专利名称：一种基于可关断器件移动式直流融冰装置的系统调试方法
技术领域：
本发明涉及超高压输电线路直流融冰领域的调试方法，具体讲涉及一种基于可关断器件移动式直流融冰装置的系统调试方法。
背景技术：
我国是电力系统输电线路覆冰严重的国家，高压输电线路覆冰对我国电力系统存在严重的危害，而直流融冰装置为提高超高压交流电网的防冰减灾能力建设起到了巨大的作用。传统的直流融冰装置都是利用由不可控阀(二极管)、半控阀(晶闸管)组成的换流器，利用大直流电流在导线电阻中产生的热量使覆冰融化，之前所有的融冰装置的调试方法也都是这些类型。传统的直流融冰装置使电力电子技术应用范围窄，并且传统的调试方法效率低下。
发明内容
本发明的一种目的在于提供一种基于可关断器件移动式直流融冰装置，本发明而另一种目的在于提供提供一种能够检验上述融冰装置的性能和功能的系统调试方法，这种高效全面的调试方法是保证冰灾期间装置能有效运行的重要保证。本发明的目的采用下述技术方案予以实现一种基于可关断器件移动式直流融冰装置的系统调试方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤A、所述直流融冰装置进行不带被融冰线路的低压信号测试试验；B、所述直流融冰装置进行不带被融冰线路的空载试验；C、所述直流融冰装置进行带模拟负载的小电流试验；D、所述直流融冰装置进行大电流试验、负载线路温升试验。本发明提供的一种优选的技术方案是所述直流融冰装置进行不带被融冰线路的低压信号测试试验包括如下步骤a)进行采样测试；b)检查光纤的连接；c)进行控制信号测试。本发明提供的第二优选的技术方案是所述直流融冰装置进行不带被融冰线路的空载试验包括如下步骤I、进行空载测试；II、进行空载升压测试。本发明提供的一种较优选的技术方案是所述进行空载测试时，进行输 入断路器、 输出隔离开关操作功能试验；所述输入断路器、输出隔离开关操作功能试验包括进行输入断路器跳闸动作时间测量和断路器最低跳闸动作电压测量；进行空载升压测试时包括在系统电压不高于40. 5kV的情况下，调节控制器指令，使用融冰装置空载输出电压应在 0-5600V之间可调；检测装置投切过程有无过电压产生。 本发明提供的第三优选的技术方案是所述直流融冰装置进行带模拟负载的小电流试验包括如下步骤1)进行模拟负载接线，并将四台整流电源车各自变压器的一次侧通过交流电缆分别接入变电站35kV融冰间隔的交流断路器1KM1-4KM1 ；2)将所述四台整流电源车的输出开关柜正极分别经过电缆接到汇流柜中汇流母排正极，所述输出开关柜负极分别经过电缆接到汇流母排负极，模拟负载正负极分别通过电缆与汇流母排正负极相连；3)合35kV交流系统电源断路器；4)依次合所述整流电源车的输出隔离开关1QS1、2QS2、3QS3和4QS4 ；5)依次合所述整流电源车输入断路器，此时换流器闭锁，系统交流电源通过充电电阻、变压器、换流器和换流器的反并联二极管给直流电容充电，稳定后旁路掉充电电阻；6)解锁换流器，调节换流器输入有功功率使直流电容电压上升，调节逆变端IGBT 触发脉冲，使单车的输出电压从0开始调节，使直流输出电流按0. 05p. u步进增加到0. 2p. u，停留5-10分钟；再步进增加电流到0. 3p. u，停留30分钟，测试输出电流、电压波形，监测模拟负载温度变化；7)测量半导体开关器件温升，确认水冷却系统和打开散热风机工作有无异常；8)观察有无任何异常，如有异常立刻断开输入断路器；记录控制器运行状态，记录直流电流与出口电压斩波波形；9)完成后依次分断各整流电源车输入断路器和输出隔离刀闸，断开35kV电源断路器，断开35kV电源刀闸。本发明提供的第四优选的技术方案是所述直流融冰装置进行大电流试验、负载线路温升试验包括如下步骤(1)直流融冰装置35kV电源侧按照与模拟负载试验相同的方式接线，断开直流融冰装置输出与模拟负载的连接，输出开关柜正负极分别接至汇流柜的正负极母线；(2)将三相待融冰线路远端三相短路后通过接地刀闸接地；(3)将三相线路靠近所述直流融冰装置一侧中AB两相短路，通过引下线接至汇流柜正极，另一相接至汇流柜负极；(4)合融冰间隔电源刀闸K和输入断路器，分别合各台整流电源车输出隔离开关 1QS1、2QS2、3QS3 和 4QS4。(5)依次合各台整流电源车输入断路器1KM1、2KM2、3KM3和4KM4，打开水冷却系统和散热风机，此时换流器闭锁，交流电源通过充电电阻、变压器、换流电抗器、换流器的反并联二极管给直流电容充电，稳定后旁路掉充电电阻；(6)解锁换流器，调节输入有功功率使直流电压上升到1. Op. U，调节控制器使输出直流电压的占空比从0开始调节；(7)如无异常，调节控制器，将融冰装置直流输出电流按0. 05p. u步进增加电流到额定融冰电流的0.2p.u。停留10分钟，测试输出电流、电压波形，监测输电线路温度变化； 再将电流按0. 05p. u步进增加电流到额定融冰电流的0. 5p. u ；停留10分钟，测试35kV系统侧谐波电流、电压；测量半导体开关器件温升，确认水/风冷却系统工作有无异常；如有异常立刻分输入断路器1KM1、2KM1、3KM1和4KM1 ；(8)调节控制器，将电流按0. 05p. u步进增加到1. Op. U,停留30-50分钟，测试输出电流、电压波形，监测输电线路温度变化；测试35kV侧谐波电流、电压；(9)将融冰装置直流输出电流按0. 05p. u步进增加到1 lp. U,停留30分钟，测试输出电流、电压波形，监测输电线路温度变化；测试35kV侧谐波电流、电压；(10)将电流按0. 2p. u步进再减小到0，每个定值停留5分钟，巡视整流变压器、变流器、水冷系统、电压传感器、电流传感器、避雷器和电抗器有无异常；(11)依次分断四台整流电源车的输入断路器1KM1、2KM1、3KM1和4KM1 ；(12)依次分断四台整流电源车的隔离开关1QS1、2QS2、3QS3和4QS4。本发明提供的第五优选的技术方案是所述直流融冰装置进行步骤A、B、C和D完毕后进行如下恢复工作i、分断变电站35kV电源断路器和刀闸；ii、还原35kV电源电流保护定值按正常运行方式还原加用；iii、拆除相关电力电缆、试验线、线路短接线。与现有技术相比，本发明达到的有益效果是1、本发明提供的基于可关断器件移动式直流融冰装置接入系统进行线路融冰测试，能满足环境温度 _15°C 10°C时 4XLGJ-500、4XLGJ-400、4XLGJ-300 等 500kV 交流传输线路的直流融冰需求；2、本发明提供的直流融冰装置的整流电源车可单独运行，也可多台并联运行，输出电流应连续可调，闭环调节时输出误差应低于3% ；3、试验中单台整流电源车运行时最大输出电流不低于1000A，四台整流电源车并联运行时最大输出电流不低于4000A，各台车输出电流之间的偏差不高于3%。
图1是直流融冰装置进行带模拟负载的小电流试验时接线图；图2是带超高压线路负载进行大电流温升试验时，直流融冰装置与负载线路连接图；图3是直流融冰装置的四台整流电源车控制拓扑；图4是直流融冰装置的启动流程。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。图1是直流融冰装置进行带模拟负载的小电流试验时接线图，其中模拟负载为模拟50km长度超高压线路的阻感负载，容量大于2M。直流融冰装置由至少一台整流电源车组成；每台整流电源车包括依次串联的输入电源开关柜、多绕组变压器、基于IGBT的四象限(是一种电力系统表示，表示电压电流可以独立控制)整流器和逆变器、输出开关柜和水 /风冷却装置、用于装载以上设备的集装箱式拖车；该装置包括控制器和测量系统；测量系统包括传感器；装置的输入端接入35KV交流母线；该装置的整流电源车之间并联，并联输
6出后形成待融冰线路；待融冰线路远端经过汇流母排三相短接，短接后经过接地刀间接地。 该直流融冰装置具体讲由四台整流电源车组成；输入电源开关柜包括断路器；输出开关柜包括隔离开关；风冷却装置包括散热风机。图2是带超高压线路负载进行大电流温升试验时，直流融冰装置与负载线路连接图，其中线路与汇流母排通过U型引下线进行连接。图3是直流融冰装置的四台整流电源车控制拓扑，其中以1号整流电源车的控制系统作为直流融冰装置的中央控制器，其他三台整流电源车接受1号车控制指令控制。图4是直流融冰装置的启动流程，直流融冰系统启动，接着选择融冰工作方式，然后选择二极管和空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)控制模式，依次合各整流电源车的输入断路器，接着四象限整流方式启动接着进行融冰启动，融冰电流给定，最后融冰停止，接着分断各个输出隔离开关，最后退出整个装置。实施例依托江西梦山500KV变电站出口的梦山-永修I/II回线路(4XLGJ-400)，以本发明的方法对融冰装置进行调试，接线见图1和图2。该线路长53公里，AB两相短接后，一去两回的阻抗约为1.34欧。当线路升流到4000A时，换流器出口电压为5360，斩波输出电路的占空比约为0. 95。融冰装置每台电源车由35kV输入电源开关柜、35kV/520V多绕组变压器、容量5MW 基于IGBT的四象限全桥整流器、输出开关柜和水/风冷却装置及用于装载以上设备的集装箱式拖车组成。试验前，将梦永II回线路远端三相进行短接后经过接地刀闸接地。试验期间需对整条线路进行地面区段性循环巡视，选择部分接续金具进行温升监测，选择大档距进行弧垂、驰度测量并做好记录。在变电站内引下线接头处采用红外测温仪进行温度监测。直流融冰装置接入梦山变35kV电源前进行绝缘电阻测试将原边高压输入部分、次边输出高压部分、低压控制部分分别在内部短接。1)输入开关柜及整流变压器进线高压部分对车体绝缘电阻大于500兆欧(2500V摇表)；2)整流变压器次边高压输出线的主回路部分对车体绝缘电阻大于500兆欧(2500V摇表)；3)整个二次回路的绝缘电阻测试应大于1ΜΩ (1000V摇表)。直流融冰装置进行如下试验1、直流融冰装置进行不带被融冰线路的低压信号测试试验；2、直流融冰装置进行不带被融冰线路的空载试验；3、直流融冰装置进行带模拟负载的小电流试验；4、进行直流融冰装置大电流试验、被融冰负载线路温升试验。1、进行不带被融冰负载的低压信号测试方试验包括有如下步骤a)进行采样测试断开所有测量电压电流的互感器二次侧出线，采用电力系统常用的测试仪器继保测试仪输入电压电流信号，测试系统采样精度，误差不得高于3 %。b)检查光纤的连接IGBT的脉冲分配板和主控制板之间以及脉冲分配板与IGBT门控驱动单元之间均通过光纤实现连接，目的是实现电位上的隔离，减少运行时的干扰，提高系统的可靠性。每根光纤上都有不同的线号，此外，光纤的接收和发送端口上的颜色有明显的差别，通过检测，校对光纤的连接，利用红外线测温仪发出的可见红光，以判断光纤没有损坏。c)低压控制信号测试空载时，从站用AC220V电源引出给各台车的中央控制单元，从电抗处断开一个模块的变压器输入部分，外接工频三相AC380V作为系统主电路输入电源，对直流电容充电到约 700V。发触发脉冲，检查IGBT是否可靠开通、关断；检查操作界面的参数设定、本地启停、电压电流参数和波形的显示。2、进行不带被融冰负载的空载试验a)直流融冰装置输入断路器、输出隔离开关操作功能试验；1)监测控制器指令，记录从发出跳闸动作到完成跳闸的时间；2)测量输入断路器最低跳闸动作电压。b)空载升压测试1)完成a的测试后，解锁换流器，采用定直流电压Udc控制，分别给定Udc = 0-5000V,按1000V步进，每个定值停留10分钟。2)测量占空比与输出电压比例。3、进行装置的低压小电流模拟负载试验1)输入断路器与35KV变电站电源连接；2)选择2M容量的2欧电阻模拟线路；3)合35kV融冰间隔电源刀闸，合梦山变361断路器；4)依次合各整流电源车的输出刀闸1QS1-4QS1 ；5)依次合各整流电源车输入断路器，此时换流器闭锁，系统电源给换流器的直流电容自然充电到0. 866p. u，稳定后旁路充电电阻；6)解锁换流器，调节换流器使直流电容电压上升到l.Op.u。使输出电压从O开始调节，使直流输出电流按0. 05p. u步进增加到0. 2p. u，停留5-10分钟；再步进增加电流到 0. 3p. u，停留30分钟。测试输出电流、电压波形，监测模拟负载温度变化；7)测量IGBT的温升，温度应补大于30°C，确认冷却系统和打开散热风机工作有无
异常；8)完成后依次分断装置输入断路器和输出隔离刀闸。断开35kV电源断路器，端 35kV电源刀闸。4、进行直流融冰电源大电流试验、被融冰负载线路温升试验如图2所示1)直流融冰装置35kV电源侧按照与模拟负载试验相同的方式接线，输出开关柜正负极分别接至汇流柜正负极母线；2)将停运的三相被融冰线路停运，远端三相短路后通过Ky接地，在变电站一端， 将其中两相短路，接至汇流柜正极，另一相接至汇流柜负极。3)合361刀闸和断路器，依次合车的1QS1-4QS1。4)依次和融冰装置各台整流电源车输入断路器，对各整流电源车并联做负载运行试验，调节各台车控制器，电流按0. lp. u步进增加电流到0. 3p. u,停留5-10分钟，测试输出电流、电压波形，监测输电线路温度变化；测试35kV侧谐波电流、电压。
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5)测量半导体开关器件温升，确认冷却系统工作有无异常；6)观察有无任何异常(输入电压、输出电压值等出现跃变或与理论计算出现大的偏差等)，如有异常分输入断路器1KM1、2KM1、3KM1和4KM1 ；7)调节控制器、电流按0. lp. u步进增加电流到1. Op. U，停留30-50分钟，测试输出电流、电压波形，监测输电线路温度变化；测试35kV侧谐波电流、电压；8)将电流按0. 2p. u步进再减小到0，每个定值停留5分钟，巡视整流变压器、变流器、水冷系统、电压传感器、电流传感器、避雷器、相电抗器等设备有无异常；9)分断第一台车直流融冰装置IKMl断路器，第二台车融冰装置2KM1断路器，第三台融冰装置3KM1断路器和第四台车融冰装置4KM1断路器；10)分断第一台车直流融冰装置刀闸1QS1，分断第二台车融冰装置刀闸2QS1，分断第三台车融冰装置刀闸3QS1，分断第四台车融冰装置刀闸4QS1。5、试验完毕后进行恢复1)分断梦山变361 (断路器的编号)断路器，拉开梦山3611(断路器编号)刀闸；2)梦山变361断路器过电流保护定值按正常运行方式还原加用；3)拆除相关电力电缆、试验线、线路短接线等；4)清理现场；5)梦山361融冰间隔恢复正常运行方式。本发明提供的方法包括如下步骤1、直流融冰装置进行不带被融冰线路的低压信号测试试验；2、直流融冰装置进行不带被融冰线路的空载试验；3、直流融冰装置进行带模拟负载的小电流试验；4、进行直流融冰装置大电流试验、被融冰负载线路温升试验；因此本发明能够保证系统调试能够检验该型装置的性能，是一种可靠且切实可行的系统调试方法。最后应该说明的是结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
权利要求
1.一种基于可关断器件移动式直流融冰装置的系统调试方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤A、所述直流融冰装置进行不带被融冰线路的低压信号测试试验；B、所述直流融冰装置进行不带被融冰线路的空载试验；C、所述直流融冰装置进行带模拟负载的小电流试验；D、所述直流融冰装置进行大电流试验、负载线路温升试验。
2.如权利要求1所述的基于可关断器件移动式直流融冰装置的系统调试方法，其特征在于，所述直流融冰装置进行不带被融冰线路的低压信号测试试验包括如下步骤a)进行采样测试；b)检查光纤的连接；c)进行控制信号测试。
3.如权利要求1所述的基于可关断器件移动式直流融冰装置的系统调试方法，其特征在于，所述直流融冰装置进行不带被融冰线路的空载试验包括如下步骤I、进行空载测试；II、进行空载升压测试。
4.如权利要求3所述的基于可关断器件移动式直流融冰装置的系统调试方法，其特征在于，所述进行空载测试时，进行输入断路器、输出隔离开关操作功能试验；所述输入断路器、输出隔离开关操作功能试验包括进行输入断路器跳闸动作时间测量和断路器最低跳闸动作电压测量；进行空载升压测试时包括在系统电压不高于40. 5kV的情况下，调节控制器指令，使用融冰装置空载输出电压应在0-5600V之间可调；检测装置投切过程有无过电压产生。
5.如权利要求1所述的基于可关断器件移动式直流融冰装置的系统调试方法，其特征在于，所述直流融冰装置进行带模拟负载的小电流试验包括如下步骤1)进行模拟负载接线，并将四台整流电源车各自变压器的一次侧通过交流电缆分别接入变电站35kV融冰间隔的交流断路器1KM1-4KM1 ；2)将所述四台整流电源车的输出开关柜正极分别经过电缆接到汇流柜中汇流母排正极，所述输出开关柜负极分别经过电缆接到汇流母排负极，模拟负载正负极分别通过电缆与汇流母排正负极相连；3)合35kV交流系统电源断路器；4)依次合所述整流电源车的输出隔离开关1QS1、2QS2、3QS3和4QS4；5)依次合所述整流电源车输入断路器，此时换流器闭锁，系统交流电源通过充电电阻、 变压器、换流器和换流器的反并联二极管给直流电容充电，稳定后旁路掉充电电阻；6)解锁换流器，调节换流器输入有功功率使直流电容电压上升，调节逆变端IGBT触发脉冲，使单车的输出电压从0开始调节，使直流输出电流按0. 05p. u步进增加到0. 2p. u,停留5-10分钟；再步进增加电流到0. 3p. u，停留30分钟，测试输出电流、电压波形，监测模拟负载温度变化；7)测量半导体开关器件温升，确认水冷却系统和打开散热风机工作有无异常；8)观察有无任何异常，如有异常立刻断开输入断路器；记录控制器运行状态，记录直流电流与出口电压斩波波形；9)完成后依次分断各整流电源车输入断路器和输出隔离刀闸，断开35kV电源断路器， 断开35kV电源刀闸。
6.如权利要求1所述的基于可关断器件移动式直流融冰装置的系统调试方法，其特征在于，所述直流融冰装置进行大电流试验、负载线路温升试验包括如下步骤(1)直流融冰装置35kV电源侧按照与模拟负载试验相同的方式接线，断开直流融冰装置输出与模拟负载的连接，输出开关柜正负极分别接至汇流柜的正负极母线；(2)将三相待融冰线路远端三相短路后通过接地刀间接地；(3)将三相线路靠近所述直流融冰装置一侧中AB两相短路，通过引下线接至汇流柜正极，另一相接至汇流柜负极；(4)合融冰间隔电源刀闸K和输入断路器，分别合各台整流电源车输出隔离开关1QS1、 2QS2、3QS3 和 4QS4。(5)依次合各台整流电源车输入断路器1KM1、2KM2、3KM3和4KM4，打开水冷却系统和散热风机，此时换流器闭锁，交流电源通过充电电阻、变压器、换流电抗器、换流器的反并联二极管给直流电容充电，稳定后旁路掉充电电阻；(6)解锁换流器，调节输入有功功率使直流电压上升到1.Op. u，调节控制器使输出直流电压的占空比从0开始调节；(7)如无异常，调节控制器，将融冰装置直流输出电流按0.05p. u步进增加电流到额定融冰电流的0.2p.u。停留10分钟，测试输出电流、电压波形，监测输电线路温度变化；再将电流按0. 05p. u步进增加电流到额定融冰电流的0. 5p. u ；停留10分钟，测试35kV系统侧谐波电流、电压；测量半导体开关器件温升，确认水/风冷却系统工作有无异常；如有异常立刻分输入断路器1KM1、2KM1、3KM1和4KM1 ；(8)调节控制器，将电流按0.05p. u步进增加到1. Op. u，停留30-50分钟，测试输出电流、电压波形，监测输电线路温度变化；测试35kV侧谐波电流、电压；(9)将融冰装置直流输出电流按0.05p. u步进增加到1. lp. u,停留30分钟，测试输出电流、电压波形，监测输电线路温度变化；测试35kV侧谐波电流、电压；(10)将电流按0.2p. u步进再减小到0，每个定值停留5分钟，巡视整流变压器、变流器、水冷系统、电压传感器、电流传感器、避雷器和电抗器有无异常；(11)依次分断四台整流电源车的输入断路器1KM1、2KM1、3KM1和4KM1；(12)依次分断四台整流电源车的隔离开关1QS1、2QS2、3QS3和4QS4。
7.如权利要求1所述的基于可关断器件移动式直流融冰装置的系统调试方法，其特征在于，所述直流融冰装置进行步骤A、B、C和D完毕后进行如下恢复工作i、分断变电站35kV电源断路器和刀闸；ii、还原35kV电源电流保护定值按正常运行方式还原加用；iii、拆除相关电力电缆、试验线、线路短接线。
全文摘要
本发明涉及一种基于可关断器件移动式直流融冰装置的系统调试方法，该方法包括如下步骤1、直流融冰装置进行不带被融冰线路的低压信号测试试验；2、直流融冰装置进行不带被融冰线路的空载试验；3、直流融冰装置进行带模拟负载的小电流试验；4、进行直流融冰装置大电流试验、被融冰负载线路温升试验；因此本发明能够保证系统调试能够检验该型装置的性能，是一种可靠且切实可行的系统调试方法。
文档编号H02G7/16GK102208792SQ201110058350
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月10日 优先权日2011年3月10日
发明者刘栋, 庞辉, 易荣, 杨岳峰, 胡道明, 范瑞祥, 贺之渊, 赵岩, 黄学平 申请人:中国电力科学研究院