一种模拟直流电弧去游离的试验回路及方法技术

本申请提供一种模拟直流电弧去游离的试验回路及方法。由于电流源模块可以在预设电弧通流时间内为电弧模拟模块持续提供预设短路电流，而电弧模拟模块可以模拟相距预设电极间距的棒棒电极及其在短路电流下的工况，所以该试验回路可以模拟直流输电线路的短路过程；另外，由于电压源模块可以在电弧模拟模块上的预设短路电流消失预设去游离时间后，为电弧模拟模块持续提供预设重启电压，而电弧模拟模块可以模拟相距预设电极间距的棒棒电极及其在重启电压下的工况，所以该试验回路可以模拟直流输电线路的重启过程；因此，利用该试验回路可以对直流输电线路的短路过程和重启过程进行研究，进而提高直流输电线路的一次重启成功率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟直流电弧去游离的试验回路及方法


[0001]本专利技术涉及直流输电试验
，特别是涉及一种模拟直流电弧去游离的试验回路及方法。

技术介绍

[0002]目前，我国的特高压直流工程输送容量和传输距离得到显著提升，从而使得我国范围资源优化配置的能力得到显著提高。与此相伴，直流输电系统中的直流输电线路的工况复杂、故障频发率高、瞬时性故障多等问题也逐渐浮现，其中，雷击造成的短路故障是主要故障。
[0003]当发生短路故障时，直流输电线路与杆塔或者导线(类似于棒棒电极)之间发生击穿，形成电弧放电通道并存在强烈的热游离过程；之后通过改变交流侧触发角或切除直流输电线路的高压侧电源，使短路电流降为零，之后进入去游离过程，以使空气的介质强度逐渐恢复；在去游离过程达到设定时间，即去游离时间后，可对直流输电线路进行重启，以使直流输电线路恢复运行电压。
[0004]目前，我国
±
500kV、
±
800kV直流输电线路故障后一次重启时间一般设置为150ms，该整定值主要是参考国外换流站的经验值并沿袭至今；但是从我国高压传输线路运行的经验来看，我国直流输电系统的一次重启成功率较低，所以需要对直流输电线路的短路过程以及重启过程进行研究，因此如何模拟直流输电线路的短路过程和重启过程是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种模拟直流电弧去游离的试验回路及方法，以模拟直流输电线路的短路过程和重启过程。
[0006]为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0007]本申请一方面提供一种模拟直流电弧去游离的试验回路，包括：电流源模块、电压源模块以及电弧模拟模块；其中：
[0008]所述电流源模块的两极分别与所述电弧模拟模块的两极相连，用于在预设电弧通流时间内，为所述电弧模拟模块持续提供预设短路电流；
[0009]所述电压源模块的两极分别与所述电弧模拟模块的两极相连，用于在所述电弧模拟模块上的所述预设短路电流完全消失预设去游离时间后，在预设时间内，为所述电弧模拟模块持续提供预设重启电压；
[0010]所述电弧模拟模块用于模拟相距预设电极间距的棒棒电极及其分别在短路电流和重启电压下的工况。
[0011]可选的，所述电弧模拟模块，包括：两个棒状电极；其中：
[0012]两个所述棒状电极的头部相对设置且相距所述预设电极距离，以模拟相距所述预设电极距离的棒棒电极；
[0013]两个所述棒状电极的尾部既分别与所述电流源模块的两极相连，又分别与所述电压源模块的两极相连；
[0014]在两个所述棒状电极的头部之间短接金属丝，所述金属丝在短路电流下燃烧断裂，分别用于模拟所述棒棒电极在所述短路电流下和所述重启电压下的工况。
[0015]可选的，所述电流源模块，包括：短路冲击发电机、短路变压器组、整流装置、电流传感器、交流开关和阻抗值为预设阻抗值的调节电抗器；其中：
[0016]所述短路冲击发电机的输出端通过所述短路变压器组与所述整流装置的交流侧相连，所述整流装置的直流侧的两极分别作为所述电流源模块的两极；
[0017]所述电流传感器设置于所述电流源模块的任一极；
[0018]所述交流开关和所述调节电抗器设置于所述短路冲击发电机与所述整流装置之间的交流通路上，用于在所述预设电弧通流时间内将自身合闸，以使所述电流源模块持续输出所述预设短路电流；
[0019]所述短路冲击发电机的输出是根据所述预设短路电流和所述电流源模块中各器件的阻抗值设定的。
[0020]可选的，所述交流开关，包括：合闸开关和操作断路器；其中：
[0021]所述合闸开关、所述操作断路器分别设置于所述交流通路上；
[0022]所述合闸开关的初始状态为分闸，用于将自身合闸使所述交流开关初次合闸；
[0023]所述操作断路器的初始状态为合闸，用于通过自身通断，在所述交流开关初次合闸后，控制所述交流开关的分合。
[0024]可选的，所述合闸开关、所述调节电抗器和所述操作断路器依次串联于所述短路冲击发电机的输出端与所述短路变压器组的一次绕组之间。
[0025]可选的，所述电流源模块，还包括：保护断路器；其中：
[0026]所述保护断路器设置于所述短路冲击发电机与所述交流通路之间，用于在所述交流通路上电流超过所述保护断路器的阈值时，将自身初始的合闸状态切换为分闸状态，以使所述短路冲击发电机与所述交流通路之间的连接切断。
[0027]可选的，所述电压源模块，包括：电容器组、保护电阻、电压传感器和第一辅助开关；其中：
[0028]所述电容器组、所述电压传感器、所述保护电阻以及所述第一辅助开关串联连接，串联支路的两极分别与所述电压源模块的两极相连；
[0029]所述第一辅助开关用于在所述预设时间内将自身合闸，以使所述电压源模块持续输出所述预设重启电压；
[0030]所述电容器组的两端电压是根据所述预设重启电压设定。
[0031]可选的，还包括：淋雨装置，用于向所述电弧模拟模块喷洒试验雨水，以模拟雨天工况。
[0032]可选的，还包括：设置于所述电流源模块的高压极的第二辅助开关；其中：
[0033]所述第二辅助开关用于在所述电弧模拟模块上的所述预设短路电流完全消失时分闸，以切断所述电流源模块与所述电压源模块之间的连接。
[0034]本申请另一方面提供一种模拟直流电弧去游离的试验方法，应用于控制器，所述控制器用于控制如本申请上一方面任一项所述的模拟直流电弧去游离的试验回路；所述模
拟直流电弧去游离的试验方法，包括：
[0035]S110、按照预设规律，在每次控制所述模拟直流电弧去游离的试验回路执行试验过程前设定所述预设重启电压，直至设定次数达到自身的预设次数后，将所述预设重启电压的全部设定值的平均值作为50％击穿电压，并得到一组所述50％击穿电压与预设参数的对应关系；所述预设参数包括：预设电极间距、预设电弧通流时间、预设短路电流以及预设去游离时间；
[0036]S120、基于控制变量法，每一次对一个所述预设参数进行重新设定，并返回执行步骤S110，直到对各个预设参数的重新设定次数均达到各自的预设次数为止；
[0037]S130、对所述50％击穿电压与全部所述预设参数的多组对应关系进行拟合，得到所述50％击穿电压与全部所述预设参数的关系曲线。
[0038]S140、根据所述关系曲线以及直流输电线路的真实电极间距、真实电弧通流时间、真实短路电流以及真实重启电压，获得所述直流输电线路的去游离时间的整定值。
[0039]可选的，所述预设规律，包括：
[0040]若没有上一次所述试验过程的试验结果，则设定所述预设重启电压为所述50％击穿电压的预估值与预设变化量之差或之和；
[0041]若上一次所述试验结果为所述电弧模拟模块模拟的棒棒电极之间击穿，则设定所述预设重启电压为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟直流电弧去游离的试验回路，其特征在于，包括：电流源模块、电压源模块以及电弧模拟模块；其中：所述电流源模块的两极分别与所述电弧模拟模块的两极相连，用于在预设电弧通流时间内，为所述电弧模拟模块持续提供预设短路电流；所述电压源模块的两极分别与所述电弧模拟模块的两极相连，用于在所述电弧模拟模块上的所述预设短路电流完全消失预设去游离时间后，在预设时间内，为所述电弧模拟模块持续提供预设重启电压；所述电弧模拟模块用于模拟相距预设电极间距的棒棒电极及其分别在短路电流和重启电压下的工况。2.根据权利要求1所述的模拟直流电弧去游离的试验回路，其特征在于，所述电弧模拟模块，包括：两个棒状电极；其中：两个所述棒状电极的头部相对设置且相距所述预设电极距离，以模拟相距所述预设电极距离的棒棒电极；两个所述棒状电极的尾部既分别与所述电流源模块的两极相连，又分别与所述电压源模块的两极相连；在两个所述棒状电极的头部之间短接金属丝，所述金属丝在短路电流下燃烧断裂，分别用于模拟所述棒棒电极在所述短路电流下和所述重启电压下的工况。3.根据权利要求1所述的模拟直流电弧去游离的试验回路，其特征在于，所述电流源模块，包括：短路冲击发电机、短路变压器组、整流装置、电流传感器、交流开关和阻抗值为预设阻抗值的调节电抗器；其中：所述短路冲击发电机的输出端通过所述短路变压器组与所述整流装置的交流侧相连，所述整流装置的直流侧的两极分别作为所述电流源模块的两极；所述电流传感器设置于所述电流源模块的任一极；所述交流开关和所述调节电抗器设置于所述短路冲击发电机与所述整流装置之间的交流通路上，用于在所述预设电弧通流时间内将自身合闸，以使所述电流源模块持续输出所述预设短路电流；所述短路冲击发电机的输出是根据所述预设短路电流和所述电流源模块中各器件的阻抗值设定的。4.根据权利要求3所述的模拟直流电弧去游离的试验回路，其特征在于，所述交流开关，包括：合闸开关和操作断路器；其中：所述合闸开关、所述操作断路器分别设置于所述交流通路上；所述合闸开关的初始状态为分闸，用于将自身合闸使所述交流开关初次合闸；所述操作断路器的初始状态为合闸，用于通过自身通断，在所述交流开关初次合闸后，控制所述交流开关的分合。5.根据权利要求4所述的模拟直流电弧去游离的试验回路，其特征在于，所述合闸开关、所述调节电抗器和所述操作断路器依次串联于所述短路冲击发电机的输出端与所述短路变压器组的一次绕组之间。6.根据权利要求3所述的模拟直流电弧去游离的试验回路，其特征在于，所述电流源模块，还包括：保护断路器；其中：
所述保护断路器设置于所述短路冲击发电机与所述交流通路之间，用于在所述交流通路上电流超过所述保护断路器的阈值时，将自身初始的合闸状态切换为分闸状态，以使所述短路冲击发电机与所述交流通路之间的连接切断。7.根据权利要求1所述的模拟直流电弧去游离的试验回路，其特征在于，所述电压源模块，包括：电容器组、保护电阻、电压传感器和第一辅助开关；其中：所述电容器组、所述电压传感器、所述保护电阻以及所述第一辅助开关串联连接，串联支路的两极分别与所述电压源模块的两极相连；所述第一辅助开关用于在所述预设时间内将自身合闸，以使所述电压源模块持续输出所述预设重启电压；所述电容器组的两端电压是根据所述预设重启电压设定。8.根据权利要求1
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7任一项所述的模拟直流电弧去游离的试验回路，其特征在于，还包括：淋雨装置，用于向所述电弧模拟模块喷洒试验雨水，以模拟雨天工况。9.根据权利要求1
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7任一项所述的模拟直流电弧去游离的试验回路，其特征在于，还包括：设置于所述电流源模块的高压极的第二辅助开关；其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昊，王培人，阎对丰，陈楠，彭剑飞，苏宇，于昕哲，邱刚，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：