專(zhuān)利名稱(chēng)：晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)量測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種晶閘管投切電容器(TSC)高壓閥試驗(yàn)裝置，還 涉及利用該裝置進(jìn)行TSC閥過(guò)電流試驗(yàn)和運(yùn)行試驗(yàn)的方法。
背景技術(shù)：
隨著靈活交流輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的逐步推廣，其核心部件——大功率高壓串聯(lián) 晶閘管閥的可靠性成為系統(tǒng)安全的關(guān)鍵。由于靈活交流輸電裝置普遍具有電壓高、電流大、 容量大的特點(diǎn)，在試驗(yàn)環(huán)境中構(gòu)建同實(shí)際運(yùn)行工況相同的全載電路進(jìn)行試驗(yàn)具有較高難度。 晶閘管投切電容器(TSC)裝置是一種重要的靈活交流輸電設(shè)備，主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)的無(wú)功 補(bǔ)償中，其核心部件稱(chēng)作TSC閥，也稱(chēng)TSC高壓閥，是一種晶閘管閥，該TSC閥由反并聯(lián)的 一個(gè)正向閥與一個(gè)反向閥組成。在正常運(yùn)行狀態(tài)中，由于是投切操作，晶閘管閥在電流過(guò)零 點(diǎn)觸發(fā)，晶閘管閥不承受電壓應(yīng)力；但在故障阻斷狀態(tài)下，由于閥電流的消失，閥將承受系 統(tǒng)電壓與電容器電壓的共同作用，其最大電壓可達(dá)2倍的系統(tǒng)工作電壓，考慮過(guò)沖的影響其 典型值為2. 13倍的系統(tǒng)峰值電壓，隨著時(shí)間的推移，該電壓應(yīng)力將會(huì)由于電容器的放電而逐 漸減小。TSC閥運(yùn)行試驗(yàn)和過(guò)電流試驗(yàn)的目的就是驗(yàn)證其對(duì)于長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行工況和故障工況下的 最大電流、電壓和溫度應(yīng)力作用的設(shè)計(jì)是正確的。限于試驗(yàn)容量的提供，目前普遍釆用合成 試驗(yàn)的方法進(jìn)行TSC閥的運(yùn)行試驗(yàn)和過(guò)電流試驗(yàn)，其基本思想是采用多套電源系統(tǒng)分別為T(mén)SC 閥提供長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行電流、故障過(guò)電流和高電壓強(qiáng)度，即現(xiàn)有晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置 不能兼顧TSC高壓閥的運(yùn)行試驗(yàn)和過(guò)電流試驗(yàn)，而是采用兩套獨(dú)立的試驗(yàn)裝置分別實(shí)現(xiàn)運(yùn)行 試驗(yàn)和過(guò)電流試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康摹０l(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可兼顧晶閘管投切電容器(TSC)高壓閥運(yùn)行試驗(yàn)和 過(guò)電流試驗(yàn)要求的試驗(yàn)裝置；同時(shí)本發(fā)明還提供一種利用該裝置進(jìn)行TSC閥過(guò)電流試驗(yàn)和運(yùn) 行試驗(yàn)的方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置包括兩個(gè)直流電壓源， 分別為大電流直流電壓源和高電壓直流電壓源，其主要功能是補(bǔ)充試驗(yàn)所需能量；六個(gè)輔助 閥，分別為大電流電源控制閥、高電壓電源控制閥、反并聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥和反向 大電流振蕩輔助閥、反并聯(lián)的正向高電壓振蕩輔助閥和反向高電壓振蕩輔助閥；兩個(gè)電容器， 分別為大電流振蕩電容器和高電壓振蕩電容器；兩個(gè)電抗器，分別為大電流振蕩電抗器和高 電壓振蕩電抗器。其中大電流振蕩電容器與大電流振蕩電抗器、高電壓振蕩電容器與高電壓 振蕩電抗器構(gòu)成了兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的振蕩電路。大電流直流電壓源、大電流電源控制閥、大電流振蕩電容器、大電流振蕩電抗器、反并 聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥和反向大電流振蕩輔助閥構(gòu)成被試閥的相對(duì)獨(dú)立的強(qiáng)度供應(yīng)系 統(tǒng)。其中，大電流直流電壓源的正極輸出接大電流電源控制閥的陽(yáng)極，大電流電源控制閥的 陰極分兩路， 一路串接大電流振蕩電容器后接大電流直流電壓源的負(fù)極，另一路串接大電流 振蕩電抗器后與反并聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥和反向大電流振蕩輔助閥相連，反并聯(lián)的正 向大電流振蕩輔助閥和反向大電流振蕩輔助閥串接試品閥后與大電流直流電壓源的負(fù)極相 連；高電壓直流電壓源、高電壓電源控制閥、高電壓電源控制閥、高電壓振蕩電抗器、反并 聯(lián)的正向高電壓振蕩輔助閥和反向高電壓振蕩輔助閥構(gòu)成試品閥的另一相對(duì)獨(dú)立的強(qiáng)度供應(yīng) 系統(tǒng)。其中，高電壓直流電壓源的正極輸出接高電壓電源控制閥的陽(yáng)極，高電壓電源控制閥 的陰極分兩路， 一路串接高電壓振蕩電容器后接高電壓直流電壓源的負(fù)極，另一路串接高電 壓振蕩電抗器后與反并聯(lián)的正向高電壓振蕩輔助閥和反向高電壓振蕩輔助閥相連，反并聯(lián)的 正向高電壓振蕩輔助閥和反向高電壓振蕩輔助閥串接試品闊后與高電壓直流電壓源的負(fù)極相 連。本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置還包括一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，該自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)裝置硬件電路的工作時(shí)序和狀態(tài)進(jìn)行控制。該自動(dòng)控制系統(tǒng)包括一個(gè)信號(hào)采集單元、一個(gè)試驗(yàn)同步單元、 一個(gè)調(diào)節(jié)單元、 一個(gè)觸發(fā)邏輯單元和一個(gè)人機(jī)接口單元。信號(hào)采集單元對(duì)該試驗(yàn)裝置一次硬件電路的相關(guān)信號(hào)進(jìn)行采集，并將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；試驗(yàn)同步單元用于產(chǎn)生試驗(yàn)同步脈沖，試驗(yàn)同步脈沖的作用是為各閥的觸發(fā)時(shí)刻提供時(shí)間基準(zhǔn)； 調(diào)節(jié)單元響應(yīng)人機(jī)接口單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)下達(dá)的指令，完成各閥觸發(fā)命令的手動(dòng)閉鎖/解鎖工作，該調(diào)節(jié)單元確定一次硬件電路中各閥的觸發(fā)時(shí)刻并根據(jù)試驗(yàn)同步脈沖發(fā)出觸發(fā)命令，該 調(diào)節(jié)單元還計(jì)算各重要物理量的有效值、峰值，將結(jié)果通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)上報(bào)人機(jī)接口單元；觸 發(fā)邏輯單元根據(jù)調(diào)節(jié)單元下達(dá)的觸發(fā)命令向一次硬件電路中的各閥發(fā)送觸發(fā)脈沖，使閥在特 定的時(shí)刻導(dǎo)通，同時(shí)，還對(duì)闊的異常情況進(jìn)行監(jiān)視和處理；人機(jī)接口單元用于通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 向各單元下發(fā)運(yùn)行人員設(shè)定的手動(dòng)命令、參數(shù)，并將各單元經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)報(bào)送的信息通過(guò)友好的界面形式予以顯示。該自動(dòng)控制系統(tǒng)還包括一個(gè)直流電壓源控制單元，該直流電壓源控制 單元用于控制大電流直流電壓源和高電壓直流電壓源的投入、退出。
本發(fā)明進(jìn)行TSC閥過(guò)電流試驗(yàn)的方法包括如下步驟在試驗(yàn)前通過(guò)參數(shù)選擇使大電流振 蕩電容器與大電流振蕩電抗器的振蕩回路和高電壓振蕩電容器與高電壓振蕩電抗器的振蕩回 路的振蕩頻率相同，正向電壓強(qiáng)度由大電流振蕩電容器提供，反向電壓強(qiáng)度由高電壓振蕩電 容器提供，在初始時(shí)刻 第一時(shí)刻期間被試闊承受正向電壓強(qiáng)度，在第一時(shí)刻觸發(fā)正向大電 流振蕩輔助閥和被試閥的正向閥，產(chǎn)生第一振蕩電流，在第二時(shí)刻觸發(fā)正向高電壓振蕩輔助 閥，產(chǎn)生第二振蕩電流，第一振蕩電流在第三時(shí)刻自然過(guò)零而截止，第二振蕩電流在第四時(shí) 刻自然過(guò)零而截止，第二振蕩電流截止后，高電壓振蕩電容器上電壓反向，此時(shí)再觸發(fā)反向 高電壓振蕩輔助閥將反向電壓強(qiáng)度加于被試閥。該反向電壓強(qiáng)度為正向電壓強(qiáng)度的2. 1倍。本發(fā)明進(jìn)行TSC閥運(yùn)行試驗(yàn)的方法包括如下步驟首先在第五時(shí)刻觸發(fā)正向大電流振蕩 輔助閥和被試閥的正向閥，產(chǎn)生第三振蕩電流，然后在第六時(shí)刻觸發(fā)正向高電壓振蕩輔助閥， 產(chǎn)生第四振蕩電流，第三振蕩電流在第七時(shí)刻自然過(guò)零而截止，第四振蕩電流在第八時(shí)刻自 然過(guò)零而截止；第四振蕩電流截止后，在第八時(shí)刻觸發(fā)反向大電流振蕩輔助閥和被試閥的反 向閥，產(chǎn)生第三振蕩電流的負(fù)向振蕩電流半波，在第九時(shí)刻觸發(fā)反向高電壓振蕩輔助閥，產(chǎn) 生第四振蕩電流的負(fù)向振蕩電流半波，第三振蕩電流的負(fù)向半波在第十時(shí)刻自然過(guò)零而截止， 第四振蕩電流的負(fù)向半波在第十一時(shí)刻自然過(guò)零而截止；同時(shí)在第十一時(shí)刻觸發(fā)正向大電流 振蕩輔助閥和被試閥的正向闊，開(kāi)始下一試驗(yàn)周期。在第七時(shí)刻 第八時(shí)刻、第十時(shí)刻 第十一時(shí)刻反并聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥與反向 大電流振蕩輔助閥的截止期間大電流直流電壓源能夠通過(guò)大電流電源控制閥對(duì)大電流振蕩電 容器進(jìn)行補(bǔ)能；在第五時(shí)刻 第六時(shí)刻、第八時(shí)刻 第九時(shí)刻反并聯(lián)的正向高電壓振蕩輔助 閥與反向高電壓振蕩輔助閥的截止期間高電壓直流電壓源能夠通過(guò)高電壓電源控制閥對(duì)高電 壓振蕩電容器進(jìn)行補(bǔ)能。本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置通過(guò)一系列輔助閥的觸發(fā)配合實(shí)現(xiàn)不同的工作 時(shí)序與試驗(yàn)方式，在晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置運(yùn)行試驗(yàn)方式下使被試閥耐受同實(shí)際 工況相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)時(shí)運(yùn)行電流與穩(wěn)態(tài)熱強(qiáng)度，在晶閘管投切電容器高壓闊試驗(yàn)裝置過(guò)電流試驗(yàn)方 式下使被試閥耐受同實(shí)際工況相當(dāng)?shù)臅簯B(tài)過(guò)電流、暫態(tài)過(guò)電壓與暫態(tài)熱強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被 試閥正常運(yùn)行工況和故障工況特性的試驗(yàn)考核，兼顧晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置運(yùn)行 試驗(yàn)和過(guò)電流試驗(yàn)的要求。本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓闊試驗(yàn)裝置采用諧振電路配合，振 蕩電流疊加的方法實(shí)現(xiàn)較大的試驗(yàn)電流，將試驗(yàn)強(qiáng)度分配到兩個(gè)電源配合實(shí)現(xiàn)，降低了試驗(yàn) 裝置的自身工作強(qiáng)度，提高了試驗(yàn)裝置的安全可靠性；正反向試驗(yàn)電壓分別由兩組電容器提 供，可分別獨(dú)立控制，控制方式、調(diào)節(jié)方式靈活，該試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)靈活，參數(shù)調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)便，
只需調(diào)節(jié)電感、電容諧振參數(shù)便可實(shí)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行工況的再現(xiàn)。本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓 閥試驗(yàn)裝置整體回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可大大降低試驗(yàn)電源容量，節(jié)省投資。


圖1是本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓闊試驗(yàn)裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理圖； 圖3是本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓閥過(guò)電流試驗(yàn)電壓電流波形圖； 圖4是本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓閥運(yùn)行試驗(yàn)電流波形圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理如圖1示，其中El為大電流直流 電壓源、E2為高電壓直流電壓源，Vt是被試的TSC閥，被試閥Vt由反并聯(lián)的一個(gè)正向閥Vtl 與一個(gè)反向閥Vt2組成，Cl是大電流振蕩電容器、Ll是大電流振蕩電抗器，C2是高電壓振 蕩電容器，L2是高電壓振蕩電抗器；大電流振蕩電容器C1與大電流振蕩電抗器L1，高電壓 振蕩電容器C2與高電壓振蕩電抗器L2構(gòu)成了兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的振蕩電路。Vsl是大電流電源 控制閥，Vs2是高電壓電源控制閩，Vll是正向大電流振蕩輔助閥，V12是反向大電流振蕩輔 助閥，V21是正向高電壓振蕩輔助閥，V22是反向高電壓振蕩輔助閥。大電流直流電壓源El的正極輸出接大電流電源控制閥Vsl的陽(yáng)極，大電流電源控制閥 Vsl的陰極分兩路， 一路串接大電流振蕩電容器Cl后接大電流直流電壓源El的負(fù)極，另一 路串接大電流振蕩電抗器L1后與反并聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥V11和反向大電流振蕩輔助 閥V12相連，反并聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥Vll和反向大電流振蕩輔助閥V12串接試品閥 Vt后與大電流直流電壓源El的負(fù)極相連；大電流直流電壓源E1、大電流電源控制閥Vsl、 大電流振蕩電容器C1、大電流振蕩電抗器L1、反并聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥V11和反向大 電流振蕩輔助閥V12構(gòu)成試品閥Vt的相對(duì)獨(dú)立的強(qiáng)度供應(yīng)系統(tǒng)。與之對(duì)稱(chēng)的，高電壓直流電 壓源E2、高電壓電源控制閥Vs2、高電壓振蕩電容器C2、高電壓振蕩電抗器L2、反并聯(lián)的正 向高電壓振蕩輔助閥V21和反向高電壓振蕩輔助閥V22構(gòu)成試品閥Vt的另一相對(duì)獨(dú)立的強(qiáng)度 供應(yīng)系統(tǒng)，其中高電壓直流電壓源E2的正極輸出接高電壓電源控制閥Vs2的陽(yáng)極，高電壓電 源控制閥Vs2的陰極分兩路， 一路串接高電壓振蕩電容器C2后接高電壓直流電壓源E2的負(fù) 極，另一路串接高電壓振蕩電抗器L2后與反并聯(lián)的正向高電壓振蕩輔助閥V21和反向高電壓 振蕩輔助閥V22相連，反并聯(lián)的正向高電壓振蕩輔助閥V21和反向高電壓振蕩輔助閥V22串 接試品閥Vt后與高電壓直流電壓源E2的負(fù)極相連。
以上是對(duì)本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置的一次硬件電路的說(shuō)明，本發(fā)明試驗(yàn) 裝置還包括一個(gè)二次控制系統(tǒng)，即自動(dòng)控制系統(tǒng)，如圖2所示，該自動(dòng)控制系統(tǒng)包括一個(gè)信 號(hào)釆集單元、 一個(gè)試驗(yàn)同步單元、 一個(gè)調(diào)節(jié)單元、 一個(gè)觸發(fā)邏輯單元和一個(gè)人機(jī)接口單元。信號(hào)采集單元，對(duì)該試驗(yàn)裝置一次硬件電路的相關(guān)信號(hào)進(jìn)行采集，并將采集到的模擬信 號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。這些相關(guān)信號(hào)包括被試閥Vt的電壓、被試閥Vt的電流、高電壓振蕩電 容器C2的電壓、高電壓振蕩電抗器L2的電流、大電流振蕩電容器C1的電壓、大電流振蕩電 抗器L1的電流等。試驗(yàn)同步單元用于產(chǎn)生試驗(yàn)同步脈沖，試驗(yàn)同步脈沖的作用是為各閥的觸發(fā)時(shí)刻提供時(shí) 間基準(zhǔn)。該單元的輸入信號(hào)是大電流直流電壓源El形成直流電壓時(shí)使用的50Hz交流電壓信 號(hào)，該電壓信號(hào)在試驗(yàn)同步單元中被濾波，整型，形成頻率為50Hz的方波同步脈沖。調(diào)節(jié)單元響應(yīng)人機(jī)接口單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)下達(dá)的指令，完成各閥觸發(fā)命令的手動(dòng)閉鎖/ 解鎖工作；而且，該單元根據(jù)人機(jī)接口單元設(shè)定的試驗(yàn)項(xiàng)目、工作模式、調(diào)節(jié)定值等參數(shù)， 以及信號(hào)采集單元對(duì)一次硬件電路相關(guān)信號(hào)的采集結(jié)果，來(lái)確定一次硬件電路中各閥的觸發(fā) 時(shí)刻并根據(jù)試驗(yàn)同步脈沖發(fā)出觸發(fā)命令。此外，調(diào)節(jié)單元還負(fù)責(zé)計(jì)算各重要物理量的有效值、 峰值等結(jié)果，將結(jié)果通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)上報(bào)人機(jī)接口單元。調(diào)節(jié)單元具有自檢功能，自檢結(jié)果通 過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)上報(bào)至人機(jī)接口單元。觸發(fā)邏輯單元根據(jù)調(diào)節(jié)單元下達(dá)的觸發(fā)命令向一次硬件電路中的各閥發(fā)送觸發(fā)脈沖，使 閥在特定的時(shí)刻導(dǎo)通。同時(shí)，該單元還對(duì)閥進(jìn)行監(jiān)視和保護(hù)；每當(dāng)閥出現(xiàn)異常，觸發(fā)邏輯單 元將采取相應(yīng)的保護(hù)措施，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)向人機(jī)接口單元上報(bào)該事件。觸發(fā)邏輯單元具有 自檢功能，自檢結(jié)果通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)上報(bào)至人機(jī)接口單元。人機(jī)接口單元用于通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)向自動(dòng)控制系統(tǒng)各單元下發(fā)運(yùn)行人員設(shè)定的手動(dòng)命令、參數(shù)，并將各單元經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)報(bào)送的信息通過(guò)友好的界面形式予以顯示。該自動(dòng)控制系統(tǒng)還包括一個(gè)直流電壓源控制單元，該直流電壓源控制單元根據(jù)人機(jī)接口 單元經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)下達(dá)的命令來(lái)控制大電流直流電壓源El和高電壓直流電壓源E2的投入、退 出。由于一次硬件電路需要自動(dòng)控制系統(tǒng)才能完成工作，因此，自動(dòng)控制系統(tǒng)需要先于一次 硬件電路上電。在上電后，調(diào)節(jié)單元、觸發(fā)邏輯單元以及人機(jī)接口單元均進(jìn)行自檢，若各單 元正常，且調(diào)節(jié)單元能夠正確接收信號(hào)采集單元的數(shù)據(jù)、能夠正確接收同步脈沖，則人機(jī)接 口單元將報(bào)告控制系統(tǒng)正常。在這種情況下，運(yùn)行人員可以開(kāi)始試驗(yàn)操作。運(yùn)行人員通過(guò)界面設(shè)定試驗(yàn)項(xiàng)目工作模式
及調(diào)節(jié)定值。其中，試驗(yàn)項(xiàng)目包括過(guò)電流試驗(yàn)和運(yùn)行試驗(yàn)；工作模式包括自動(dòng)和手動(dòng)；在自 動(dòng)模式下，運(yùn)行人員可以設(shè)定被試閥電流峰值、有效值等定值，調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)大電流振蕩輔 助閥(包括反并聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥Vll和反向大電流振蕩輔助閥V12)和高電壓振 蕩輔助閥(包括反并聯(lián)的正向高電壓振蕩輔助閥V21和反向高電壓振蕩輔助閥V22)之間的 觸發(fā)間隔以達(dá)到指定的定值，在手動(dòng)模式下，運(yùn)行人員需手動(dòng)設(shè)定大電流振蕩輔助閥和高電 壓振蕩輔助閥之間的觸發(fā)間隔，以達(dá)到要求的定值；上述三種數(shù)據(jù)將通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)送至調(diào) 節(jié)單元。在設(shè)置完各項(xiàng)參數(shù)后，運(yùn)行人員可以開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)。運(yùn)行人員根據(jù)運(yùn)行規(guī)程，通過(guò)人機(jī) 接口單元下達(dá)直流電壓源投入指令、閥解鎖指令、試驗(yàn)啟動(dòng)指令等。其中，第一項(xiàng)指令通過(guò) 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)送至直流電壓源控制單元，由該單元執(zhí)行；第二項(xiàng)指令通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)送至調(diào)節(jié)單元， 由調(diào)節(jié)單元執(zhí)行；第三項(xiàng)指令通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)廣播至所有連接在該總線(xiàn)上的單元。當(dāng)各單元收到人機(jī)接口單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)廣播的試驗(yàn)啟動(dòng)命令后，將開(kāi)始執(zhí)行各自的試 驗(yàn)任務(wù)。調(diào)節(jié)單元分別根據(jù)在TSC高壓閥運(yùn)行試驗(yàn)或過(guò)電流試驗(yàn)中一次硬件電路的各閥的觸 發(fā)時(shí)序完成各閥觸發(fā)命令的下達(dá)，觸發(fā)邏輯單元將根據(jù)觸發(fā)命令向各閥發(fā)出觸發(fā)脈沖編碼； 每次觸發(fā)過(guò)程的循環(huán)時(shí)間等于同步脈沖的周期，在試驗(yàn)項(xiàng)目、工作模式、調(diào)節(jié)定值確定的情 況下，各觸發(fā)時(shí)刻相對(duì)于同步脈沖的時(shí)間位置是固定的。觸發(fā)邏輯單元還對(duì)閥進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視， 當(dāng)發(fā)現(xiàn)閥出現(xiàn)異常時(shí)，將釆取相應(yīng)措施對(duì)閥實(shí)行保護(hù)。在試驗(yàn)完成后，運(yùn)行人員將根據(jù)特定的順序，通過(guò)人機(jī)接口單元下達(dá)閥閉鎖、直流電壓 源退出等指令，使一次硬件電路安全退出試驗(yàn)。其中，第一條指令經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)送至調(diào)節(jié)單元， 由調(diào)節(jié)單元執(zhí)行；第二條指令經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)送至直流電壓源控制單元，由該單元控制直流電壓 源安全退出。利用本發(fā)明裝置進(jìn)行TSC閥過(guò)電流試驗(yàn)的原理波形如圖3所示，通過(guò)參數(shù)選擇使大電流 振蕩電容器C1與大電流振蕩電抗器L1的振蕩回路和高電壓振蕩電容器C2與高電壓振蕩電抗 器L2的振蕩回路的振蕩頻率相同，正向電壓強(qiáng)度U1由大電流振蕩電容器C1提供，反向電壓強(qiáng)度U2由高電壓振蕩電容器C2提供。圖中所示初始時(shí)刻to 第一時(shí)刻t期間被試閥承受正向電壓強(qiáng)度U1，到第一時(shí)刻ti觸發(fā)正向大電流振蕩輔助閥Vll和被試閥Vt的正向閥Vtl，產(chǎn)生第一振蕩電流il;第二時(shí)刻t2觸發(fā)正向高電壓振蕩輔助閥V21，產(chǎn)生第二振蕩電流i2;第一振蕩電流il在第三時(shí)刻t3自然過(guò)零而截止，第二振蕩電流i2在第四時(shí)刻t4自然過(guò)零 而截止，第二振蕩電流i2截止后，高電壓振蕩電容器C2上電壓反向，此時(shí)再觸發(fā)反向高電
壓振蕩輔助閥V22將反向電壓強(qiáng)度U2加于被試閥Vt。通過(guò)控制大電流直流電壓源El和高電 壓直流電壓源E2的電壓比，使該反向電壓強(qiáng)度為正向電壓強(qiáng)度的2. l倍。該試驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn) 是第一振蕩電流il與第二振蕩電流i2的疊加即是被試閥Vt耐受的過(guò)電流it，能夠大大降 低裝置所需的電流強(qiáng)度；并且被試閥的正向電壓和反向電壓來(lái)自于不同的源，能夠獨(dú)立控制， 實(shí)現(xiàn)了 TSC閥故障工況下耐受電壓比系統(tǒng)電壓大2倍的要求。利用本發(fā)明裝置進(jìn)行TSC閥運(yùn)行試驗(yàn)的原理波形如圖4所示，TSC閥運(yùn)行試驗(yàn)不再需要施加電壓強(qiáng)度。初始時(shí)刻"U'觸發(fā)正向大電流振蕩輔助閥VI1和被試閥Vt的正向閥Vtl，產(chǎn)生第一振蕩電流il';第一時(shí)刻tr觸發(fā)正向高電壓振蕩輔助閥V21，產(chǎn)生第二振蕩電流i2';第一振蕩電流il'在第二時(shí)刻t2'自然過(guò)零而截止，第二振蕩電流i2'在第三時(shí)刻t3'自然過(guò)零而截止；第二振蕩電流i2'截止后，在第三時(shí)刻t3'觸發(fā)反向大電流振蕩輔助閥V12和被試閥Vt的反向閥Vt2，產(chǎn)生第一振蕩電流iT的負(fù)向振蕩電流半波；第四時(shí)刻t4'觸發(fā)反 向高電壓振蕩輔助閥V22，產(chǎn)生第二振蕩電流i2'的負(fù)向振蕩電流半波；第一振蕩電流il' 的負(fù)向半波在第五時(shí)刻tv自然過(guò)零而截止，第二振蕩電流i2'的負(fù)向半波在第六時(shí)刻t6'自然過(guò)零而截止。同時(shí)在第六時(shí)刻t6'觸發(fā)正向大電流振蕩輔助閥Vll和被試閥Vt的正向閥Vtl，開(kāi)始下一試驗(yàn)周期。在第二時(shí)刻t2, 第三時(shí)刻t3.、第五時(shí)刻t5' 第六時(shí)刻t6.反 并聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥Vll與反向大電流振蕩輔助閥V12的截止期間大電流直流電壓 源El能夠通過(guò)大電流電源控制閥Vsl對(duì)大電流振蕩電容器CI進(jìn)行補(bǔ)能；在初始時(shí)刻tQ' 第一時(shí)刻tr、第三時(shí)刻t3' 第四時(shí)刻t4'反并聯(lián)的正向高電壓振蕩輔助閥V21與反向高電壓振蕩輔助閥V22的截止期間高電壓直流電壓源E2能夠通過(guò)高電壓電源控制閥Vs2對(duì)高電 壓振蕩電容器C2進(jìn)行補(bǔ)能。該試驗(yàn)方法具有電流疊加的優(yōu)點(diǎn)，大大降低了裝置所需的電流強(qiáng) 度。本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置通過(guò)一系列輔助閥的觸發(fā)配合實(shí)現(xiàn)不同的工作 時(shí)序與試驗(yàn)方式，在TSC閥運(yùn)行試驗(yàn)方式下使被試閥耐受同實(shí)際工況相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)時(shí)運(yùn)行電流與 穩(wěn)態(tài)熱強(qiáng)度，在TSC閥過(guò)電流試驗(yàn)方式下使被試閥耐受同實(shí)際工況相當(dāng)?shù)臅簯B(tài)過(guò)電流、暫態(tài) 過(guò)電壓與暫態(tài)熱強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被試閥正常運(yùn)行工況和故障工況特性的試驗(yàn)考核，滿(mǎn)足TSC 閥運(yùn)行試驗(yàn)和過(guò)電流試驗(yàn)的要求。本發(fā)明TSC閥試驗(yàn)裝置采用諧振電路配合，振蕩電流疊加 的方法實(shí)現(xiàn)較大的試驗(yàn)電流，將試驗(yàn)強(qiáng)度分配到兩個(gè)電源配合實(shí)現(xiàn)，降低了試驗(yàn)裝置的自身
工作強(qiáng)度，提高了試驗(yàn)裝置的安全可靠性；正反向試驗(yàn)電壓分別由兩組電容器提供，可分別 獨(dú)立控制，控制方式、調(diào)節(jié)方式靈活，該試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)靈活，參數(shù)調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)便，只需調(diào)節(jié) 電感、電容諧振參數(shù)便可實(shí)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行工況的再現(xiàn)。本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝 置整體回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可大大降低試驗(yàn)電源容量，節(jié)省投資。采用本發(fā)明晶閘管投切電容器 高壓閥試驗(yàn)裝置進(jìn)行TSC閥過(guò)電流試驗(yàn)和運(yùn)行試驗(yàn)的方法能夠很好地模擬實(shí)際運(yùn)行工況和故 障工況，以驗(yàn)證TSC閥對(duì)于長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行工況和故障工況下的最大電流、電壓和溫度應(yīng)力作用的 設(shè)計(jì)是正確的，而且采用本發(fā)明晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置進(jìn)行TSC閥過(guò)電流試驗(yàn)和 運(yùn)行試驗(yàn)的方法安全可靠，易操作。
權(quán)利要求
1、一種晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置，其特征在于包括兩個(gè)直流電壓源，分別為大電流直流電壓源E1和高電壓直流電壓源E2；六個(gè)輔助閥，分別為大電流電源控制閥Vs1、高電壓電源控制閥Vs2、反并聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥V21和反向大電流振蕩輔助閥V22、反并聯(lián)的正向高電壓振蕩輔助閥V21和反向高電壓振蕩輔助閥V22；兩個(gè)電容器，分別為大電流振蕩電容器C1和高電壓振蕩電容器C2；兩個(gè)電抗器，分別為大電流振蕩電抗器L1和高電壓振蕩電抗器L2；大電流振蕩電容器C1與大電流振蕩電抗器L1、高電壓振蕩電容器C1與高電壓振蕩電抗器L2構(gòu)成了兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的振蕩電路；其中大電流直流電壓源E1的正極輸出接大電流電源控制閥Vs1的陽(yáng)極，大電流電源控制閥Vs1的陰極分兩路，一路串接大電流振蕩電容器C1后接大電流直流電壓源E1的負(fù)極，另一路串接大電流振蕩電抗器L1后與反并聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥V11和反向大電流振蕩輔助閥V12相連，反并聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥V11和反向大電流振蕩輔助閥V12串接試品閥Vt后與大電流直流電壓源E1的負(fù)極相連；高電壓直流電壓源E2的正極輸出接高電壓電源控制閥Vs2的陽(yáng)極，高電壓電源控制閥Vs2的陰極分兩路，一路串接高電壓振蕩電容器C2后接高電壓直流電壓源E2的負(fù)極，另一路串接高電壓振蕩電抗器L2后與反并聯(lián)的正向高電壓振蕩輔助閥V21和反向高電壓振蕩輔助閥V22相連，反并聯(lián)的正向高電壓振蕩輔助閥V21和反向高電壓振蕩輔助閥V22串接試品閥Vt后與高電壓直流電壓源E2的負(fù)極相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置，其特征在于該試驗(yàn)裝置 還包括一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，該自動(dòng)控制系統(tǒng)包括一個(gè)信號(hào)采集單元、 一個(gè)試驗(yàn)同步單元、一 個(gè)調(diào)節(jié)單元、 一個(gè)觸發(fā)邏輯單元和一個(gè)人機(jī)接口單元；信號(hào)采集單元對(duì)該試驗(yàn)裝置一次硬件電路的相關(guān)信號(hào)進(jìn)行采集，并將采集到的模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；試驗(yàn)同步單元用于產(chǎn)生試驗(yàn)同步脈沖，該試驗(yàn)同步脈沖為各閥的觸發(fā)時(shí)刻 提供時(shí)間基準(zhǔn)；調(diào)節(jié)單元響應(yīng)人機(jī)接口單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)下達(dá)的指令，完成各閥觸發(fā)命令的 手動(dòng)閉鎖/解鎖工作，調(diào)節(jié)單元還確定一次硬件電路中各閥的觸發(fā)時(shí)刻并根據(jù)試驗(yàn)同步脈沖發(fā) 出觸發(fā)命令；觸發(fā)邏輯單元根據(jù)調(diào)節(jié)單元下達(dá)的觸發(fā)命令向一次硬件電路中的各閥發(fā)送觸發(fā) 脈沖，使閥在特定的時(shí)刻導(dǎo)通；人機(jī)接口單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)向各單元下發(fā)運(yùn)行人員設(shè)定的手 動(dòng)命令、參數(shù)，并將各單元經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)報(bào)送的信息通過(guò)友好的界面形式予以顯示。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置，其特征在于該自動(dòng)控制 系統(tǒng)還包括一個(gè)直流電壓源控制單元，該直流電壓源控制單元根據(jù)人機(jī)接口單元經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 下達(dá)的命令來(lái)控制大電流直流電壓源和高電壓直流電壓源的投入、退出。
4、 一種利用權(quán)利要求1、 2或3所述晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置進(jìn)行TSC閥過(guò)電 流試驗(yàn)的方法，其特征在于包括如下步驟在試驗(yàn)前通過(guò)參數(shù)選擇使大電流振蕩電容器C1和 大電流振蕩電抗器L1組成的振蕩回路與高電壓振蕩電容器C2和高電壓振蕩電抗器L2組成的 的振蕩回路的振蕩頻率相同，正向電壓強(qiáng)度U1由大電流振蕩電容器C1提供，反向電壓強(qiáng)度 U2由高電壓振蕩電容器C2提供；在初始時(shí)刻t0 第一時(shí)刻tl期間TSC閥承受正向電壓強(qiáng)度 Ul，到第一時(shí)刻tl觸發(fā)正向大電流振蕩輔助閥Vll和被試閥Vt的正向閥Vtl,產(chǎn)生第一振 蕩電流il，第二時(shí)刻t2觸發(fā)正向高電壓振蕩輔助閥V21，產(chǎn)生第二振蕩電流i2,第一振蕩 電流il在第三時(shí)刻t3自然過(guò)零而截止，第二振蕩電流i2在第四時(shí)刻t4自然過(guò)零而截止， 第二振蕩電流i2截止后，高電壓振蕩電容器C2上電壓反向，此時(shí)再觸發(fā)反向高電壓振蕩輔 助閥V22將反向電壓強(qiáng)度U2加于被試閥Vt。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的進(jìn)行TSC閥過(guò)電流試驗(yàn)的方法，其特征在于所述反向電壓強(qiáng) 度U2為正向電壓強(qiáng)度U1的2. l倍。
6、 一種利用權(quán)利要求1、 2或3所述晶閘管投切電容器高壓閥試驗(yàn)裝置進(jìn)行TSC閥運(yùn)行試驗(yàn)的方法，其特征在于包括如下步驟在初始時(shí)刻tQ'觸發(fā)正向大電流振蕩輔助閥Vll和被試閥Vt的正向閥Vtl，產(chǎn)生第一振蕩電流il';第一時(shí)刻tr觸發(fā)正向高電壓振蕩輔助閥V21，產(chǎn)生第二振蕩電流i2';第一振蕩電流il'在第二時(shí)刻t2'自然過(guò)零而截止，第二振蕩電流i2'在第三時(shí)刻ts'自然過(guò)零而截止；第二振蕩電流i2'截止后，在第三時(shí)刻t3'觸 發(fā)反向大電流振蕩輔助閥V12和被試閥Vt的反向闊Vt2，產(chǎn)生第一振蕩電流il'的負(fù)向振蕩 電流半波；第四時(shí)刻t4'觸發(fā)反向高電壓振蕩輔助閥V22,產(chǎn)生第二振蕩電流]'2'的負(fù)向振蕩電流半波；第一振蕩電流il'的負(fù)向半波在第五時(shí)刻t5，自然過(guò)零而截止，第二振蕩電流i2'的負(fù)向半波在第六時(shí)刻t6'自然過(guò)零而截止；同時(shí)在第六時(shí)刻te，觸發(fā)正向大電流振蕩輔助閥Vll和被試閥Vt的正向閥Vtl，開(kāi)始下一試驗(yàn)周期。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的進(jìn)行TSC閥運(yùn)行試驗(yàn)的方法，其特征在于在第七時(shí)刻t7 第八時(shí)刻t8、第十時(shí)刻tlO 第十一時(shí)刻tll反并聯(lián)的正向大電流振蕩輔助閥Vll與反向大 電流振蕩輔助閥V12的截止期間大電流直流電壓源El能夠通過(guò)大電流電源控制閥Vsl對(duì)大電 流振蕩電容器Cl進(jìn)行補(bǔ)能；在第五時(shí)刻t5 第六時(shí)刻t6、第八時(shí)刻t8 第九時(shí)刻t9反并聯(lián)的正向高電壓振蕩輔助閥V21與反向高電壓振蕩輔助閥V22的截止期間高電壓直流電壓源 E2能夠通過(guò)高電壓電源控制閥Vs2對(duì)高電壓振蕩電容器C2進(jìn)行補(bǔ)能。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種晶閘管投切電容器(TSC)高壓閥試驗(yàn)裝置，還公開(kāi)了利用該裝置進(jìn)行TSC閥過(guò)電流試驗(yàn)和運(yùn)行試驗(yàn)的方法。該裝置包括由兩個(gè)直流電壓源、六個(gè)輔助閥、兩個(gè)電容器和兩個(gè)電抗器組成的兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的振蕩電路。該試驗(yàn)裝置通過(guò)一系列輔助閥的觸發(fā)配合實(shí)現(xiàn)不同的工作時(shí)序與試驗(yàn)方式，在運(yùn)行試驗(yàn)方式下使被試閥長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行電流與穩(wěn)態(tài)熱強(qiáng)度，在過(guò)電流試驗(yàn)方式下使被試閥耐受暫態(tài)過(guò)電流、暫態(tài)過(guò)電壓與暫態(tài)熱強(qiáng)度，可兼顧TSC高壓閥運(yùn)行試驗(yàn)和過(guò)電流試驗(yàn)的要求。本發(fā)明試驗(yàn)裝置采用諧振電路配合，振蕩電流疊加的方法實(shí)現(xiàn)較大的試驗(yàn)電流，將試驗(yàn)強(qiáng)度分配到兩個(gè)電源配合實(shí)現(xiàn)，降低了試驗(yàn)裝置的自身工作強(qiáng)度，提高了安全可靠性。
文檔編號(hào)G01R31/333GK101126786SQ20071012217
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者查鯤鵬, 湯廣福, 溫家良, 賀之淵 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院