差修正、反向补偿抵消负载及回路中的寄生参数及电磁变化带来电流波形的畸变，该方法能极大地提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子式直流互感器暂态特性试验装置，其特征在于，包括合成回路控制系统、方波电源系统、组合开关、检测装置，所述方波电源系统包括直流陡化电源、陡化电源补偿装置及直流可控电源，所述合成回路控制系统与直流陡化电源、陡化电源补偿装置、直流可控电源三套电源通过网口连接，三套电源的输出端正负级分别并联连接；所述合成回路控制系统用于先计算直流陡化电源、陡化电源补偿装置、直流可控电流源各自的波形基准及合成时序再下发给各个电源装置，控制直流陡化电源、陡化电源补偿装置、直流可控电源按照既定路径再按合成时序输出受控的电流波形；所述直流陡化电源、陡化电源补偿装置用于产生陡化的类指数电流波形；所述直流可控电源用于进行方波电流的补偿；所述组合开关用于控制负载电流的持续时间；所述检测装置用于检测直流方波电流和记录试验过程数据并返回给所述合成回路控制系统。

【技术特征摘要】
1.一种电子式直流互感器暂态特性试验装置，其特征在于，包括合成回路控制系统、方波电源系统、组合开关、检测装置，所述方波电源系统包括直流陡化电源、陡化电源补偿装置及直流可控电源，所述合成回路控制系统与直流陡化电源、陡化电源补偿装置、直流可控电源三套电源通过网口连接，三套电源的输出端正负级分别并联连接；所述合成回路控制系统用于先计算直流陡化电源、陡化电源补偿装置、直流可控电流源各自的波形基准及合成时序再下发给各个电源装置，控制直流陡化电源、陡化电源补偿装置、直流可控电源按照既定路径再按合成时序输出受控的电流波形；所述直流陡化电源、陡化电源补偿装置用于产生陡化的类指数电流波形；所述直流可控电源用于进行方波电流的补偿；所述组合开关用于控制负载电流的持续时间；所述检测装置用于检测直流方波电流和记录试验过程数据并返回给所述合成回路控制系统。2.根据权利要求1所述的一种电子式直流互感器暂态特性试验装置，其特征在于，所述合成回路控制系统包括方波电流检测装置、通信装置及上位机控制系统。3.根据权利要求1所述的一种电子式直流互感器暂态特性试验装置，其特征在于，所述直流可控电源包括三相整流电路、DC/AC高频逆变电路、高频整流电路、输出滤波电路以及控制保护电路组成。4.根据权利要求1所述的一种电子式直流互感器暂态特性试验装置，其特征在于，所述组合开关由IGBT并联组及其驱动电路组成，所述合成回路控制系统通过切换组合开关的线路通路来调节负载电流的持续时间。5.根据权利要求1所述的一种电子式直流互感器暂态特性试验装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，姚俊，姚翔宇，雷民，胡浩亮，董勤，邵显清，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42