專利名稱：不平衡度矢量測試儀及其調(diào)整h橋電容器組平衡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與H橋電容器組的不平衡調(diào)整的儀器和方法有關(guān)。
背景技術(shù)：
為實現(xiàn)電網(wǎng)無功平衡并濾除直流換流站生成的特征諧波，500kV直流換流站需配置多組大容量無功補償電容器和交流濾波器。大容量無功補償電容器和交流濾波器由超過 100只的單體電容器串、并聯(lián)組成。為避免電容器局部故障對其它電容器造成破壞，需設(shè)置 高靈敏度的保護裝置，當電容器組發(fā)生局部故障時，快速將故障電容器組從電網(wǎng)斷開。為實現(xiàn)靈敏、可靠的保護，一般將電力電容器組連接為“H”橋接線方式，“H”橋接 線電容器組的典型連接方式見

圖1。圖1中，144只電容器元件串、并聯(lián)組成“H”橋，“H”橋 由4個橋“臂，，和連接4個臂的中性線組成。圖中，流過電容器組的電流矢量記為Ic，流過 “H”橋中性線的電流稱為“不平衡電流矢量”，“不平衡電流矢量”記為“Ibph”，規(guī)定兩個電 流矢量的正方向如圖1所示。當“H”橋4個臂參數(shù)完全相等時，可以使流過“H”橋中性線的不平衡電流矢量幅 值為零。當部分電容器發(fā)生故障時，電容器組的平衡被破壞，使“H”橋中性線流過因故障產(chǎn) 生的不平衡電流，動作于“‘H’橋不平衡電流”的保護裝置可以根據(jù)不平衡電流幅值變化檢 測出故障，并快速切除故障。根據(jù)不平衡電流保護原理，為使基于“ ‘H’橋不平衡電流”原理 的保護具有高靈敏度，需要盡量減小無故障條件下的不平衡電流幅值，為此，需使無故障條 件下“H”橋4個臂的電容量盡量相等。在實際應(yīng)用中，每只電容器的電容量不可能完全相等，“H”橋4個臂的電容值也不 會完全相同。為使“不平衡電流保護”靈敏、可靠，需要將“電容器組固有不平衡電流”限制 在一定范圍內(nèi)，這個限制值稱為“不平衡電流報警定值Ibj”。根據(jù)規(guī)定，當無故障“H”橋電 容器組的不平衡電流超過0. 5X Ibj時，必須對“H”橋平衡進行調(diào)整。受電容器制造工藝和組裝技術(shù)限制，安裝在500kV直流換流站的電容器組會出現(xiàn) “電容器組固有不平衡電流”超出允許范圍的情況。對不平衡電流超過標準的電容器組， 需對部分電容器元件的電氣連接位置進行調(diào)整，以便使電容器組的不平衡電流滿足使用要 求。由于組成“H”橋的電容器組由超過100只的單體電容器元件組成，而所需做的調(diào) 整工作又十分精細，所以“H”橋平衡調(diào)整工作是一項十分困難的工作，既使對有經(jīng)驗的工程 師，也是一個足夠復(fù)雜的問題。有時，這項工作可能需要幾天甚至更長的時間才能完成。對 輸送容量達到300萬千瓦的換流站而言，延長“H”橋平衡調(diào)整時間可能意味著巨大的經(jīng)濟 損失。目前，還沒有可用于幫助技術(shù)人員確定“H”橋電容器組不平衡調(diào)整方案的儀器。在工程中，當需要調(diào)整“H”橋電容器組不平衡時，一般用下述試探的方法通過檢查 不平衡電流大小完成電容器組不平衡調(diào)整1)外加400V-1000V工頻電壓，用微安表檢查流過“H”橋中性線的不平衡電流數(shù)
權(quán)利要求
不平衡度矢量測試儀，其特征在于工控機與數(shù)字信號發(fā)生器相連，數(shù)字信號發(fā)生器分別與D/A轉(zhuǎn)換器，第1和第2光電隔離器相連，D/A轉(zhuǎn)換器經(jīng)低通濾波器和功率放大器與H橋電容器組兩端相連，H橋電容器組的低電位端和功率放大器負輸出端與第1可變電阻R1連接，功率放大器負輸出端和第1可變電阻的輸出與第1信號放大器的輸入連接，第1信號放大器的輸出經(jīng)第1A/D采樣板與第1光電隔離器相連，H橋電容器組的中性線的斷開兩端與第2可變電阻R2連接，第2可變電阻R2的輸出和中性線的低電位端與第2信號放大器的輸入連接，第2信號放大器的輸出經(jīng)第2A/D采樣板與第2光電隔離器相連。
2.根據(jù)權(quán)利求1所述的不平衡度矢量測試儀，其特征在于工控機與筆記本電腦和顯示 器連接，數(shù)字信號發(fā)生器為DSP5402板，筆記本電腦利用筆記本電腦鍵盤輸入試驗用信號頻率、幅值，筆記本電腦將試驗信號 頻率、幅值參數(shù)下裝到工控機，試驗信號是頻率為1000Hz，有效值為60V的正弦電壓信號，工控機將試驗信號頻率、幅值參數(shù)轉(zhuǎn)換為控制DSP 5402板的控制命令，接收來自DSP 5402板的試驗結(jié)果，在顯示器上顯示被試電容器組總電流矢量Ic、不平衡電流矢量Ibph、 不平衡度矢量顯示器顯示被試電容器組的總電流矢量Ic、不平衡電流矢量Ibph、不平衡度矢量 D/A轉(zhuǎn)換器接收來自DSP 5402板的數(shù)字信號，并將其轉(zhuǎn)換成小信號模擬量， 低通濾波器濾除A/D轉(zhuǎn)換后小信號模擬量的高頻分量， 功率放大器將小信號模擬量放大到有效值為60V的輸出信號， 第1可變電阻R1、信號放大器、第1A/D采樣板、第1光電隔離器利用R1將流過H橋 電容器組的總電流矢量Ic轉(zhuǎn)換成與Ic成比例的小電壓信號Vcl，并將Vcl放大為最大幅值 為5V的電壓信號Veil，經(jīng)第1A/D采樣板將Veil轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號經(jīng)第1光 電隔離器送至DSP 5402板，由DSP 5402板根據(jù)采樣值計算得到總電流矢量Ic，第2可變電阻R2、第2信號放大器、第2A/D采樣板、第2光電隔離器將流過H橋中性 線的不平衡電流Ibph轉(zhuǎn)換成與Ibph成比例的小電壓信號Vbphl，并將Vbphl放大為最大幅 值為5V的電壓信號Vbphl 1，經(jīng)第2A/D采樣板將電壓信號Vbphl 1轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將數(shù) 字信號經(jīng)第2光電隔離器送至DSP 5402板，由DSP 5402板根據(jù)采樣值計算得到不平衡電 流矢量Ibph，DSP5402板完成下述功能(1)計算試驗電壓信號ul(t)，并將其送到“D/A轉(zhuǎn)換器”， (5.2.1) 式中Ut 試驗電壓信號幅值，Ut = 60V, f 試驗電壓信號頻率，取1. 0kHz, t:時間函數(shù)ul(t)的時間變量，單位秒，(2)利用公式(5.2. 2)、(5. 2. 3)、(5. 2. 4)和(5. 2. 5)計算經(jīng)第1光電隔離器采集的H橋電容器組總電流矢量Ic的幅值Iem和相角e Ic ； 式中N:每周波采樣點數(shù)，N= 24; △t 采樣時間間隔， 秒k 采樣點號，取值0，1，...(N-1)， Vcl(k):與總電流矢量Ic對應(yīng)的采樣值序列， Ic s :Ic的實部， Ic c:Ic的虛部， ICm:Ic 的模， 0IcIc的相位角，(3)利用公式(5. 2. 6)、(5. 2. 7)、(5. 2. 8)和(5. 2. 9)計算通過第1光電隔離器采集的 H橋中性線不平衡電流矢量Ibph的幅值Ibphm和相角0 Ibph ；； 式中N:每周波采樣點數(shù)，N= 24; At 采樣時間間隔， 秒，k 采樣點號，取值0，1，...(N-1)，Vbphl (k)與不平衡電流矢量Ibph對應(yīng)的采樣值序列，:Ibph的實部， :Ibph的虛部， Ibph的模，eibph:Ibph的相位角，(4)利用公式(5. 2. 10)、(5. 2. 11)計算H橋電容器組不平衡度矢量&的幅值klm和相 角0k1， (5.2.10) klm 的模， 0kl 的相位角，9kl的數(shù)值只能是0°或180°，當01;1是0°時，、=+、；當01;1是180°時，K=-k(5)將計算獲得的矢量Ic、IbpKh送到液晶顯示器顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不衡度矢量測試儀調(diào)整H橋電容器組平衡的方法，其特征在 于調(diào)整“H”橋電容器組不平衡的過程如下1)獲取制造廠規(guī)定的“H”橋電容器組不平衡電流報警值Ibj，2)獲取制造廠規(guī)定的“H”橋電容器組額定電流Icn數(shù)值，3)根據(jù)Ibj和Icn計算不平衡度報警值kbj 4)利用“H橋不平衡度矢量測試儀”在H橋電容器組兩端施加試驗電壓Uout，5)計算電容器組不平衡度矢量&的幅值klm和相角0kl K =:7^ibphm是不平衡電流矢量ibph的模，iCffl是總電流矢量ic的模，1cmekl= e Ibph- e Ic e Ibph是不平衡電流矢量ibph的相位角，e Ic是總電流矢量ic的相位角， 6)檢查&是否大于H橋接線電容器組不平衡度告警值kbj的0.5倍， 當滿足klm < 0. 5Xkbj時，不需對H橋電容器組平衡進行調(diào)整； 當滿足klm彡0. 5Xkbj時，按下述步驟調(diào)整H橋電容器組平衡(1)計算需要調(diào)整的不平衡電容量ACt數(shù)值A(chǔ)CtzdXmXkiXC^式中 m :H橋一個臂串聯(lián)連接的電容器元件個數(shù)，Cpj 電容器元件電容量的平均值，由H橋電容器組不平衡度矢量測試儀測得的不平衡度矢量，(2)當ACt>0時，減小H橋電容器組臂1上電容器元件電容量、減小H橋電容器組臂 4上電容器元件電容量，增大H橋電容器組臂2上電容器元件電容量、增大H橋電容器組臂 3上電容器元件電容量，并使電容器元件電容值調(diào)整量的和等于ACt，即可將“H”橋電容器 組調(diào)整到平衡狀態(tài)，(3)當ACt<0時，增大H橋電容器組臂1上電容器元件電容量、增大H橋電容器組臂 4上電容器元件電容量，減小H橋電容器組臂2上電容器元件電容量、減小H橋電容器組臂 3上電容器元件電容量，并使電容器元件電容值調(diào)整量的和等于ACt，即可將H橋電容器組 調(diào)整到平衡狀態(tài)，7)重復(fù)“4)、6)”過程，直到H橋電容器組電容器組不平衡度滿足規(guī)定要求。
全文摘要
本發(fā)明為不平衡度矢量測試儀，解決H橋電容器組調(diào)整平衡工作效率低的問題。工控機分別與計算機，顯示器和數(shù)字信號發(fā)生器相連，數(shù)字信號發(fā)生器分別與D/A轉(zhuǎn)換器，第1和第2光電隔離器相連，D/A轉(zhuǎn)換器經(jīng)低通濾波器和功率放大器與H橋電容器組兩端相連，H橋電容器組的低電位端和功率放大器負輸出端與第1可變電阻R1連接，功率放大器負輸出端和第1可變電阻的輸出與第1信號放大器的輸入連接，第1信號放大器的輸出經(jīng)第1A/D采樣板與第1光電隔離器相連，H橋電容器組的中性線的斷開兩端與第2可變電阻R2連接，第2可變電阻R2的輸出和中性線的低電位端與第2信號放大器的輸入連接，第2信號放大器的輸出經(jīng)第2A/D采樣板與第2光電隔離器相連。
文檔編號G01R19/00GK101846701SQ20101016547
公開日2010年9月29日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者劉明忠, 姜振超, 甄威, 翟敏 申請人:四川電力試驗研究院