一种高压直流输电用电容器全工况等效测试装置的制作方法

本发明涉及高压直流输电，具体涉及一种高压直流输电用电容器全工况等效测试装置。

背景技术：

1、电容器是直流输电装备构成的核心元件之一，实现阻尼缓冲、电压支撑、辅助换流等作用，其长期运行性能直接决定着高压直流输电换流装备可靠性，对于高压直流输电工程的安全运行起着至关重要的作用。高压直流输电装备用电容器在实际运行中电压应力均表现出交直流电压叠加特征，且每个工作周期内伴随大电流不断的充放电过程；同时受换流阀开关作用，电容器还会承受周期性的大幅值脉冲电流。因此，针对高压电容器实际运行应力的试验考核，是有效验证电容器长期运行性能的关键性试验项目。

2、现有技术方案通常采用直流电压和工频交流电压叠加的方法难以体现其脉冲功率强度，对电容器的考核不够严格，未提出对电容暂稳态运行工况全面的等效性试验考核。因此，现有的电容器试验标准远无法满足电容器真实运行工况的试验考核。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，以解决现有的电容器试验标准远无法满足电容器真实运行工况的试验考核的问题。

2、本发明提供了一种高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，所述装置包括：可编程高压电源发生器及操作平台，其中，

3、所述可编程高压电源发生器的电源输入端接入三相交流电源，所述可编程高压电源发生器的电源输出端正极与试品电容的一端连接，所述可编程高压电源发生器的电源输出端负极与试品电容的另一端连接后接地，所述可编程高压电源发生器的控制端通过网线与所述操作平台连接；

4、所述操作平台提取试品电容在实际换流阀装备中的全工况运行应力数据，将所述全工况运行应力数据导入到所述可编程高压电源发生器；

5、所述可编程高压电源发生器根据所述全工况运行应力数据控制内部多级全控子模块的投切状态，来模拟不同时刻下试品电容所需要的电压值，对试品电容进行测试。

6、通过提取电容器在实际换流阀装备中全工况运行应力数据，将电容器承受的电压应力数据导入到可编程高压电源发生器。通过输入不同工况电压应力波形，采用多级全控子模块投切方式模拟平台电压，实现电容器暂、稳态全工况电压、脉冲电流应力以及高du/dt的瞬变应力耐受能力的考核。该种试验方法可满足不同高压直流输电工程换流阀电容器全工况应力的考核，为推动高压直流换流阀电容器的自主研发奠定试验基础。

7、在一种可选的实施方式中，所述可编程高压电源发生器包括：变压器、二次控制系统及多级全控子模块，其中，

8、所述变压器的输入端接入三相交流电源，所述变压器的输出端分别与所述多级全控子模块中的每个全控子模块连接，三相交流电源经所述变压器转换成多端交流电压给每个全控子模块供电；

9、所述二次控制系统通过光纤与所述多级全控子模块连接，所述二次控制系统用于根据所述全工况运行应力数据控制所述多级全控子模块的投切状态。

10、在一种可选的实施方式中，所述多级全控子模块包括多个全控子模块，多个所述全控子模块串联连接。

11、在一种可选的实施方式中，所述全控子模块包括：ac/dc模块及dc/dc模块，所述ac/dc模块的直流侧与所述dc/dc模块的直流侧连接。

12、在一种可选的实施方式中，所述二次控制系统根据试品电容的全工况运行应力数据，提取一个周期内的波形数据，对所述波形数据进行离散化处理，离散成多个不同电压峰值的直流电压，根据不同时刻下的直流电压值，计算出需要投入的全控子模块的数量。

13、通过搭建由多级全控子模块构成的可编程高压电源发生器，基于导入的电容器暂稳态应力，控制相应全控子模块实时快速投切，模拟试品电容实际暂稳态工况下的运行应力数据，进而基于模拟的实际电压应力数据对试品电容进行全工况等效测试，解决了电容器多种复杂应力等效模拟难题，实现了电容器全工况应力的有效考核。依托该试验装置可实现对电容器批量化性能筛选，大幅提高电容器产品质量。

14、在一种可选的实施方式中，所述装置还包括：测量系统，所述测量系统并联在试品电容两端，所述测量系统用于采集试品电容两端电压波形，并且和实际导入的电压波形进行比对，以验证实际导入的电压波形的正确性。

15、在一种可选的实施方式中，所述测量系统包括：分压器、测量装置及波形显示装置，其中，

16、所述分压器并联在试品电容两端，所述分压器用于采集试品电容两端电压波形；

17、所述测量装置通过电缆与所述分压器连接，所述测量装置获取所述分压器采集的电压波形，并且和实际导入的电压波形进行比对，以验证实际导入的电压波形的正确性；

18、所述波形显示装置通过网线与所述测量装置连接，所述波形显示装置用于显示试品电容两端电压波形。

19、在一种可选的实施方式中，所述分压器包括：第一电阻及第一电容，所述第一电阻与所述第一电容串联连接。

20、通过将试品电容两端电压波形和实际导入的电压波形进行比对，以验证实际导入的电压波形的正确性，从而评价等效测试的有效性。

21、在一种可选的实施方式中，所述装置还包括：电容放电回路，所述电容放电回路并联在试品电容两端。

22、在一种可选的实施方式中，所述电容放电回路包括：开关及第二电阻，所述开关与所述第二电阻串联连接。

23、通过设置电容放电回路，在试验完成后，闭合电容放电回路中开关k1将试品电容放电，之后将试品电容接地，提高了试验安全性。

24、在一种可选的实施方式中，所述试品电容包括至少一个电容器。

技术特征：

1.一种高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，其特征在于，所述装置包括：可编程高压电源发生器及操作平台，其中，

2.根据权利要求1所述的高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，其特征在于，所述可编程高压电源发生器包括：变压器、二次控制系统及多级全控子模块，其中，

3.根据权利要求2所述的高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，其特征在于，所述多级全控子模块包括多个全控子模块，多个所述全控子模块串联连接。

4.根据权利要求3所述的高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，其特征在于，所述全控子模块包括：ac/dc模块及dc/dc模块，所述ac/dc模块的直流侧与所述dc/dc模块的直流侧连接。

5.根据权利要求3所述的高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，其特征在于，所述二次控制系统根据试品电容的全工况运行应力数据，提取一个周期内的波形数据，对所述波形数据进行离散化处理，离散成多个不同电压峰值的直流电压，根据不同时刻下的直流电压值，计算出需要投入的全控子模块的数量。

6.根据权利要求1所述的高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，其特征在于，所述装置还包括：测量系统，所述测量系统并联在试品电容两端，所述测量系统用于采集试品电容两端电压波形，并且和实际导入的电压波形进行比对，以验证实际导入的电压波形的正确性。

7.根据权利要求6所述的高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，其特征在于，所述测量系统包括：分压器、测量装置及波形显示装置，其中，

8.根据权利要求7所述的高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，其特征在于，所述分压器包括：第一电阻及第一电容，所述第一电阻与所述第一电容串联连接。

9.根据权利要求1所述的高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，其特征在于，所述装置还包括：电容放电回路，所述电容放电回路并联在试品电容两端。

10.根据权利要求9所述的高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，其特征在于，所述电容放电回路包括：开关及第二电阻，所述开关与所述第二电阻串联连接。

11.根据权利要求9所述的高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，其特征在于，所述试品电容包括至少一个电容器。

技术总结
本发明涉及高压直流输电技术领域，公开了一种高压直流输电用电容器全工况等效测试装置，该装置，包括：可编程高压电源发生器及操作平台，其中，可编程高压电源发生器的电源输入端接入三相交流电源，可编程高压电源发生器的电源输出端正极与试品电容的一端连接，可编程高压电源发生器的电源输出端负极与试品电容的另一端连接后接地，可编程高压电源发生器的控制端通过网线与操作平台连接。通过提取电容器在实际换流阀装备中全工况运行应力数据，将电容器承受的电压应力数据导入到可编程高压电源发生器。通过输入不同工况电压应力波形，实现了电容器全工况应力的有效考核。

技术研发人员：盛财旺,王成昊,王蒲瑞,张娟娟,王异凡,曾明全,孙明,王尊
受保护的技术使用者：国网智能电网研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17