一種用于高壓直流輸電系統(tǒng)避雷器老化的試驗電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)中直流避雷器加速老化的試驗電源。
【背景技術(shù)】
[0002]交流輸電系統(tǒng)中的避雷器，日常承受的電壓是正弦波電壓，諧波電壓分量很小，因此波形十分簡單。
[0003]這種避雷器的老化試驗采用日常工頻正弦波高壓電源，無需進行特殊的電源研制，而圖1所示高壓直流輸電系統(tǒng)中的避雷器，特別是閥避雷器和橋避雷器，其電壓波形中既有顯著的直流分量，也有一個諧波電壓十分豐富的紋波分量，其電壓波形復(fù)雜。到目前為止，國內(nèi)外對這類直流系統(tǒng)避雷器做老化試驗均采用縮比的背靠背高壓直流輸電系統(tǒng)進行，以期望試品上的電壓波形接近實際的HVDC避雷器電壓波形。
[0004]為了能在有限的空間內(nèi)裝設(shè)一套具有一定體積壓縮比的背靠背高壓直流輸電系統(tǒng)，并盡量降低系統(tǒng)造價，以及盡量減少運行中對無功的過度需求，該直流輸電系統(tǒng)不僅要求在電壓上要按一定比例進行縮小，在電流上也必須按比例縮小。
[0005]目前，對試品進行老化試驗的這種背靠背直流輸電系統(tǒng)中各部位可提供電壓的模塊輸出容量縮小太多，而試品體積又是不能縮小的，因此運行中出現(xiàn)了 “小馬拉大車”的問題。沒有試品(即空載運行)時，電壓波形還可以，一旦加有試品負(fù)載運行后，電壓波形會即刻畸變，換相電壓的陡度以及換相過沖明顯不夠，甚至常常從電壓波形上看不到換相過程。
[0006]為了提高HVDC輸電系統(tǒng)避雷器閥片老化性能試驗的可靠性以及試驗結(jié)果的可信度，需要重新研制一種HVDC系統(tǒng)避雷器老化試驗電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種用于高壓直流輸電系統(tǒng)避雷器老化的試驗電源，包括:微處理器，高壓直流電壓發(fā)生器、受控直流電流源、升壓變壓器、電容器組、紋波發(fā)生器和功率放大器模塊；
[0008]受控直流電流源向所述微處理器單向發(fā)送數(shù)據(jù)；高壓直流電壓發(fā)生器、紋波發(fā)生器和功率放大器模塊分別與微處理器雙向傳輸數(shù)據(jù);電容器組并聯(lián)在高壓直流電壓發(fā)生器的輸出端;升壓變壓器的一端與受控直流電流源相連，另一端與高壓直流電壓發(fā)生器的低壓輸出端相連;高壓直流電壓發(fā)生器的高壓輸出端接負(fù)載。
[0009]電容器組包括去耦電容器和高壓旁通電容器，去耦電容器和高壓旁通電容器并聯(lián)。微處理器分解直流電壓為直流分量和紋波分量;直流分量輸送至高壓直流電壓發(fā)生器；紋波分量輸送至紋波發(fā)生器和功率放大器模塊。
[0010]高壓直流電壓發(fā)生器將所述直流分量的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量;紋波發(fā)生器和功率放大器模塊包括紋波發(fā)生器和功率放大器。
[0011 ]紋波發(fā)生器將紋波分量的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量;功率放大器放大紋波分量模擬量的電壓和輸出功率。
[0012]升壓變壓器包括三個繞組:連接在紋波發(fā)生器和功率放大器模塊輸出端的一次繞組;一端與高壓直流電壓發(fā)生器低壓輸出端相連，另一端與受控直流電流源連接的二次繞組;連接在受控直流電流源輸出端的三次繞組。
[0013]—次繞組特指低壓輸入繞組;二次繞組特指對紋波發(fā)生器和功率放大器輸出的紋波電壓進行升壓的高壓輸出繞組;三次繞組特指為避免負(fù)載電流形成直流偏磁的偏磁補償繞組。
[0014]受控直流電流源包括電流測量裝置;電流測量裝置與升壓變壓器的高壓輸出繞組串聯(lián)，并測量高壓輸出繞組中的直流電流。
[0015]受控直流電流源計算并轉(zhuǎn)換直流電流為輸出直流電流;輸出直流電流流入偏磁補償繞組，以補償高壓繞組中的直流電流導(dǎo)致的直流偏磁。
[0016]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下有益效果:
[0017]1、本發(fā)明通過相應(yīng)裝置的研發(fā)設(shè)計，使HVDC避雷器老化試驗電壓的波形更接近實際，使老化性能考核更規(guī)范、更嚴(yán)格。
[0018]2、本發(fā)明可以實現(xiàn)HVDC任意觸發(fā)角α和換相角μ條件下的閥、橋(含6脈動和12脈動)避雷器和閥避雷器試驗用電壓波形。
[0019]3、本發(fā)明的裝置體積約為傳統(tǒng)縮比背靠背高壓直流輸電系統(tǒng)裝置的1/5左右，運行中耗電量約為1/3左右，且沒有無功功率的需求，不需要專門設(shè)置無功補償柜或濾波器柜。
【附圖說明】
[0020]圖1HVDC 6脈動換流器橋電壓和閥電壓波形；
[0021]圖2本發(fā)明試驗電源的原理框圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖2對本發(fā)明的試驗電源作進一步詳細的描述。
[0023]如圖2所示的高壓試驗電源中，微處理器產(chǎn)生高壓直流(HVDC)換流器相關(guān)部位電壓波形。HVDC換流器相關(guān)部位(例如橋端，閥兩側(cè)等)的電壓波形如圖1中所示，是一個直流電壓，但該直流電壓中還包含有一個諧波十分豐富的紋波電壓。由于變壓器無法對直流電壓進行放大、變壓，因而需要對該直流電壓的直流分量和紋波分量(交流分量)進行分別處理，即將波形分解為直流分量和紋波分量。
[0024]微處理器的主要作用:通過對直流電壓數(shù)學(xué)模型的計算，將直流電壓分解為直流分量和紋波分量(數(shù)字量)，然后將計算出來的直流量和紋波量分別發(fā)送給高壓直流電壓發(fā)生器與紋波發(fā)生器和功率放大器，從而將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。
[0025]高壓直流電壓發(fā)生器模塊、受控直流電流源模塊、波紋發(fā)生器和功率放大器模塊中數(shù)據(jù)回傳微處理器，用于確認(rèn)直流電壓發(fā)生器和紋波發(fā)生器是否收到數(shù)據(jù)，隨時判斷轉(zhuǎn)換出來的模擬量電壓是否準(zhǔn)確。
[0026]微處理器將波形分解得到的直流分量用高壓直流電壓發(fā)生器實現(xiàn)純直流電壓的高壓輸出，高壓直流