一种换流阀反向恢复期保护特性测试方法及对应的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高压直流输电领域，具体涉及一种换流阀反向恢复期保护特性测试方法及对应的系统。
【背景技术】
[0002]高压直流输电系统在我国得到了广泛应用，大功率晶闸管器件串联的换流阀是高压直流输电工程换流站的核心设备，其稳定可靠运行对整个系统有着至关重要的作用。换流阀的核心元器件是晶闸管，晶闸管造价高昂，功能重要，通常单个系统需要数以千计的晶闸管。因此，对晶闸管运行状态的监测和保护十分必要。
[0003]晶闸管只有在施加正向电压且门极施加触发脉冲的情况下才能被触发；同时，由于具有单向导通、不可自主关断的特性，往往需要通过施加负向电压或电流逐渐减小辅助其关断。而且，由于半导体器件本身特性的决定，自身载流子的愈合需要一定的时间，所以晶闸管的可靠关断需要一个时间区间，由于不同厂家的晶闸管产品特性不同，其可靠关断时间大约为1.2ms甚至更长时间。这个区间被称为反向恢复期。
[0004]反向恢复期的保护对于换流阀乃至整个换流站系统的安全、稳定运行具有十分重要的作用。晶闸管在熄灭过程(即反向恢复过程)中，换流站内的设备故障或一些操作可能导致在晶闸管两端出现很陡的正向暂态电压。当晶闸管可靠关断后可承受正向阻断电压，其承受反向恢复期能力很高，而在反向恢复期，由于反向恢复期电荷的存在，晶闸管的反向恢复期承受能力大为降低，巨大的过压能量将使晶闸管再次导通，短时巨大的能量积聚会使晶闸管热击穿。更重要的是，直流工程中每个换流器单元是几十甚至是上百只的晶闸管串联而成的，当其中一只或者几只晶闸管出现故障时，其余的串联晶闸管由于电压保护会产生连锁的故障动作。因此，对于现在广泛用于特高压直流输电工程的，以晶闸管作为换流器件的换流阀组件都要求具备反向恢复期保护功能，通过使用完备的检测和保护功能来及时检测外部信号的异常波动，并通过保护和报警、甚至使运行系统跳闸措施达到保护换流器中所有晶闸管的目的。
[0005]模拟换流阀的实际运行工况，进而对换流阀反向恢复期保护特性进行测试，是在换流阀出厂之前验证其反向恢复期保护功能是否正常工作的可靠和有效的手段。而目前，现有技术中还没有一套有效的、标准的换流阀反向恢复期保护特性测试方法和对应的测试系统在换流阀产品出厂前对其反向恢复期保护特性进行测试。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种换流阀反向恢复期保护特性测试方法及对应的系统，用以解决现有技术中没有测试方法和对应的测试系统在换流阀产品出厂前对换流阀反向恢复期保护特性进行测试的问题。
[0007]为实现上述目的，本发明的方案包括:
[0008]—种换流阀反向恢复期保护特性测试方法，包括以下步骤:
[0009](I)在换流阀组件的两端施加交流电压，模拟换流阀的实际运行工况；
[0010](2)当换流阀组件处于反向恢复期保护区间内时，将正向冲击电压叠加交流电压共同施加在换流阀组件上；观测换流阀的电压波形；当换流阀的正向冲击电压跌落时，判断换流阀组件的反向恢复期保护特性的响应正确；其他情况下，响应不正确。
[0011]还包括步骤(3):当换流阀组件处于反向恢复期保护区间外时，将正向冲击电压叠加交流电压共同施加在换流阀组件上；观测换流阀的电压波形:当输出波形为交流电压和叠加的完整正向冲击电压的波形时，验证换流阀组件的晶闸管级承受正向冲击电压的正常。
[0012]通过调节正向冲击电压的施加时刻，对不同的换流阀组件进行测试。
[0013]—种换流阀反向恢复期保护特性系统，包括交流电源、冲击电压发生装置、控制单元、辅助电子开关以及换流阀组件；所述换流阀组件包括输入端和输出端，所述流阀组件输入端连接交流电源，用于模拟换流阀的实际运行工况；所述流阀组件输出端用于连接波形采集器；所述冲击电压发生装置通过辅助电子开关连接换流阀组件输入端；所述控制单元控制连接辅助电子开关，用于控制将冲击电压施加到换流阀组件上；所述控制单元通过光纤连接换流阀组件。
[0014]本发明的有益效果是:模拟直流输电系统换流阀的实际运行工况，通过分别对反向恢复期保护区间内和反向恢复期保护区间外的换流阀组件进行正向冲击电压叠加交流电压测试，并通过换流阀组件的波形显示系统观测换流阀的电压波形。判断换流阀组件的反向恢复期保护特性的响应是否正确，验证换流阀组件的晶闸管级具备承受正向冲击电压的工况。进而大大提高了换流阀产品实际运行的可靠性。
【附图说明】
[0015]图1是本发明换流阀反向恢复期保护特性测试系统实施例的结构示意图；
[0016]图2是本发明换流阀反向恢复期保护特性测试系统实施例的时序控制图。
【具体实施方式】
[0017]换流阀反向恢复期保护特性测试方法实施例
[0018]本发明实施例的换流阀反向恢复期保护特性测试方法包括以下步骤:
[0019](I)在换流阀组件的两端施加交流电压，模拟换流阀的实际运行工况；
[0020]在换流阀晶闸管级的两端施加交流电压，模拟直流输电系统换流阀的实际运行工况。换流阀受电后，发送IP信号给控制单元，当控制单元检测到换流阀发回的IP信号时，在交流电压相位的固定角度α处发出FP信号，触发换流阀组件上的晶闸管级。
[0021](2)当换流阀组件处于反向恢复期保护区间内时，将正向冲击电压叠加交流电压共同施加在换流阀组件上；观测换流阀的电压波形；判断换流阀组件的反向恢复期保护特性的响应是否正确；
[0022]当换流阀组件处于反向恢复期保护区间内时，控制单元向辅助电子开关发出控制信号F1，通过辅助电子开关将正向冲击电压叠加交流电压共同施加在换流阀组件上，根据换流阀组件的反向恢复期保护特性的要求，可以改变正向冲击电压幅值和电压上升率。并通过换流阀组件的波形显示系统观测换流阀的电压波形。如果控制单元检测到此正向冲击电压的幅值和电压上升率超过了测试换流阀组件的限制值，那么控制单元通过触发换流阀组件对晶闸管级进行保护，对换流阀组件上的过电压进行限制并在安全电压范围内泄放过电压带来的能量。此时，通过换流阀组件的波形显示系统就可以观测到:当施加在换流阀的正向冲击电压上升到一定的幅值时，正向冲击电压跌落的波形，说明该换流阀组件的反向恢复期保护特性响应正确；否则，该换流阀组件的反向恢复期保护特性响应不正确。
[0023](3)当换流阀组件处于反向恢复期保护区间外时，将正向冲击电压叠加交流电压共同施加在换流阀组件上；观测换流阀的电压波形，验证换流阀组件的晶闸管级承受正向冲击电压的工况。
[0024]当换流阀组件处于反向恢复期保护区间外时，控制单元对辅助电子开关发出控制信号F1，通过辅助电子开关将正向冲击电压叠加交流电压共同施加在换流阀组件上，并通过换流阀组件的波形显示系统观测换流阀的电压波形。由于在换流阀组件处于反向恢复期保护区间外时，对换流阀组件来说已经具备了承受正向冲击电压的能力，因此，通过换流阀组件的波形显示系统就可以观测到换流阀上交流电压叠加完整正向冲击电压的波形，进而验证了换流阀组件的晶闸管级已经具备承受正向冲击电压的工况。
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