超、特高壓直流輸電TCU結構換流閥組件晶閘管級試驗系統技術方案

本發明專利技術提供一種超、特高壓直流輸電TCU結構換流閥組件晶閘管級試驗系統，包括輸入配電單元、濾波模塊、工頻電源模塊、高壓沖擊電源模塊、高頻正弦波發生器、高壓繼電器、輸出手柄、高壓測量分壓器、檢測及控制系統，光電通訊模塊和計算機；將電源系統、控制系統、通訊系統通過合理的電路設計使各分系統相互配合進行晶閘管級的試驗檢測，該試驗系統結構簡單、操作方便、運行穩定，試驗系統可以滿足TCU結構換流閥組件中晶閘管級測試項目的需求，通過合成回路的方式大大提升工作效率，填補了高壓直流輸電換流閥晶閘管級測試技術的空白。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及超、特高壓直流輸電用換流閥電氣試驗
，特別涉及一種超、特高壓直流輸電TCU結構換流閥組件晶閘管級試驗系統。
技術介紹
我國能源供求分布不均，遠距離、大規模輸電的高壓直流輸電技術在我國電力傳輸中發揮著重要作用，基于功率半導體器件晶閘管的高壓直流輸電技術得到廣泛的應用。換流閥是高壓直流輸電的核心設備，晶閘管級單元是換流閥中的基本結構單元，為了保證換流閥運行可靠性，確保晶閘管及其輔助設備電氣特性及其功能正常，在直流輸電工程投入運行前和檢修維護時期，晶閘管級的檢測是必須進行的試驗項目。然而實際工程中晶閘管級數量龐大，針對晶閘管級的試驗項目頗多，目前采用分離試驗的方式，工作量巨大，國內沒有針對晶閘管級的綜合試驗系統，開發便攜且高效的可用于高壓直流輸電換流閥晶閘管級測試系統顯得尤為急迫。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種超、特高壓直流輸電工程用TCU結構換流閥組件晶閘管級的試驗系統。為了實現以上目的，本專利技術采用以下技術方案予以實現：超、特高壓直流輸電TCU結構換流閥組件晶閘管級試驗系統，包括輸入配電單元、濾波模塊、工頻電源模塊、高壓沖擊電源模塊、高頻正弦波發生器、高壓繼電器、輸出手柄、高壓測量分壓器、檢測及控制系統，光電通訊模塊、計算機；輸入配電單元用于220VAC市電輸入，輸入配電單元與濾波模塊，濾波模塊分別與工頻電源模塊、高壓沖擊電源模塊以及高頻正弦發生器相連，實現電磁干擾的過濾；工頻電源模塊與高壓繼電器一個常開觸點相連，實現工頻工況的模擬；高壓沖擊電源模塊與高壓繼電器另一個常開觸點相連，用于產生高壓脈沖的；高頻正弦發生器與高壓繼電器常閉觸點相連，用于產生高頻低電壓；高壓繼電器用于工頻電源模塊、高壓沖擊電源模塊、高頻正弦波發生器之間的時序控制，實現對晶閘管級試品施加不同類型的電壓波形；輸出手柄一端與高壓繼電器公共端相連，輸出手柄另一端與晶閘管級試品相連，輸出手柄用于連接晶閘管級試品與電源模塊；高壓測量分壓器包括直流電壓高壓分壓器與沖擊電壓高壓分壓器，其高壓端分別與高壓沖擊電源和高壓繼電器公共端相連，其低壓端與檢測及控制系統相連，實現試驗電壓的測量和控制；檢測及控制系統由差分式電壓分壓器和電流互感器完成信號測量，數據采集部分包括沖擊電源中充電電壓的測量與檢測、工頻電壓的測量與檢測、沖擊電壓的測量與檢測，以及回路電流的測量與檢測；光電通訊模塊一端與檢測及控制系統相連，另一端與晶閘管級試品的光纖接口相連，實現與晶閘管級試品的光通訊；計算機與檢測及控制系統連接通訊。進一步，所述工頻電源模塊包括過零檢測電路、由IGBT或MOSFET組成的電子開關、原副邊耐壓水平超過10kV的工頻變壓器以及變壓器原邊側的限流電阻。進一步，所述高壓沖擊電源模塊包括高壓脈沖電容、IGBT電子開關和保護開關；高壓脈沖電容輸入端依次與高頻升壓變壓器和整流模塊連接，通過高頻升壓變壓器和整流模塊充電；高壓脈沖電容輸出端輸出經串聯IGBT電子開關與波形參數調整模塊連接，波形參數調整模塊與高壓沖擊極性切換模塊連接，實現正、負極性高壓沖擊波形的切換；保護開關連接在高壓沖擊極性切換模塊輸出端與高壓脈沖電容輸出端之間，在高壓試驗結束后或試驗失敗時，實現高壓脈沖電容與試品電容殘余能量的釋放。進一步，所述高頻正弦發生器由ARM控制器、D/A轉換器和濾波電路組成，以產生頻率最高達120kHz的正弦波。進一步，所述高壓測量分壓器采用電阻分壓器。進一步，所述計算機通過與檢測及控制系統連接通訊，實現數據的無線傳輸。進一步，所述高壓沖擊極性切換模塊由兩組高壓繼電器組成，保護開關采用串聯晶閘管組組成。本專利技術實現了將電源系統、控制系統、通訊系統通過合理的電路設計使各分系統相互配合進行晶閘管級的試驗檢測，該試驗系統結構簡單、操作方便、運行穩定，試驗系統可以滿足TCU結構換流閥組件中晶閘管級測試項目的需求，通過合成回路的方式大大提升工作效率，填補了高壓直流輸電換流閥晶閘管級測試技術的空白。附圖說明圖1為超、特高壓直流輸電TCU結構換流閥中晶閘管級試驗系統結構原理框圖圖2為圖1工頻電源模塊的結構原理框圖圖3為圖1高壓沖擊電源模塊的結構原理框圖圖4為圖1高頻正弦發生器的結構原理框圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細的說明。特別聲明，以下的描述本質上只是起到了宏觀解釋和實例說明的作用，絕不對本公開及其應用或使用進行任何限制。除非另外特別說明，否則，在實施例中闡述的部件和步驟的相對布置并不限制本公開的范圍。另外，本領域技術人員已知的技術、方法和裝置可能不被詳細討論，但在適當的情況下意在成為說明書的一部分。在一個實施例中，本專利技術公開了一種超、特高壓直流輸電換流閥中晶閘管級試驗系統；圖1為超、特高壓直流輸電換流閥中晶閘管級試驗系統結構原理框圖，所述系統包括輸入配電單元1、濾波模塊2、工頻電源模塊3、高壓沖擊電源模塊4、高頻正弦波發生器5、高壓繼電器6、輸出手柄7、高壓測量分壓器8、檢測及控制系統9，光電通訊模塊10、帶藍牙功能的筆記本計算機11；輸入配電單元1為220VAC市電輸入；濾波模塊2用于過濾來自市電的干擾；工頻電源模塊3用于提供工頻電壓，模擬晶閘管級的運行工況；高壓沖擊電源模塊4用于提供高壓脈沖，為晶閘管級TCU的正、反向保護觸發檢測提供電源；高頻正弦發生器5用于產生頻率最高達120kHz的正弦波，為阻抗測試提供電源；高壓繼電器6用于控制三大電源之間時序，對晶閘管級試品施加不同類型的電壓波形；輸出手柄7用于連接晶閘管級試品與電源模塊；高壓測量分壓器8用于試驗電壓的測量，包括直流電壓高壓分壓器與沖擊電壓高壓分壓器；檢測及控制系統9用于信號測量與控制，主要包括沖擊電源中充電電壓的測量與檢測、工頻電壓的測量與檢測、沖擊電壓的測量與檢測以及回路電流的測量與檢測；光電通訊模塊10用于與晶閘管級試品的光通訊；筆記本計算機11用于與檢測及控制系統9通訊。本實施例中，所述輸入配電單元1為220VAC市電輸入。所述濾波模塊2分別與工頻電源模塊3高壓沖擊電源模塊4以及高頻正弦發生器5相連。如圖2所示，所述工頻電源模塊3包括過零檢測電路301由IGBT或MOSFET組成的電子開關302、原副邊耐壓水平超過10kV的工頻變壓器304以及變壓器原邊側的限流電阻303。所述工頻電源模塊3與高壓繼電器6常開觸點相連，輸出350VAC工頻電壓。如圖3所示，高壓沖擊電源模塊4，包括高頻升壓變壓器401、整流模塊402、高壓脈沖電容403、IGBT電子開關404、波形參數調整模塊405、高壓沖擊極性切換模塊406，與高壓繼電器6常開觸點相連、保護開關407，高壓沖擊電源模塊4高壓脈沖電容403充電方式采用高頻升壓變壓器401經過整流模塊402整流輸出，內部開關采用串聯IGBT電子開關404，通過電阻和電感實現波形參數調整模塊405，高壓沖擊極性切換模塊406由兩組高壓繼電器組成，實現正、負極性高壓沖擊波形的切換，另外，采用串聯晶閘管組用作保護開關407，在高壓試驗結束后或試驗失敗時，通過觸發該串聯晶閘管組實現主電容與試品電容殘余能量的釋放。所述高壓沖擊電源模塊4，與高壓繼電器6常開觸點相連，輸出最高達15kV的沖擊電壓。如圖4所示，高頻正弦發生器5，包括RM控制器501本文檔來自技高網...

【技術保護點】
超、特高壓直流輸電TCU結構換流閥組件晶閘管級試驗系統，其特征在于：包括輸入配電單元(1)、濾波模塊(2)、工頻電源模塊(3)、高壓沖擊電源模塊(4)、高頻正弦波發生器(5)、高壓繼電器(6)、輸出手柄(7)、高壓測量分壓器(8)、檢測及控制系統(9)，光電通訊模塊(10)和計算機；輸入配電單元(1)用于220VAC市電輸入，輸入配電單元(1)與濾波模塊(2)，濾波模塊(2)分別與工頻電源模塊(3)、高壓沖擊電源模塊(4)以及高頻正弦發生器(5)相連，實現電磁干擾的過濾；工頻電源模塊(3)與高壓繼電器(6)一個常開觸點相連，實現工頻工況的模擬；高壓沖擊電源模塊(4)與高壓繼電器(6)另一個常開觸點相連，用于產生高壓脈沖的；高頻正弦發生器(5)與高壓繼電器(6)常閉觸點相連，用于產生高頻低電壓；高壓繼電器(6)用于工頻電源模塊(3)、高壓沖擊電源模塊(4)、高頻正弦波發生器(5)之間的時序控制，實現對晶閘管級試品施加不同類型的電壓波形；輸出手柄(7)一端與高壓繼電器(6)公共端相連，輸出手柄(7)另一端與晶閘管級試品相連，輸出手柄(7)用于連接晶閘管級試品與電源模塊；高壓測量分壓器(8)包括直流電壓高壓分壓器與沖擊電壓高壓分壓器，其高壓端分別與高壓沖擊電源(4)和高壓繼電器(6)公共端相連，其低壓端與檢測及控制系統(9)相連，實現試驗電壓的測量和控制；檢測及控制系統(9)由差分式電壓分壓器和電流互感器完成信號測量，數據采集部分包括沖擊電源中充電電壓的測量與檢測、工頻電壓的測量與檢測、沖擊電壓的測量與檢測，以及回路電流的測量與檢測；光電通訊模塊(10)一端與檢測及控制系統(9)相連，另一端與晶閘管級試品的光纖接口相連，實現與晶閘管級試品的光通訊；計算機與檢測及控制系統(9)連接通訊。...

【技術特征摘要】
1.超、特高壓直流輸電TCU結構換流閥組件晶閘管級試驗系統，其特征在于：包括輸入配電單元(1)、濾波模塊(2)、工頻電源模塊(3)、高壓沖擊電源模塊(4)、高頻正弦波發生器(5)、高壓繼電器(6)、輸出手柄(7)、高壓測量分壓器(8)、檢測及控制系統(9)，光電通訊模塊(10)和計算機；輸入配電單元(1)用于220VAC市電輸入，輸入配電單元(1)與濾波模塊(2)，濾波模塊(2)分別與工頻電源模塊(3)、高壓沖擊電源模塊(4)以及高頻正弦發生器(5)相連，實現電磁干擾的過濾；工頻電源模塊(3)與高壓繼電器(6)一個常開觸點相連，實現工頻工況的模擬；高壓沖擊電源模塊(4)與高壓繼電器(6)另一個常開觸點相連，用于產生高壓脈沖的；高頻正弦發生器(5)與高壓繼電器(6)常閉觸點相連，用于產生高頻低電壓；高壓繼電器(6)用于工頻電源模塊(3)、高壓沖擊電源模塊(4)、高頻正弦波發生器(5)之間的時序控制，實現對晶閘管級試品施加不同類型的電壓波形；輸出手柄(7)一端與高壓繼電器(6)公共端相連，輸出手柄(7)另一端與晶閘管級試品相連，輸出手柄(7)用于連接晶閘管級試品與電源模塊；高壓測量分壓器(8)包括直流電壓高壓分壓器與沖擊電壓高壓分壓器，其高壓端分別與高壓沖擊電源(4)和高壓繼電器(6)公共端相連，其低壓端與檢測及控制系統(9)相連，實現試驗電壓的測量和控制；檢測及控制系統(9)由差分式電壓分壓器和電流互感器完成信號測量，數據采集部分包括沖擊電源中充電電壓的測量與檢測、工頻電壓的測量與檢測、沖擊電壓的測量與檢測，以及回路電流的測量與檢測；光電通訊模塊(10)一端與檢測及控制系統(9)相連，另一端與晶閘管級試品的光纖接口相連，實現與晶閘管級試品的光通訊；計算機與檢測及控制系統(9)連接通訊。2.根據權利要求1所述的超、特高壓直流輸電TCU結構換流閥組件晶閘管級試驗系統，其特征在于：...

【專利技術屬性】
技術研發人員：茍銳鋒，行鵬，張鵬立，張喬根，龐磊，王家琦，葉萬超，李毅，岳珂，
申請(專利權)人：中國西電電氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：陜西;61