CN107179465A - 特高压直流选相合闸装置性能及二次回路现场测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特高压直流选相合闸装置性能及二次回路现场测试方法，在正确整定选相合闸装置参数的基础上，通过将继保测试仪输出电压、电流信号与开关场三相断路器对应相开关及对应电压、电流回路串接，再利用站内SCADA***下发手动合闸指令，在三相开关均显示合位时，调取试验开关的站内故障录波数据，并根据各相电流起始点与对应相开关电压过零点之间的时间差来判定选相合闸装置控制效果是否满足要求，解决了选相合闸装置性能及其相关二次回路的有效测试问题。本发明具有无需增加硬件成本，试验接线简单，操作方便，可有效验证选相合闸装置性能及相应二次回路正确性的优点。

Description

特高压直流选相合闸装置性能及二次回路现场测试方法

技术领域

本发明涉及特高压直流输电技术，具体涉及一种特高压直流选相合闸装置性能及二次回路现场测试方法。

背景技术

交流滤波器作为特高压直流换流站内直流***的一个重要组成部分，主要用于滤除换流器在整流和逆变过程中产生的谐波和为直流***提供无功补偿，直接影响着直流输电***输送功率的大小和电能质量。通常，换流站内单组交流滤波器的容量较大，且投切操作相对频繁。滤波器投切时刻选择不当将产生较大的暂态涌流冲击及过电压。一方面可能对交流滤波器、电容器等一次设备造成损伤；另一方面，将引起换流母线电压畸变，进而诱发换相失败。根据历年来华东电网直流换相失败统计分析，因交流滤波器投切导致的换相失败约占5％，成为继交流***故障后的第二大诱因，严重威胁着电网的安全稳定运行。

为了减小这种危害，换流站内越来越多的交流滤波器组断路器配置了选相合闸装置，通过控制断路器的合闸时刻，消除或减轻合闸瞬间产生的暂态过程对设备和***的冲击。选相合闸装置相关二次回路主要包括：电流、电压采集回路，测控装置至选相合闸装置的合闸控制指令回路，选相合闸装置输出的串接于合闸控制回路中的二次干接点相关回路等。选相合闸装置二次回路将其与其它二次设备组成一个有机整体，其正确与否直接决定着选相合闸装置能否正确动作及出口。选相合闸装置基本工作原理为：测控装置的合闸控制指令先输入至选相合闸装置。选相合闸装置接收到合闸指令后，结合装置采样的电压、电流信息，经过内部逻辑运算等处理，选择合适的时刻把分相合闸命令分别下送至断路器的各相合闸线圈，以控制断路器各相在理想相位合闸。

选相合闸装置及其相关二次回路的调试、校核成为特高压直流工程投产前的一项重要工作。但目前特高压直流换流站选相合闸装置还缺乏足够有效的现场试验手段和方法，给工程投运带来了较大隐患。在直流***调试阶段就曾发生过因选相合闸装置参数设置不当导致的交流电压扰动及换相失败。针对此问题，已有学者针对此问题展开了研究。检索到的相关专利及科技文献有：陈向宜、甄威，刘明忠.《特高压直流换流站选相合闸控制装置现场调试技术》.电网技术，2012，36(2)：17-22.，申请号为201410376387.0的中国专利文献《一种断路器的选相控制器选相分合闸精度测试***及方法》，申请号为CN201410576513.7的中国专利文献《一种智能变电站中选相合闸装置测试***及方法》。但是，以上文献和专利主要通过研制选相合闸专用测试装置及提出对应试验方法对选相合闸装置性能开展了测试，有效验证了装置性能。但专用测试装置一方面增加了试验成本；另一方面，此类研究也主要是针对选相合闸装置性能的测试，缺乏对选相合闸装置相关二次回路的有效验证。

综上所述，在工程实际运用中，迫切需要一种新的、有效的特高压直流选相合闸装置性能及二次回路现场测试方法，在不增加硬件成本的同时，有效验证选相合闸装置性能及相应二次回路正确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种在不增加硬件成本基础上，可有效验证特高压直流换流站选相合闸装置性能及其二次回路，试验接线简单，操作方便，不仅可以有效验证选相合闸装置性能是否满足要求，还可以验证选相合闸装置二次回路是否正确的特高压直流选相合闸装置性能及二次回路现场测试方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种特高压直流换流站选相合闸装置的二次回路现场测试方法，实施步骤包括：

1)整定被测试的选相合闸装置的设备参数，所述设备参数包括断路器关合时间T_B、相移参数T_D1、介质时间T_D2、预击穿时间T_D3；

2)对被测试选相合闸装置进行试验接线，利用试验线将继保测试仪的各相电压输出信号以及电流输出信号经过TA就地端子箱和TV就地端子箱、二次设备输出至被测试的选相合闸装置，且被测试的选相合闸装置的对应连接端子与站内的故障录波装置设备相连；

3)在继保测试仪上按照选相合闸装置的要求，设置正确的电压、电流幅值及相位，并启动继保测试仪，输出相应的正序电压及电流信号至选相合闸装置及站内故障录波设备；

4)确定被试验小组交流滤波器开关三相均在分闸位置；

5)向被测试选相合闸装置下发手动合闸指令；

6)在被试验小组交流滤波器开关三相均显示合闸位置时，通过所述站内故障录波设备调取被测试的选相合闸装置的故障录波数据；

7)根据故障录波数据判断是否采集到被测试选相合闸装置的各相电压及电流信号，如果任意一路电压或电流信号丢失或相序错误，则判定该路电压或电流信号对应的被测试的选相合闸装置的二次回路不正确；

8)基于故障录波数据，计算各相电流信号的起始点与对应相电压信号的过零点之间的时间差作为合闸时刻的时间差，判断合闸时刻的时间差是否满足性能要求，如果满足性能要求则判定被测试的选相合闸装置对应相的合闸控制性能满足要求。

优选地，步骤2)的详细步骤包括：

2.1)在TA就地端子箱、TV就地端子箱断开至TV、TA本体回路的二次连片，并将至电流本体回路二次侧短路接地，防止TV反充电及TA二次回路分流；

2.2)利用试验线将继保测试仪的各相电压输出信号U_a、U_b、U_c、U_n分别接入TV就地端子箱中对应电压回路端子；

2.3)利用试验线分别将继保测试仪的各相电流输出信号I_a、I_b、I_c、I_n与三相断路器对应相的开关一次桩头的上桩头相连、再将开关一次桩头的下桩头与TA就地端子箱对应电流回路端子相连，实现一次开关设备与电流回路的串接；

2.4)利用现有的站内预制电缆，保持TA就地端子箱、TV就地端子箱两者分别通过串/并接的二次设备与被测试的选相合闸装置的对应连接端子相连，且被测试的选相合闸装置的对应连接端子与站内的故障录波装置设备相连。

优选地，步骤8)中判断合闸时刻的时间差是否满足性能要求具体是指判断合闸时刻的时间差是否在区间[-1ms+T_D2+T_D3，1ms+T_D2+T_D3]内，其中T_D2为被测试的选相合闸装置的介质时间、T_D3为被测试的选相合闸装置的预击穿时间。

本发明特高压直流选相合闸装置性能及二次回路现场测试方法具有下述优点：

1、无需增加硬件成本，即不需研发选相合闸专用测试装置即可开展对选相合闸装置的性能测试，有效降低试验成本。

2、试验接线简单，操作方便，现场只需在开关场完成相关继保测试仪与电压、电流回路的二次接线即可。

3、因本文所述试验方法是通过将继保测试仪输出电压、电流与一次开关、选相合闸装置及站内故障录波装置串联的方式并实际带选相合闸二次控制回路试验，故类似保护整组试验，采用本文所述方法除了可以有效验证选相合闸装置性能是否满足要求，还可以验证选相合闸装置二次回路是否正确。

附图说明

图1为选相合闸装置的典型接线示意图。

图2为故障录波数据的A相数据。

图3为故障录波数据的B相数据。

图4为故障录波数据的C相数据。

具体实施方式

下文以断路器型号为HPL550B2、该断路器对应选相合闸装置的型号为SWITCHSYNCF236为例，对本发明实施例的特高压直流选相合闸装置性能及二次回路现场测试方法进行进一步的相似说明。

本实施例特高压直流选相合闸装置性能及二次回路现场测试方法的实施步骤包括：

1)整定被测试的选相合闸装置的设备参数，所述设备参数包括断路器关合时间T_B、相移参数T_D1、介质时间(触头接触的其它延时)T_D2、预击穿时间T_D3；其中，断路器关合时间T_B可通过现场实测参数获得；介质时间T_D2、预击穿时间T_D3则可根据断路器型号，查阅相关断路器技术文档获得；预击穿时间T_D3的参数整定则与选相合闸装置基准电压的选取有关。假设基准电压取自A相，则各相对应的T_D1时间分别为T_D1-A＝0.0ms、T_D1-C＝3.3ms、T_D1-B＝6.7ms；若基准电压取自AB相间电压，则各相对应的T_D1时间分别为T_D1-A＝1.7ms、T_D1-C＝5.0ms、T_D1-B＝8.3ms。

本实施例中，基准电压取AB相间电压。根据现场实测参数及查阅相关断路器技术文档，选相合闸装置参数整定如表1所示。

表1：选相合闸装置参数整定。

2)对被测试选相合闸装置进行试验接线，利用试验线将继保测试仪的各相电压输出信号以及电流输出信号经过TA就地端子箱和TV就地端子箱、二次设备输出至被测试的选相合闸装置，且被测试的选相合闸装置的对应连接端子与站内的故障录波装置设备相连；

本实施例中，步骤2)的详细步骤包括：

2.1)在TA就地端子箱、TV就地端子箱断开至TV、TA本体回路的二次连片，并将至电流本体回路二次侧短路接地，防止TV反充电及TA二次回路分流；

2.2)利用试验线将继保测试仪的各相电压输出信号U_a、U_b、U_c、U_n分别接入TV就地端子箱中对应电压回路端子；

2.3)利用试验线分别将继保测试仪的各相电流输出信号I_a、I_b、I_c、I_n与三相断路器对应相的开关一次桩头的上桩头相连、再将开关一次桩头的下桩头与TA就地端子箱对应电流回路端子相连，实现一次开关设备与电流回路的串接；

2.4)利用现有的站内预制电缆，保持TA就地端子箱、TV就地端子箱两者分别通过串/并接的二次设备与被测试的选相合闸装置的对应连接端子相连，且被测试的选相合闸装置的对应连接端子与站内的故障录波装置设备相连。最终，对被测试选相合闸装置进行试验接线后的连接结构如图1所示。

本实施例中，继保测试仪具体采用ONLLY4630G型继保测试仪。利用试验线分别将继保测试仪ONLLY4630G三相电流输出信号I_a、I_b、I_c、I_n与三相断路器HPL550B2对应相开关一次上桩头相连；再将开关一次下桩头与TA就地端子箱对应电流回路端子相连，实现一次开关设备与电流回路的串接；

3)在继保测试仪上按照选相合闸装置的要求，设置正确的电压、电流幅值及相位，并启动继保测试仪，输出相应的正序电压及电流信号至选相合闸装置及站内故障录波设备；

4)确定被试验小组交流滤波器开关三相均在分闸位置；

5)向被测试选相合闸装置下发手动合闸指令；本实施例中，具体是指在站内SCADA***(后台)向被测试选相合闸装置下发手动合闸指令；

6)在被试验小组交流滤波器开关三相均显示合闸位置时，通过所述站内故障录波设备调取被测试的选相合闸装置的故障录波数据；

7)根据故障录波数据判断是否采集到被测试选相合闸装置的各相电压及电流信号，如果任意一路电压或电流信号丢失或相序错误，则判定该路电压或电流信号对应的被测试的选相合闸装置的二次回路不正确；

8)基于故障录波数据，计算各相电流信号的起始点与对应相电压信号的过零点之间的时间差作为合闸时刻的时间差，判断合闸时刻的时间差是否满足性能要求，如果满足性能要求则判定被测试的选相合闸装置对应相的合闸控制性能满足要求。

本实施例中，步骤8)中判断合闸时刻的时间差是否满足性能要求具体是指判断合闸时刻的时间差是否在区间[-1ms+T_D2+T_D3，1ms+T_D2+T_D3]内，其中T_D2为被测试的选相合闸装置的介质时间、T_D3为被测试的选相合闸装置的预击穿时间。在三相开关均显示合位时，调取试验开关的站内故障录波数据；根据各相电流起始点与对应相开关电压过零点之间的时间差来判定选相合闸装置控制效果是否满足要求。根据国际大电网会议(CIGRE)的建议，考虑到断路器机构动作的离散性，通常断路器选相控制误差不大于1ms时则认为可以取得较为理想效果。考虑本实施例所提方案施加电压、电流量均为二次小信号，未在开关上施加实际的一次高电压，故无法模拟实际开关合闸过程中介质的动态特性及预击穿特性。该方法中电流出现时刻与开关触头接触时刻基本吻合(触头接触后才构成回路)。故采用该方法时，可以认为各相的理想合闸时刻均比正常(额定电压)合闸时滞后了T_D2+T_D3时刻。因此，与理想合闸时刻的时间差在[-1ms+T_D2+T_D3，1ms+T_D2+T_D3]内则判定选相合闸装置控制性能满足要求。

本实施例中，调取试验开关的站内故障录波数据如图2～图4所示。参见图2～图4，计算A相电流信号的起始点的时刻、A相相电压信号的过零点的时刻的时间差，得到A相的合闸时刻的时间差为1.7ms，计算B相电流信号的起始点的时刻、b相相电压信号的过零点的时刻的时间差，得到B相的合闸时刻的时间差为1.4ms，计算C相电流信号的起始点的时刻、C相相电压信号的过零点的时刻的时间差，得到C相的合闸时刻的时间差为1.3ms，最终得到各相合闸时刻的时间差如表2所示。

表2、试验合闸时刻偏差。

断路器相别	A相/ms	B相/ms	C相/ms
				合闸时刻的时间差	1.7	1.4	1.3

本实施例中T_D2+T_D3＝1.2ms，故区间[-1ms+T_D2+T_D3，1ms+T_D2+T_D3]的实际值为[0.2ms，2.2ms]，任意相的理想合闸时刻的时间差在[0.2ms，2.2ms]内则判定选相合闸装置控制性能满足要求。由表2可知，被测试选相合闸装置的各相的合闸控制性能均满足要求。

综上所述，本实施例特高压直流换流站选相合闸装置的二次回路现场测试方法在正确整定选相合闸装置参数的基础上，通过将继保测试仪输出电压、电流信号与开关场三相断路器对应相开关及对应电压、电流回路串接，再利用站内SCADA***(后台)下发手动合闸指令，在三相开关均显示合位时，调取试验开关的站内故障录波数据，并根据各相电流起始点与对应相开关电压过零点之间的时间差来判定选相合闸装置控制效果是否满足要求，解决了选相合闸装置性能及其相关二次回路的有效测试问题。本实施例特高压直流换流站选相合闸装置的二次回路现场测试方法具有无需增加硬件成本，试验接线简单，操作方便，可有效验证选相合闸装置性能及相应二次回路正确性的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种特高压直流选相合闸装置性能及二次回路现场测试方法，其特征在于实施步骤包括：

1)整定被测试的选相合闸装置的设备参数，所述设备参数包括断路器关合时间T_B、相移参数T_D1、介质时间T_D2、预击穿时间T_D3；

2)对被测试选相合闸装置进行试验接线，利用试验线将继保测试仪的各相电压输出信号以及电流输出信号经过TA就地端子箱和TV就地端子箱、二次设备输出至被测试的选相合闸装置，且被测试的选相合闸装置的对应连接端子与站内的故障录波装置设备相连；

3)在继保测试仪上按照选相合闸装置的要求，设置正确的电压、电流幅值及相位，并启动继保测试仪，输出相应的正序电压及电流信号至选相合闸装置及站内故障录波设备；

4)确定被试验小组交流滤波器开关三相均在分闸位置；

5)向被测试选相合闸装置下发手动合闸指令；

6)在被试验小组交流滤波器开关三相均显示合闸位置时，通过所述站内故障录波设备调取被测试的选相合闸装置的故障录波数据；

7)根据故障录波数据判断是否采集到被测试选相合闸装置的各相电压及电流信号，如果任意一路电压或电流信号丢失或相序错误，则判定该路电压或电流信号对应的被测试的选相合闸装置的二次回路不正确；

8)基于故障录波数据，计算各相电流信号的起始点与对应相电压信号的过零点之间的时间差作为合闸时刻的时间差，判断合闸时刻的时间差是否满足性能要求，如果满足性能要求则判定被测试的选相合闸装置对应相的合闸控制性能满足要求。

2.根据权利要求1所述的特高压直流选相合闸装置性能及二次回路现场测试方法，其特征在于，步骤2)的详细步骤包括：

2.1)在TA就地端子箱、TV就地端子箱断开至TV、TA本体回路的二次连片，并将至电流本体回路二次侧短路接地，防止TV反充电及TA二次回路分流；

2.2)利用试验线将继保测试仪的各相电压输出信号U_a、U_b、U_c、U_n分别接入TV就地端子箱中对应电压回路端子；

2.3)利用试验线分别将继保测试仪的各相电流输出信号I_a、I_b、I_c、I_n与三相断路器对应相的开关一次桩头的上桩头相连、再将开关一次桩头的下桩头与TA就地端子箱对应电流回路端子相连，实现一次开关设备与电流回路的串接；

2.4)利用现有的站内预制电缆，保持TA就地端子箱、TV就地端子箱两者分别通过串/并接的二次设备与被测试的选相合闸装置的对应连接端子相连，且被测试的选相合闸装置的对应连接端子与站内的故障录波装置设备相连。

3.根据权利要求1或2所述的特高压直流选相合闸装置性能及二次回路现场测试方法，其特征在于，步骤8)中判断合闸时刻的时间差是否满足性能要求具体是指判断合闸时刻的时间差是否在区间[-1ms+T_D2+T_D3，1ms+T_D2+T_D3]内，其中T_D2为被测试的选相合闸装置的介质时间、T_D3为被测试的选相合闸装置的预击穿时间。