一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)及其發(fā)生方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)及其發(fā)生方法，該系統(tǒng)包括依次連接的整流濾波電路、多路通斷開關(guān)、電流發(fā)生模塊、電流取樣模塊和直流電流互感器；在電流發(fā)生模塊與電流取樣模塊間連接電壓取樣模塊；電流取樣模塊和電壓取樣模塊的信息傳至控制中心并通過其控制多路通斷開關(guān)和基準(zhǔn)信號發(fā)生器；基準(zhǔn)信號發(fā)生器和電流取樣模塊的信號傳至誤差放大器并通過其輸出信號作為脈沖寬度調(diào)制模塊的輸入信號，脈沖寬度調(diào)制模塊將輸出信號發(fā)至電流發(fā)生模塊。該方法通過自動調(diào)節(jié)投入運(yùn)行的最佳電流發(fā)生模塊數(shù)和輸出電流基準(zhǔn)值，產(chǎn)生精度較高的大范圍直流電流并且方法簡單、可靠，采用本發(fā)明技術(shù)方案的電流發(fā)生器輕便。
【專利說明】一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)及其發(fā)生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)及其發(fā)生方法，更具體涉及一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)及其發(fā)生方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]近來，超高壓、特高壓直流輸電工程具有輸電容量大、送電距離長、線路損耗低、節(jié)約工程建設(shè)投資、減少土地使用面積等優(yōu)勢。發(fā)展超高壓、特高壓輸電技術(shù)能夠促進(jìn)大煤電、大水電、大核電的集約化發(fā)展，促進(jìn)電網(wǎng)與電源協(xié)調(diào)發(fā)展，在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源能源的優(yōu)化配置。
[0003]直流互感器是直流輸電系統(tǒng)的重要一次設(shè)備，為系統(tǒng)的控制和保護(hù)提供準(zhǔn)確可靠的測量信息，其運(yùn)行可靠性和測量準(zhǔn)確性直接關(guān)系到直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前已投運(yùn)的換流站采用的直流互感器大部分為進(jìn)口，在實(shí)際運(yùn)行中，部分換流站的直流互感器多次出現(xiàn)測量不準(zhǔn)等問題，給電能計(jì)量、繼電保護(hù)等各個方面都帶來了問題。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些直流互感器現(xiàn)場安裝后存在輸出零點(diǎn)過大、通道間數(shù)據(jù)差異大等問題。由于過去對直流互感器進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)試驗(yàn)的條件十分匱乏，同時缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)監(jiān)督規(guī)程，換流站用直流互感器一般只進(jìn)行出廠校準(zhǔn)，現(xiàn)場注流試驗(yàn)只在10%額定電流下進(jìn)行，且僅對變比進(jìn)行粗略考察，在全量程范圍內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)試驗(yàn)缺乏輕便、準(zhǔn)確的校準(zhǔn)儀器。
[0004]直流互感器校準(zhǔn)儀的核心是直流電流發(fā)生器，所要求的最大電流幅值接近或超過了 5000A，既有的電流發(fā)生器存在的問題:1)較笨重，2)發(fā)出小電流與大電流時，紋波、環(huán)流等引起的輸出誤差差異很大，難以滿足校準(zhǔn)的要求。
[0005]因此急需發(fā)明在全量程范圍內(nèi)輸出誤差較小、攜帶方便的電流發(fā)生方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)及其發(fā)生方法，本發(fā)明技術(shù)方案根據(jù)負(fù)載特征、電流大小自動調(diào)節(jié)電流發(fā)生模塊的接入情況，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的電流輸出精度。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括依次連接的整流濾波電路、多路通斷開關(guān)、電流發(fā)生模塊、電流取樣模塊和直流電流互感器；在所述電流發(fā)生模塊與所述電流取樣模塊間連接電壓取樣模塊；
[0008]所述電流取樣模塊和電壓取樣模塊的信息傳送至控制中心并通過所述控制中心輸出控制信號控制所述多路通斷開關(guān)的各路開關(guān)的通斷和基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出值；所述基準(zhǔn)信號發(fā)生器和電流取樣模塊的信號傳送至誤差放大器并通過所述誤差放大器的輸出信號作為脈沖寬度調(diào)制模塊的輸入信號，所述脈沖寬度調(diào)制模塊將輸出信號發(fā)送至所述電流發(fā)生模塊。
[0009]本發(fā)明提供的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，所述整流濾波電路的輸入端連接民用三相電壓源，其輸出端連接多路通斷開關(guān)的輸入端。
[0010]本發(fā)明提供的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，所述電流發(fā)生模塊包括η個電流發(fā)生模塊；所述多路通斷開關(guān)的每一個輸出端與其中一個所述電流發(fā)生模塊連接；所述η個電流發(fā)生模塊輸出端并聯(lián)后與所述電流取樣模塊的其中一端連接。
[0011]本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，所述電流發(fā)生模塊包括輸入整流濾波模塊、高頻變換器、高頻變壓器和輸出整流濾波模塊；
[0012]所述輸入整流濾波模塊的輸入端連接所述整流電路的輸出端，所述輸入整流濾波模塊的輸出端連接所述高頻變換器的輸入端，所述高頻變換器的輸出端連接所述高頻變壓器的輸入端，所述高頻變壓器的輸出端連接所述輸出整流濾波模塊的輸入端，所述輸出整流濾波模塊的輸出端連接所述電流取樣模塊的輸入端；所述高頻變換器由脈沖寬度調(diào)制模塊的輸出信號控制。
[0013]本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，所述民用三相電壓源的電壓經(jīng)所述整流濾波電路后輸出直流電壓；在經(jīng)所述脈沖寬度調(diào)制器調(diào)制后，所述直流電壓轉(zhuǎn)化為高頻電壓信號并經(jīng)所述高頻變壓器后輸出三角波形電壓，再經(jīng)所述輸出整流濾波模塊后供給所述直流互感器。
[0014]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，所述輸出整流濾波模塊包括正向串聯(lián)二極管、并聯(lián)反向二極管、串聯(lián)濾波電感和并聯(lián)濾波電容；
[0015]所述高頻變換器是單端正激型開關(guān)電源變換器，包括可控的功率晶體管；當(dāng)所述功率晶體管導(dǎo)通時，所述正向串聯(lián)二極管也導(dǎo)通；當(dāng)輸入電能通過所述正向串聯(lián)二極管傳遞給所述直流互感器，同時將部分能量儲存在所述高頻變壓器副邊回路中的串聯(lián)電感中，所述部分能量的大小通過回路中電感值大小確定；
[0016]當(dāng)功率晶體管截止時，所述串聯(lián)電感中的儲能流經(jīng)所述直流互感器和并聯(lián)反向二極管續(xù)流釋放；所述系統(tǒng)的輸出電流值為所述輸出整流濾波模塊的輸出直流電壓除以所述直流互感器電阻和電流取樣模塊電阻和的值。
[0017]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出電壓為所述電流取樣模塊的電阻和擬輸出電流的乘積；所述電流取樣模塊的電阻上的電壓與所述基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出電壓共同作為誤差放大器的輸入信號；將所述誤差放大器的輸出信號與三角波發(fā)生器的輸出信號進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號，控制所述高頻變換器的功率晶體管的通斷，以實(shí)現(xiàn)電流發(fā)生模塊的輸出電壓調(diào)節(jié)。
[0018]本發(fā)明提供一種包含上述校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)的發(fā)生方法，所述方法包括以下步驟:
[0019](I)當(dāng)所述電流取樣模塊和電壓取樣模塊的輸出值達(dá)到設(shè)定值時，確定所述直流互感器的電阻值；
[0020](2)確定電流輸出值所需要投入的所述電流發(fā)生模塊數(shù)量；
[0021](3)根據(jù)設(shè)定的擬輸出電流范圍和投入的所述電流發(fā)生模塊數(shù)量確定精確電流輸出。
[0022]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種所述的發(fā)生方法，所述步驟(I)中通過所述控制中心控制所述多路通斷開關(guān)，使η個電流發(fā)生模塊中的第一個電流發(fā)生模塊處于工作狀態(tài)，其他電流發(fā)生模塊停止工作，并使電流逐漸增大，使得所述電流取樣模塊和電壓取樣模塊的輸出值達(dá)到設(shè)定值；當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時，電流停止增長。
[0023]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種所述的發(fā)生方法，所述步驟(2)中根據(jù)所述直流互感器的電阻值和第一個電流發(fā)生模塊的輸出能力確定電流發(fā)生模塊數(shù)量。
[0024]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種所述的發(fā)生方法，所述步驟(3)中所述控制中心根據(jù)設(shè)定的擬輸出電流的范圍，由小到大向所述誤差放大器輸出參考信號。
[0025]和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果
[0026]1、本發(fā)明的方法通過自動調(diào)節(jié)投入運(yùn)行的最佳電流發(fā)生模塊數(shù)和輸出電流基準(zhǔn)值，產(chǎn)生精度較高的大范圍直流電流；
[0027]2、本發(fā)明的方法可用于超高壓、特高壓直流互感器的校準(zhǔn)；
[0028]3、本發(fā)明的方法簡單、可靠，采用該法設(shè)計(jì)的電流發(fā)生器較輕便；
[0029]4、本發(fā)明的方法使得直流輸電系統(tǒng)能夠更加安全的穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明用于直流互感器校準(zhǔn)的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明用于直流互感器校準(zhǔn)的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)的單個電流發(fā)生模塊的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例對發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0033]實(shí)施例1:
[0034]如圖1-2所示，本例的發(fā)明校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)包括依次連接的整流濾波電路、多路通斷開關(guān)、電流發(fā)生模塊、電流取樣模塊和直流電流互感器的非接地端；在所述電流發(fā)生模塊與所述電流取樣模塊間并聯(lián)電壓取樣模塊；
[0035]所述電流取樣模塊和電壓取樣模塊的信息傳送至控制中心并通過所述控制中心輸出控制信號控制所述多路通斷開關(guān)的各路開關(guān)的通斷和基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出值；所述基準(zhǔn)信號發(fā)生器和電流取樣模塊的信號傳送至誤差放大器并通過所述誤差放大器的輸出信號作為脈沖寬度調(diào)制模塊的輸入信號，所述脈沖寬度調(diào)制模塊(PWM)將輸出信號發(fā)送至所述電流發(fā)生模塊從而控制所述電流發(fā)生模塊。
[0036]所述整流濾波電路的輸入端連接民用三相電壓源，其輸出端連接多路通斷開關(guān)的輸入端，所述整流濾波電路和民用三相電壓源均為380V整流濾波電路和380V民用三相電壓源。
[0037]所述電流發(fā)生模塊包括η個電流發(fā)生模塊；所述多路通斷開關(guān)的每一個輸出端與其中一個所述電流發(fā)生模塊連接；所述η個電流發(fā)生模塊輸出端并聯(lián)后與所述電流取樣模塊的其中一端連接，η為1、2……η。
[0038]所述電流發(fā)生模塊包括輸入整流濾波模塊、高頻變換器、高頻變壓器和輸出整流濾波模塊；所述輸入整流濾波模塊的輸入端連接所述整流電路的輸出端，所述輸入整流濾波模塊的輸出端連接所述高頻變換器的輸入端，所述高頻變換器的輸出端連接所述高頻變壓器的輸入端，所述高頻變壓器的輸出端連接所述輸出整流濾波模塊的輸入端，所述輸出整流濾波模塊的輸出連接所述電流取樣模塊的輸入端；所述高頻變換器由脈沖寬度調(diào)制模塊的輸出信號控制。
[0039]所述民用三相電壓源的三相380V交流電壓經(jīng)所述整流濾波電路后輸出電壓為514~537V的直流電壓，在經(jīng)所述脈沖寬度調(diào)制器調(diào)制后，直流電壓轉(zhuǎn)化為高頻電壓信號；所述信號經(jīng)變比為100: 1、頻率為20kHz的高頻變壓器后，輸出幅值5V的三角波形電壓，經(jīng)所述輸出整流濾波模塊整流濾波后供給所述直流互感器。
[0040]所述輸出整流濾波模塊包括正向串聯(lián)二極管、并聯(lián)反向二極管、串聯(lián)濾波電感和并聯(lián)濾波電容；所述串聯(lián)濾波電感取?ο μ H，并聯(lián)濾波電容取4700 μ F。
[0041]所述高頻變換器采用的是單端正激型開關(guān)電源變換器，包括可控的功率晶體管。當(dāng)功率晶體管導(dǎo)通時，所述正向串聯(lián)二極管也同時導(dǎo)通。輸入電能通過正向串聯(lián)二極管傳遞給所述直流互感器，同時將部分能量儲存在輸出回路(即高頻變壓器副邊回路)中的串聯(lián)電感中，所述部分能量的大小通過回路中電感值大小確定。當(dāng)功率晶體管截止時，所述串聯(lián)電感中的儲能流經(jīng)直流互感器并通過并聯(lián)反向二極管續(xù)流釋放。單個所述電流發(fā)生模塊的輸入電壓(U1)中包括直流分量和交流分量，經(jīng)過所述高頻變壓器后，直流部分被濾去，高頻變壓器副邊電壓(U2)為交流信號。
【權(quán)利要求】
1.一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括依次連接的整流濾波電路、多路通斷開關(guān)、電流發(fā)生模塊、電流取樣模塊和直流電流互感器；在所述電流發(fā)生模塊與所述電流取樣模塊間連接電壓取樣模塊； 所述電流取樣模塊和電壓取樣模塊的信息傳送至控制中心并通過所述控制中心輸出控制信號控制所述多路通斷開關(guān)的各路開關(guān)的通斷和基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出值；所述基準(zhǔn)信號發(fā)生器和電流取樣模塊的信號傳送至誤差放大器并通過所述誤差放大器的輸出信號作為脈沖寬度調(diào)制模塊的輸入信號，所述脈沖寬度調(diào)制模塊將輸出信號發(fā)送至所述電流發(fā)生模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述整流濾波電路的輸入端連接民用三相電壓源，其輸出端連接多路通斷開關(guān)的輸入端。
3.如權(quán)利要求2所述的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述電流發(fā)生模塊包括η個電流發(fā)生模塊；所述多路通斷開關(guān)的每一個輸出端與其中一個所述電流發(fā)生模塊連接；所述η個電流發(fā)生模塊輸出端并聯(lián)后與所述電流取樣模塊的其中一端連接。
4.如權(quán)利要求3所述的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述電流發(fā)生模塊包括輸入整流濾波模塊、高頻變換器、高頻變壓器和輸出整流濾波模塊； 所述輸入整流濾波模塊的輸入端連接所述整流電路的輸出端，所述輸入整流濾波模塊的輸出端連接所述高頻變換器的輸入端，所述高頻變換器的輸出端連接所述高頻變壓器的輸入端，所述高頻變壓器的輸出端連接所述輸出整流濾波模塊的輸入端，所述輸出整流濾波模塊的輸出端連接所述 電流取樣模塊的輸入端；所述高頻變換器由脈沖寬度調(diào)制模塊的輸出信號控制。
5.如權(quán)利要求4所述的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述民用三相電壓源的電壓經(jīng)所述整流濾波電路后輸出直流電壓；在經(jīng)所述脈沖寬度調(diào)制器調(diào)制后，所述直流電壓轉(zhuǎn)化為高頻電壓信號并經(jīng)所述高頻變壓器后輸出三角波形電壓，再經(jīng)所述輸出整流濾波模塊后供給所述直流互感器。
6.如權(quán)利要求4所述的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述輸出整流濾波模塊包括正向串聯(lián)二極管、并聯(lián)反向二極管、串聯(lián)濾波電感和并聯(lián)濾波電容； 所述高頻變換器是單端正激型開關(guān)電源變換器，包括可控的功率晶體管；當(dāng)所述功率晶體管導(dǎo)通時，所述正向串聯(lián)二極管也導(dǎo)通；當(dāng)輸入電能通過所述正向串聯(lián)二極管傳遞給所述直流互感器，同時將部分能量儲存在所述高頻變壓器副邊回路中的串聯(lián)電感中，所述部分能量的大小通過回路中電感值大小確定； 當(dāng)功率晶體管截止時，所述串聯(lián)電感中的儲能流經(jīng)所述直流互感器和并聯(lián)反向二極管續(xù)流釋放；所述系統(tǒng)的輸出電流值為所述輸出整流濾波模塊的輸出直流電壓除以所述直流互感器電阻和電流取樣模塊電阻和的值。
7.如權(quán)利要求6所述的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出電壓為所述電流取樣模塊的電阻和擬輸出電流的乘積；所述電流取樣模塊的電阻上的電壓與所述基準(zhǔn)信號發(fā)生器的輸出電壓共同作為誤差放大器的輸入信號；將所述誤差放大器的輸出信號與三角波發(fā)生器的輸出信號進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號，控制所述高頻變換器的功率晶體管的通斷，以實(shí)現(xiàn)電流發(fā)生模塊的輸出電壓調(diào)節(jié)。
8.如權(quán)利要求1-7所述的一種校準(zhǔn)直流互感器的自適應(yīng)電流發(fā)生系統(tǒng)的發(fā)生方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: (1)當(dāng)所述電流取樣模塊和電壓取樣模塊的輸出值達(dá)到設(shè)定值時，確定所述直流互感器的電阻值； (2)確定電流輸出值所需要投入的所述電流發(fā)生模塊數(shù)量； (3)根據(jù)設(shè)定的擬輸出電流范圍和投入的所述電流發(fā)生模塊數(shù)量確定精確電流輸出。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)生方法，其特征在于:所述步驟(1)中通過所述控制中心控制所述多路通斷開關(guān)，使η個電流發(fā)生模塊中的第一個電流發(fā)生模塊處于工作狀態(tài)，其他電流發(fā)生模塊停止工作，并使電流逐漸增大，使得所述電流取樣模塊和電壓取樣模塊的輸出值達(dá)到設(shè)定值；當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時，電流停止增長。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)生方法，其特征在于:所述步驟(2)中根據(jù)所述直流互感器的電阻值和第一個電流發(fā)生模塊的輸出能力確定電流發(fā)生模塊數(shù)量。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)生方法，其特征在于:所述步驟(3)中所述控制中心根據(jù)設(shè)定的擬輸出電流的范圍，由小到大向所述誤差放大器輸出參考信號。
【文檔編號】H02M3/335GK103840674SQ201410075639
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】李金忠, 張書琦, 湯浩, 劉銳, 吳超, 鄧俊宇 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院