本發(fā)明涉及特高壓輸電系統(tǒng)安全領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于時序用于特高壓環(huán)境可控避雷器進行沖擊試驗的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

為保證高壓交流輸電系統(tǒng)的安全，特高壓交流輸電系統(tǒng)深度降低操作過電壓是非常必要的。目前斷路器加裝合閘電阻在經(jīng)濟性和運行可靠性方面存在的不足，現(xiàn)有技術(shù)提供了一種可控避雷器，可控避雷器主要由避雷器本體固定元件MOA1、受控元件MOA2和控制單元CU構(gòu)成。

如圖1所示，可控避雷器100包括控制開關(guān)102、受控元件103以及固定元件101，控制開關(guān)102用于控制受控元件103的接入。當(dāng)控制開關(guān)102斷開時，受控元件103接入，受控元件103和固定元件101共同工作，降低試驗線段特高壓。當(dāng)控制開關(guān)102合閘時，受控元件103被短路連接，固定元件101單獨工作，用于降低試驗線段操作過電壓。

由于可控避雷器是新型運作原理的避雷器產(chǎn)品，目前沒有成熟的操作沖擊試驗方法檢測其對特高壓輸電系統(tǒng)降低過電壓的作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的系統(tǒng)及方法，以解決可控避雷器進行沖擊試驗的問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：電壓發(fā)生單元，所述電壓發(fā)生單元包括：變壓器、斷路器，所述斷路器控制電路連通，電路連通后所述變壓器產(chǎn)生操作沖擊過電壓波；

試驗單元，包括試驗線段，所述試驗線段用于連接待測的可控避雷器；所述可控避雷器包括控制開關(guān)、受控元件以及固定元件，所述控制開關(guān)用于控制所述受控元件的接入或斷開；所述電壓發(fā)生單元輸出操作沖擊過電壓波至所述試驗線段；所述可控避雷器用于降低所述試驗線段的操作沖擊過電壓幅值；

時序控制單元，包括時間繼電器，用于控制時序，使得在瞬時沖擊特高壓達到所述可控避雷器時，所述控制開關(guān)控制所述受控元件接入；所述可控避雷器對所述試驗線段操作沖擊過電壓進行限制，以降低所述試驗線段的操作沖擊過電壓幅值。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括主變避雷器，所述主變避雷器用于降低施加在主變壓器上的過電壓，保護所述變壓器安全。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括：

時序序列單元，用于設(shè)置所述時間繼電器第一時間序列、第二時間序列；

所述第一時間序列不低于所述控制開關(guān)合閘的時間；

所述第二時間序列時間不低于所述電壓發(fā)生單元產(chǎn)生特高壓到達所述可控避雷器的時間；

所述時序控制單元用于向所述控制開關(guān)發(fā)送合閘指令，經(jīng)過第一時間序列延時后，判斷所述控制開關(guān)是否合閘成功，若是，所述斷路器進行合閘，所述可控避雷器對合空變操作過電壓進行抑制；

所述斷路器合閘成功后，經(jīng)過第二時間序列延時后，所述時序控制單元向所述控制開關(guān)發(fā)送分閘指令，所述控制開關(guān)分閘，所述受控元件退出。

優(yōu)選地，所述第一時間序列為110ms。

優(yōu)選地，所述第二時間序列為40ms。

優(yōu)選地，所述變壓器用于將35kV低電壓升高至1050kV特高壓。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括測量單元，所述測量單元用于對所述可控避雷器的電壓、電流以及溫度進行測量。

基于本發(fā)明的一實施方式，本發(fā)明提供一種基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的方法，所述方法包括：

控制所述變壓器產(chǎn)生操作沖擊過電壓波；

輸出操作沖擊過電壓波至所述試驗線段；

控制時序使得在斷路器合閘前，所述控制開關(guān)控制所述受控元件接入；

所述可控避雷器對所述試驗線段操作沖擊過電壓進行限制，以降低所述試驗線段的過電壓幅值。

優(yōu)選地，當(dāng)所述電壓發(fā)生單元輸出的特高壓超過閾值時，降低超過閾值的特高壓。

優(yōu)選地，所述方法還包括：

設(shè)置所述時間繼電器第一時間序列、第二時間序列；

所述第一時間序列不低于所述控制開關(guān)合閘的時間；

所述第二時間序列時間不低于所述電壓發(fā)生單元產(chǎn)生特高壓到達所述可控避雷器的時間；

向所述控制開關(guān)發(fā)送合閘指令，經(jīng)過第一時間序列延時后，判斷所述控制開關(guān)是否合閘成功，若是，所述斷路器進行合閘；

所述斷路器合閘成功后，經(jīng)過第二時間序列延時后，所述控制單元向所述控制開關(guān)發(fā)送分閘指令，所述受控元件接入，降低所述沖擊特高壓。

優(yōu)選地，所述方法還包括，設(shè)置所述第一時間序列為110ms。

優(yōu)選地，所述方法還包括，設(shè)置所述第二時間序列為40ms。

優(yōu)選地，所述方法還包括，通過測量的電壓、電流信號，獲得所述可控避雷器測量伏安特性曲線；

通過所述可控避雷器電阻推導(dǎo)伏安特性曲線；

通過比較所述測量伏安特性曲線與所述推導(dǎo)伏安特性曲線，判斷所述測量伏安特性曲線與所述推導(dǎo)伏安特性曲線一致性。

優(yōu)選地，所述方法還包括，通過建立所述可控避雷器三維模型，輸入初始溫度作為邊界條件；并對吸收一定熱量后的所述可控避雷器三維模型溫度進行推導(dǎo)，獲取推導(dǎo)溫度；

將所述測量的溫度與所述推導(dǎo)的溫度進行比較，獲取所述可控避雷器溫升特性。

通過本發(fā)明提出的技術(shù)方案，將可控避雷器控制單元和主變低壓側(cè)斷路器進行聯(lián)動，用于降低斷路器合閘過程中產(chǎn)生的操作過電壓，并對可控避雷器限制操作過電壓的效果進行測試。

附圖說明

通過參考下面的附圖，可以更為完整地理解本發(fā)明的示例性實施方式：

圖1為可控避雷器結(jié)構(gòu)圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一種基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的方法流程圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一種基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的控制時序圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一種基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一種基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的方法流程圖。

具體實施方式

現(xiàn)在參考附圖介紹本發(fā)明的示例性實施方式，然而，本發(fā)明可以用許多不同的形式來實施，并且不局限于此處描述的實施例，提供這些實施例是為了詳盡地且完全地公開本發(fā)明，并且向所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達本發(fā)明的范圍。對于表示在附圖中的示例性實施方式中的術(shù)語并不是對本發(fā)明的限定。在附圖中，相同的單元/元件使用相同的附圖標(biāo)記。

除非另有說明，此處使用的術(shù)語(包括科技術(shù)語)對所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員具有通常的理解含義。另外，可以理解的是，以通常使用的詞典限定的術(shù)語，應(yīng)當(dāng)被理解為與其相關(guān)領(lǐng)域的語境具有一致的含義，而不應(yīng)該被理解為理想化的或過于正式的意義。

圖2為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一種基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的方法流程圖。本發(fā)明實施方式提出的時序控制單元，包括時間繼電器，用于控制時序，使得在斷路器合閘前，控制開關(guān)控制受控元件接入?？煽乇芾灼鲗υ囼灳€段操作沖擊過電壓進行限制，以降低試驗線段的過電壓幅值。時序序列單元，用于設(shè)置時間繼電器第一時間序列為110ms。時序控制單元用于向控制開關(guān)發(fā)送合閘指令，經(jīng)過時間序列110ms延時后，判斷控制開關(guān)是否合閘成功，若是，斷路器進行合閘。斷路器合閘成功后，經(jīng)過第二時間序列40ms后，時序控制單元向控制開關(guān)發(fā)送分閘指令，控制開關(guān)分閘，受控元件退出。

優(yōu)選地，通過時間繼電器設(shè)置第一時間序列為110ms，時序控制單元向控制開關(guān)發(fā)送合閘指令，可控避雷器控制開關(guān)即開始合閘，控制開關(guān)的正常合閘時間一般小于第一時間序列110ms。同時，在斷路器回路，在時序控制單元向控制開關(guān)發(fā)送合閘指令后經(jīng)過第一時間序列110ms的延時，對可控避雷器控制開關(guān)合閘狀態(tài)進行判斷，如果控制開關(guān)合閘成功，則斷路器進行合閘。如果控制開關(guān)合閘沒有成功，結(jié)束此次試驗。斷路器進行合閘需要經(jīng)過85ms，如果斷路器合閘失敗，結(jié)束此次試驗。確認斷路器合閘成功后，變壓器將35kV低電壓升高至1050kV特高壓，并可輸入至可控避雷器，該過程設(shè)置為第二時間序列40ms。經(jīng)過第二時間序列40ms后，時序控制單元向控制開關(guān)發(fā)送分閘指令，確認控制開關(guān)分閘成功后，測量可控避雷器電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)后，斷路器分閘。如果控制開關(guān)分閘不成功，手動強制分閘，測量可控避雷器電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)后，斷路器分閘。至此，試驗結(jié)束。

圖3為根據(jù)本發(fā)明實施方式的基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的控制時序圖。如圖3所示，結(jié)合本發(fā)明實施方式圖2沖擊試驗方法進行說明，優(yōu)選地，通過時間繼電器設(shè)置第一時間序列為110ms，時序控制單元向控制開關(guān)發(fā)送合閘指令，可控避雷器控制開關(guān)即開始合閘，控制開關(guān)的正常合閘時間一般小于第一時間序列110ms。同時，在斷路器回路，在時序控制單元向控制開關(guān)發(fā)送合閘指令后經(jīng)過第一時間序列110ms的延時，對可控避雷器控制開關(guān)合閘狀態(tài)進行判斷，如果控制開關(guān)合閘成功，則斷路器進行合閘。如果控制開關(guān)合閘沒有成功，結(jié)束此次試驗。斷路器進行合閘需要經(jīng)過85ms，如果斷路器合閘失敗，結(jié)束此次試驗。確認斷路器合閘成功后，變壓器將35kV低電壓升高至1050kV特高壓，并可輸入至可控避雷器，該過程設(shè)置為第二時間序列40 ms。經(jīng)過第二時間序列40 ms后，時序控制單元向控制開關(guān)發(fā)送分閘指令，經(jīng)過60 ms后，控制開關(guān)完成分閘。確認控制開關(guān)分閘成功后，測量可控避雷器電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)。如果控制開關(guān)分閘不成功，手動強制分閘，測量可控避雷器電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄完成后，向斷路器分閘指令，斷路器分閘。至此，試驗結(jié)束。

圖4為根據(jù)本發(fā)明實施方式的基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的系統(tǒng)400結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，本發(fā)明實施方式包括試驗單元，包括試驗線段，所述試驗線段用于連接待測的可控避雷器?？煽乇芾灼?07安裝于試驗線段，和斷路器401聯(lián)動，用于斷路器401合閘時，限制變壓器402產(chǎn)生的操作沖擊過電壓波，降低該操作過電壓。優(yōu)選地，本發(fā)明的實施方式采用回路設(shè)計方法，包括一次回路設(shè)計和二次回路設(shè)計。

優(yōu)選地，基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的系統(tǒng)一次回路包括斷路器401，變壓器402，主變避雷器403，電容電壓互感器404，隔離開關(guān)405，試驗線段406，可控避雷器407。其中可控避雷器407包括固定元件4071，受控元件4072，控制開關(guān)4073。其中，變壓器402為變壓器變比為將35kV低電壓升高至1050kV特高壓。斷路器401位于35kV電壓側(cè)，用于控制變壓器402的接入或斷開。電容電壓互感器404用于測量特高壓側(cè)的相電壓。主變避雷器403用于降低主電側(cè)的過電壓。隔離開關(guān)405用于試驗線段側(cè)的設(shè)備檢修?？煽乇芾灼?07為本次試驗的試品。試驗線段406模擬實際線路，一條單回特高壓線路段，兩條同塔雙回特高壓線路段。

優(yōu)選地，基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的系統(tǒng)電壓發(fā)生單元中斷路器401包括時間繼電器。因此，在本發(fā)明實施方式中，優(yōu)選地由斷路器401作為時序控制單元，時序控制單元包括時間繼電器，用于控制時序，使得在斷路器合閘前，所述控制開關(guān)控制所述受控元件接入；所述主變避雷器用于降低施加在主變壓器上的過電壓，保護所述變壓器安全。優(yōu)選地，通過時間繼電器設(shè)置第一時間序列為110ms，時序控制單元向控制開關(guān)發(fā)送合閘指令，可控避雷器控制開關(guān)即開始合閘，控制開關(guān)的正常合閘時間一般小于第一時間序列110ms。同時，在斷路器回路，在時序控制單元向控制開關(guān)發(fā)送合閘指令后經(jīng)過第一時間序列110ms的延時，對可控避雷器控制開關(guān)合閘狀態(tài)進行判斷，如果控制開關(guān)合閘成功，則斷路器進行合閘。如果控制開關(guān)合閘沒有成功，結(jié)束此次試驗。斷路器進行合閘需要經(jīng)過85ms，如果斷路器合閘失敗，結(jié)束此次試驗。確認斷路器合閘成功后，變壓器將35kV低電壓升高至1050kV特高壓，并可輸入至可控避雷器，該過程設(shè)置為第二時間序列40ms。經(jīng)過第二時間序列40ms后，時序控制單元向控制開關(guān)發(fā)送分閘指令，經(jīng)過60ms后，控制開關(guān)完成分閘。確認控制開關(guān)分閘成功后，測量可控避雷器電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)。如果控制開關(guān)分閘不成功，手動強制分閘，測量可控避雷器電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄完成后，向斷路器分閘指令，斷路器分閘。至此，試驗結(jié)束。

優(yōu)選地，基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的系統(tǒng)還包括測量單元，測量單元用于對可控避雷器的電壓、電流以及溫度進行測量。電壓信號通過主變末屏適配器和電容電壓互感器404獲取。電流信號通過在可控避雷器接地引下線上安裝羅氏線圈和分流器獲得。溫度信號通過在避雷器芯體上安裝溫度傳感器獲得。

優(yōu)選地，基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的系統(tǒng)還包括第一結(jié)果分析單元，第一結(jié)果分析單元對測量結(jié)果的處理，系統(tǒng)還包括通過測量的電壓、電流信號，獲得可控避雷器測量伏安特性曲線，通過可控避雷器電阻推導(dǎo)伏安特性曲線，通過比較測量伏安特性曲線與推導(dǎo)伏安特性曲線，判斷測量伏安特性曲線與推導(dǎo)伏安特性曲線一致性。

優(yōu)選地，基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的系統(tǒng)還包括第二結(jié)果分析單元，第二結(jié)果分析單元用于：

通過建立可控避雷器三維模型，輸入初始溫度作為邊界條件；并對吸收一定熱量后的可控避雷器三維模型溫度進行推導(dǎo)，獲取推導(dǎo)溫度；

將測量的溫度與推導(dǎo)的溫度進行比較，獲取可控避雷器溫升特性。

圖5為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一種基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的方法流程圖。如圖5所示，方法500從步驟501起步：利用控制時序，使得在斷路器合閘前，通過控制開關(guān)控制受控單元接入；

步驟502：控制所述斷路器產(chǎn)生合空變操作沖擊過電壓波；

步驟503：輸出操作沖擊過電壓波至試驗線段；

步驟504：通過可控避雷器對試驗線段操作沖擊過電壓波進行限制，以降低試驗線段的操作過電壓。

優(yōu)選地，方法500還還用于降低施加在主變壓器上的過電壓，保護所述變壓器安全。。

優(yōu)選地，方法500還包括：設(shè)置時間繼電器第一時間序列為110ms。向控制開關(guān)發(fā)送合閘指令，經(jīng)過時間序列110ms延時后，判斷控制開關(guān)是否合閘成功，若是，斷路器進行合閘。斷路器合閘成功后，經(jīng)過第二時間序列40ms后，控制單元向控制開關(guān)發(fā)送分閘指令，受控元件退出。

優(yōu)選地，變壓器用于將35kV低電壓升高至1050kV特高壓。

優(yōu)選地，方法500還用于對可控避雷器的電壓、電流以及溫度進行測量。

優(yōu)選地，方法500還包括通過測量的電壓、電流信號，獲得可控避雷器測量伏安特性曲線。通過可控避雷器電阻推導(dǎo)伏安特性曲線。通過比較測量伏安特性曲線與推導(dǎo)伏安特性曲線，判斷測量伏安特性曲線與推導(dǎo)伏安特性曲線一致性。

優(yōu)選地，方法500還包括：通過建立可控避雷器三維模型，輸入量初始溫度作為邊界條件；并對吸收一定熱量后的可控避雷器三維模型溫度進行推導(dǎo)，獲取推導(dǎo)溫度。將測量的溫度與推導(dǎo)的溫度進行比較，獲取可控避雷器溫升特性。

根據(jù)本發(fā)明實施方式的一種基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的方法500與根據(jù)本發(fā)明實施方式的基于時序在特高壓環(huán)境對可控避雷器進行沖擊試驗的系統(tǒng)400相對應(yīng)，在此不再進行贅述。

通過本發(fā)明提出的技術(shù)方案，將可控避雷器的可控單元和線路斷路器進行聯(lián)動，用于降低斷路器合閘過程中產(chǎn)生的操作過電壓幅值，并對可控避雷器限制操作過電壓的效果進行測試。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，可以測試可控避雷器對合空變操作過電壓的限制效果，以及可以獲取可控避雷器的伏安特性在可控單元投入前后的測量值與推導(dǎo)值的一致性，并且也可以獲得可控避雷器的溫升特性。

已經(jīng)通過參考少量實施方式描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，正如附帶的專利權(quán)利要求所限定的，除了本發(fā)明以上公開的其他的實施例等同地落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

通常地，在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語都根據(jù)他們在技術(shù)領(lǐng)域的通常含義被解釋，除非在其中被另外明確地定義。所有的參考“一個/所述/該[裝置、組件等]”都被開放地解釋為所述裝置、組件等中的至少一個實例，除非另外明確地說明。這里公開的任何方法的步驟都沒必要以公開的準(zhǔn)確的順序運行，除非明確地說明。