一种带故障诊断功能的隔直设备及诊断方法与流程

本发明属于高压输电领域，特别涉及一种带故障诊断功能的隔直设备及诊断方法。

背景技术：

特高压直流输电在直流输电线路单极大地运行时，产生的直流电流会通过附近变电站变压器中性点进入交流系统，并因此导致变压器磁饱和，严重的可能会影响电网安全。为了防止上述现象出现，变电站通常采用直流隔离装置接入变压器中性点的方法来实现直流隔离。

目前，应用比较多的直流隔离装置一般为电容式，即通过在变压器中性点与大地之间串联接入电容，来隔离直流电流进入。直流隔离装置通常设计有一个保护电路，用于在变压器故障时，中性点能够迅速接入大地，以防止中性点电压过高，造成设备危害。由于保护电路对故障响应速度要求比较高，因此一般设计包括两个部分：快合开关和晶闸管保护电路，分别与隔离电容并联接入。变压器中性点电压过高时，晶闸管保护电路迅速导通，监控装置同时下发控制命令，闭合快合开关。快速闭合开关闭合后，由于晶闸管回路两端没有电压，晶闸管不再导通。整个隔离装置靠快速闭合开关进入中性点金属接地模式。设备长期运行时，如果对关键元器件没有检查监视，一旦变压器故障，中性点不能及时接入大地，则可能会产生严重后果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带故障诊断功能的隔直设备及诊断方法，用于解决现有技术中未对直流隔离装置进行诊断和监测造成严重后果的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种带故障诊断功能的隔直设备，包括隔直装置，所述隔直装置包括隔直电容、开关、整流桥、限流电感、晶闸管保护回路，隔直电容与开关并联连接，隔直电容两端与整流桥输入端连接，整流桥输出端连接保护回路，所述保护回路包括串联的限流电感和晶闸管，还包括诊断设备，所述诊断设备包括周期性输出直流电压的直流电源，该直流电源的输出端与所述整流桥输出端并联。

进一步地，所述直流电源包括整流模块，所述整流模块交流侧连接有输入接触器开关，直流侧连接有输出接触器开关，输入接触器开关和输出接触器开关对应的线圈并联后通过第一开关连接到整流模块的交流侧，整流模块的直流侧还串联有负载电阻，并联有缓冲电容。

本发明还提供了一种隔直设备诊断方法，在一个控制周期内，方法方案一包括如下步骤：

1)向整流桥输出端加载直流电压；

2)在第一设定时间内，若检测到晶闸管回路电流小于设定值时，则判定为晶闸管故障。

方法方案二，在方法方案一的基础上，若晶闸管回路正常，在第二设定时间内，如果未检测到快速闭合开关合闸，则判定为快速闭合开关故障。

方法方案三，在方法方案一的基础上，若接触器闭合达到第三设定的时间时，若检测到晶闸管两端电压小于设定值，则判定为直流电源模块故障。

方法方案四，方法方案五，方法方案六，对应的在方法方案一或方法方案二或方法方案三的基础上，当检测出故障后，进行报警。

本发明的有益效果是：

在设备长期运行时，通过直流电源向晶闸管回路施加电压，对直流隔离装置的器件进行检测，能够及时发现系统中存在的故障，当出现故障时启动直流隔离装置的保护电路，防止设备受到损害，并对隔离直流装置周期性的自动进行检测。

附图说明

图1为直流隔离装置诊断设备的电路连接图；

图2为带故障诊断功能的隔置设备的电路连接图；

图3为直流隔离装置诊断设备流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细的说明：

本发明的一种带故障诊断功能的隔直设备的实施例：

一种带故障诊断功能的隔直设备，具体的如图2所示，直流隔离装置包括隔直电容器C、快速闭合开关QF、二极管D1-D4组成的整流桥、晶闸管保护回路、限流电感L，隔直电容C与快速闭合开关QF并联连接，快速闭合开关QF的两端与整流桥输入端连接，保护回路与整流桥输出端串联连接，保护回路包括限流电感L和并联的T1、T2晶闸管，整流桥输出端还连接有直流电源；还包括诊断设备，诊断设备包括直流电源，直流电源包括整流模块，整流模块交流侧连接有输入接触器开关SY，直流侧连接有输出接触器开关KM，输入接触器开关SY和输出接触器开关KM对应的线圈SY和KM并联后通过第一开关K连接到整流模块的交流侧，整流模块的直流侧还连接有负载电阻R、并并联有缓冲电容C，具体的如图1所示。

直流隔离装置的控制系统对接触器开关SY和KM进行控制，并通过控制系统设置诊断周期，设备投入运行后，每隔一段时间，诊断设备在线自动进行检测诊断，接触器开关SY和KM闭合后，直流电源所加电压引起旁路晶闸管保护动作，进而闭合与隔直电容C并联的快速闭合开关QF，在此过程中监视隔直电容C两端的电压，根据电压进行故障判断，控制系统诊断工作流程图，具体的如图3所示，诊断方法包括以下步骤：

1、控制系统控制SY、KM闭合，直流电源模块开始对电容C进行充电。

2、当系统监视到晶闸管两端电压大于设定值V1时，发出触发脉冲，导通晶闸管，同时控制快合开关QF闭合，开始T1计时，V1在设备运行中是个可变参数，可以设置，跟设备运行环境有关，一般设置大于400V。

3、控制系统发出触发命令后，在设定的第一时间内，即在发出触发命令1毫秒之内，检测晶闸管回路电流小于500A，则判定为晶闸管回路故障，控制闭合QF，产生报警。

4、如果晶闸管回路正常，在设定的第二时间内，即发出触发命令后计时的时间T1大于计时时间的设定值，未检测到快合开关合闸，则判定为快合开关故障，产生报警信息，同时发出QF闭合命令。

5、控制SY、KM闭合达到第三设定时间，即控制SY、KM闭合达到10秒，检测到晶闸管两端电压小于设定值V2时，V2一般大于200V，则判定为直流电源模块故障，产生报警信息；

6、如果检测都正常，则控制快合开关断开，检测结束，系统继续运行。

这里第一设定时间是用于确定检测晶闸管电流的时刻，由于在触发命令1ms时，晶闸管电流应达到较高水平，因此，这里的第一设定时间可以取发出触发命令后的1ms，即从发出触发命令开始计时的时间。当然，也可以换算到从诊断设备加载直流电压开始计时的时间。

这里的第二设定时间可以取发出触发命令后计时的时间T1大于计时时间的设定值，也可以换算到从诊断设备加载直流电压开始的计时的时间T1大于从诊断设备加载直流电压开始的计时时间的设定值。

作为其他实施方式，可以对以上的步骤1-5进行调整和变形。

通过以上检测，可以比较准确的诊断出隔直装置晶闸管回路、快合开关以及用于诊断的直流电源模块是否故障。检测出故障后，直流隔离装置变为变压器中性点金属接地模式，并根据故障情况，做出相应处理，有效的避免了因关键元器件故障带来的运行隐患。

作为一种实施方式，诊断设备采用隔直设备本身的控制系统，检测电流，电压，快速闭合开关的闭合与关断，直流电源是否故障，实现对隔直诊断设备的诊断。

作为其他实施方式，诊断设备除了采用隔直设备本身的控制系统，还可以设置独立的控制系统，该控制系统可以通过增加的检测电流，电压，快速闭合开关的闭合与关断，直流电源是否故障的装置实现，然后进行判断晶闸管、快速开关、直流电源是否故障，还可以通过与隔直设备本身控制系统的通信，获取上述电流、电压的数据，以判断晶闸管、快速开关、直流电源是否故障。

为了实现周期性控制，例如图1所示，只需要开关KM设计为受控于诊断设备的控制系统即可，由诊断设备的控制系统周期性的控制开关KM的闭合与关断。