一種高壓直流輸電系統(tǒng)避雷器老化試驗(yàn)電壓波形的產(chǎn)生方法技術(shù)方案

一種高壓直流輸電系統(tǒng)避雷器老化試驗(yàn)的電壓波形產(chǎn)生方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：步驟1：對(duì)六脈動(dòng)換流器的橋電壓波形和閥電壓波形進(jìn)行時(shí)間分段；步驟2：確定橋電壓和閥電壓波形的分段函數(shù)表達(dá)式；步驟3：將橋電壓波形和閥電壓波形均分解為直流分量和紋波分量；步驟4：將紋波分量離散化為數(shù)字量；步驟5：通過(guò)微處理器生成波形；該方法只需要通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)角α和換相角μ就可以得到不同的閥電壓和橋電壓波形。微處理器采用查表法輸出波形時(shí)，不需手動(dòng)更換微處理器中的波形數(shù)據(jù)，只需要輸入α和μ就可以得到所需的數(shù)據(jù)，生成所需的波形，不需要重復(fù)編程。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】


本專(zhuān)利技術(shù)涉及電力技術(shù)中的老化試驗(yàn)，具體涉及一種高壓直流輸電系統(tǒng)避雷器老化試驗(yàn)的電壓波形產(chǎn)生方法。

技術(shù)介紹

相對(duì)于交流輸電系統(tǒng)用避雷器而言，直流系統(tǒng)避雷器的使用工況更為復(fù)雜，交流避雷器日常承受的電壓波形為正弦波，諧波分量少，波形比較簡(jiǎn)單，因而在進(jìn)行交流避雷器老化試驗(yàn)時(shí)通常采用正弦波。高壓直流避雷器日常承受的電壓波形則更為復(fù)雜，特別是閥避雷器和橋避雷器。其電壓波形中不只是含有顯著的直流分量，而且具有豐富的各次諧波分量。目前國(guó)內(nèi)外在對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)避雷器進(jìn)行老化試驗(yàn)時(shí)一般參考交流避雷器的相關(guān)試驗(yàn)方法，其電壓波形通常采用等比例縮小的背靠背高壓直流輸電系統(tǒng)產(chǎn)生。
現(xiàn)有的直流背靠背電源系統(tǒng)，在不加試品(負(fù)載)時(shí)，波形特性與實(shí)際工程波形相仿，但在加上試品(閥片)后，由于避雷器閥片直徑不能改變，閥片電容相對(duì)于晶閘管緩沖電容過(guò)大，因而試驗(yàn)波形產(chǎn)生很大的畸變，換相電壓的陡度以及換相過(guò)沖明顯不夠，有時(shí)從電壓波形上根本看不到換相過(guò)程。
為了能夠穩(wěn)定可靠的產(chǎn)生高壓直流輸電系統(tǒng)避雷器閥片老化試驗(yàn)的試驗(yàn)電壓波形，減小電壓畸變，同時(shí)能夠根據(jù)需要改變觸發(fā)角和換相角得到不同的電壓波形，需要采用新的方法產(chǎn)生試驗(yàn)電壓波形。該方法將主要用于高壓直流輸電系統(tǒng)避雷器閥片老化試驗(yàn)電源的電壓紋波分量的生成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

本專(zhuān)利技術(shù)的主要內(nèi)容是提出一種新的高壓直流輸電系統(tǒng)避雷器老化試驗(yàn)的電壓波形產(chǎn)生方法，并通過(guò)微處理器生成波形。
本專(zhuān)利技術(shù)提供一種高壓直流輸電系統(tǒng)避雷器老化試驗(yàn)的電壓波形產(chǎn)生方法，包括如下步驟：
步驟1：對(duì)六脈動(dòng)換流器的橋電壓波形和閥電壓波形進(jìn)行時(shí)間分段；
步驟2：確定橋電壓和閥電壓波形的分段函數(shù)表達(dá)式；
步驟3：將橋電壓波形和閥電壓波形均分解為直流分量和紋波分量；
步驟4：將紋波分量離散化為數(shù)字量；
步驟5：通過(guò)微處理器生成波形。
所述步驟1，將一個(gè)周期分為12段，以A相過(guò)零點(diǎn)作為時(shí)間的起點(diǎn)t＝0，以T0作為一個(gè)周期的開(kāi)始，一個(gè)周期分段后每段的時(shí)間為：
T0～T1：(30+α)/180*π≤t≤(30+α+μ)/180*π；
T1～T2：(30+α+μ)/180*π≤t≤(90+α)/180*π；
T2～T3：(90+α)/180*π≤t≤(90+α+μ)/180*π；
T3～T4：(90+α+μ)/180*π≤t≤(150+α)/180*π；
T4～T5：(150+α)/180*π≤t≤(150+α+μ)/180*π；
T5～T6：(150+α+μ)/180*π≤t≤(210+α)/180*π；
T6～T7：(210+α)/180*π≤t≤(210+α+μ)/180*π；
T7～T8：(210+α+μ)/180*π≤t≤(270+α)/180*π；
T8～T9：(270+α)/180*π≤t≤(270+α+μ)/180*π；
T9～T10：(270+α+μ)/180*π≤t≤(330+α)/180*π；
T10～T11：(330+α)/180*π≤t≤(330+α+μ)/180*π；
T11～T12：(330+α+μ)/180*π≤t≤(390+α)/180*π；
其中，α為觸發(fā)角，μ為換相角。
將一個(gè)周期分為12段，每一段的波形函數(shù)表達(dá)式如下表1和表2所示。
表1六脈動(dòng)換流器橋端電壓分段函數(shù)表
表26脈動(dòng)換流器閥電壓分段函數(shù)表
表中1表示對(duì)應(yīng)的換流閥導(dǎo)通，0表示對(duì)應(yīng)的換流閥關(guān)斷。
根據(jù)表1的橋電壓不同時(shí)間段的電壓表達(dá)式，可總結(jié)如下規(guī)律：
u d = 1 N u p ( u a * E 1 + u b * E 3 + u c * E 5 ) - 1 N d o w n ( u a * E 4 + u b * E 6 + u c * E 2 ) - - - ( 1 ) ]]>其中，ud表示橋電壓，E1～E6表示存在函數(shù)，存在表示晶閘管Vi導(dǎo)通取值為1，不存在表示晶閘管Vi不導(dǎo)通取值為0；Nup表示上半橋在t時(shí)刻存在函數(shù)值等于1的總個(gè)數(shù)；Ndown表示下半橋在t時(shí)刻存在函數(shù)值等于1的總個(gè)數(shù)。
所述步驟3直流分量的計(jì)算：
忽略換相電抗，假設(shè)換流閥為不可控的理想整流閥，直流電流是平直的，則換流器在任意時(shí)刻總是有兩個(gè)閥導(dǎo)通。6脈動(dòng)換流器的理想空載直流電壓平均值可用下式表示
U ∞ = 3 2 2 π U l - - - ( 2 - 1 ) ]]>式中Ul為換流器交流側(cè)線電壓有效值。
假設(shè)換流閥為可控晶閘管，換流器在交流側(cè)電動(dòng)勢(shì)和觸發(fā)脈沖作用下，按照晶閘管開(kāi)斷條件進(jìn)行次序通斷，在觸發(fā)角為α?xí)r的理想空載直流電壓平均值為
U∞′＝U∞cosα(2-2)
換流器實(shí)際運(yùn)行中，由于平波電抗器和直濾波器的存在，可以保證直流電流形近似平直。但是換相回路中的電感Lr是不可忽略的，因而換流器在正常運(yùn)行時(shí)，非換相期間有2個(gè)閥導(dǎo)通，換相期間有3個(gè)閥導(dǎo)通。在整流運(yùn)行時(shí)的直流電壓平均值為
U d = U d 0 ′ - 3 π X r I d 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高壓直流輸電系統(tǒng)避雷器老化試驗(yàn)的電壓波形產(chǎn)生方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：步驟1：對(duì)六脈動(dòng)換流器的橋電壓波形和閥電壓波形進(jìn)行時(shí)間分段；步驟2：確定橋電壓和閥電壓波形的分段函數(shù)表達(dá)式；步驟3：將橋電壓波形和閥電壓波形均分解為直流分量和紋波分量；步驟4：將紋波分量離散化為數(shù)字量；步驟5：用微處理器生成波形。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高壓直流輸電系統(tǒng)避雷器老化試驗(yàn)的電壓波形產(chǎn)生方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
步驟1：對(duì)六脈動(dòng)換流器的橋電壓波形和閥電壓波形進(jìn)行時(shí)間分段；
步驟2：確定橋電壓和閥電壓波形的分段函數(shù)表達(dá)式；
步驟3：將橋電壓波形和閥電壓波形均分解為直流分量和紋波分量；
步驟4：將紋波分量離散化為數(shù)字量；
步驟5：用微處理器生成波形。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1，將一個(gè)周期分為12段，以A相過(guò)零點(diǎn)作為時(shí)間的起點(diǎn)t＝0，以T0作為一個(gè)周期的開(kāi)始，一個(gè)周期分段后每段的時(shí)間為：
T0～T1：(30+α)/180*π≤t≤(30+α+μ)/180*π；
T1～T2：(30+α+μ)/180*π≤t≤(90+α)/180*π；
T2～T3：(90+α)/180*π≤t≤(90+α+μ)/180*π；
T3～T4：(90+α+μ)/180*π≤t≤(150+α)/180*π；
T4～T5：(150+α)/180*π≤t≤(150+α+μ)/180*π；
T5～T6：(150+α+μ)/180*π≤t≤(210+α)/180*π；
T6～T7：(210+α)/180*π≤t≤(210+α+μ)/180*π；
T7～T8：(210+α+μ)/180*π≤t≤(270+α+μ)/180*π；
T8～T9：(270+α)/180*π≤t≤(270+α+μ)/180*π；
T9～T10：(270+α+μ)/180*π≤t≤(330+α)/180*π；
T10～T11：(330+α)/180*π≤t≤(330+α+μ)/180*π；
T11～T12：(330+α+μ)/180*π≤t≤(390+α)/180*π；
其中，α為觸發(fā)角，μ為換相角度數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2，橋電壓的分段函數(shù)如下式所示：
其中，ua表示a相電壓，ub表示b相電壓，uc表示c相電壓，ud表示橋電壓，E1～E6表示存在函數(shù)，存在表示晶閘管Vi導(dǎo)通取值為1，不存在表示晶閘管Vi不導(dǎo)通取值為0；Nup表示上半橋在t時(shí)刻存在函數(shù)值等于1的總個(gè)數(shù)；Ndown表示下半橋在t時(shí)刻存在函數(shù)值等于1的總個(gè)數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，Nup+Ndown＝3時(shí)為換相時(shí)間段,Nup+Ndown＝2時(shí)為非換相時(shí)間...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李國(guó)富，李龍龍，陳沒(méi)，李永亮，黨冬，張搏宇，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)電力科學(xué)研究院，國(guó)家電網(wǎng)公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11