CN114114124A - 一种直流电流互感器保护特性试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种直流电流互感器保护特性试验方法，使用试验电流产生电路及控制器。本发明提供的直流电流互感器保护特性试验方法，在试验电流产生电路控制器的控制下，采用谐振的方式产生大电流，在过零点强迫谐振停止，电流衰减呈现单极性，选择合适的谐振参数，调整电流峰值和延长衰减时间常数，符合直流保护试验电流对波形的要求。直流电流互感器校验仪接收试验电流产生电路控制器的触发指令，对来自直流电流互感器试品和低残余电感分流器的二次信号进行比对校验，完成直流电流互感器保护特性的试验验证。
Description
技术领域
本涉及一种直流电流互感器保护特性试验方法，属于直流输电工程技术领域。
背景技术
目前，直流工程用直流电流互感器的现场交接试验项目开展得不理想，尤其是保护特性试验现场没有实施过。究其原因，主要是没有适合现场环境的试验方法和试验能力，特别是现场产生保护特性试验所需的大动态范围的试验电流存在电源容量限制和技术瓶颈。对柔性直流配电网的直流电流互感器，其大动态范围的准确度特性、阶跃响应特性的试验和检测方面存在一些问题，国标GB/T26216-2010和IEC61869-14:2018两项电流互感器的产品标准，对直流输电***中直流电流互感器的大动态范围的准确度特性、阶跃响应特性及试验进行了规定，但是缺乏针对柔直工程用直流电流互感器的要求。而为实现柔性直流电网的超高速保护，相对于常规直流工程，柔性直流电网***中对直流电流互感器的响应特性提出了更高的要求。随着直流输电建设规模的逐年扩大，尤其是柔性直流输电技术的大力发展，控制保护***对直流电流测量装置的宽动态范围测量准确度、阶跃信号动态响应提出了更高的要求。由于缺少相应试验方法和设备，直流电流互感器保护特性现场试验没有正常开展。
发明内容
本发明在于提出一种符合直流保护试验电流对波形的要求的直流电流互感器保护特性试验电流产生方法。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种直流电流互感器保护特性试验方法，使用试验电流产生电路及控制器，所述试验电流产生电路包括：谐振电容器、谐振电感器、时间常数调节用电阻器、截断用晶闸管、截断支路开关、放电开关、低残余电感分流器、充电开关和充电直流电源；所述充电直流电源的正极连接所述充电开关的一端，所述充电开关的另一端连接所述谐振电容器的一极，所述谐振电容器的一极还连接所述放电开关的一端，所述放电开关的另一端连接所述谐振电感器的一极；所述谐振电感器的另一极连接所述时间常数调节用电阻器的一极；所述时间常数调节用电阻器的另一极连接所述低残余电感分流器的一端；所述截断用晶闸管的负极连接所述谐振电感器的一极；所述低残余电感分流器的另一端、所述截断用晶闸管的正极连接所述截断支路开关的一端，所述截断支路开关的另一端、所述谐振电容器的另一极均连接所述直流电源的负极；所述控制器对所述充电直流电源、充电开关、放电开关和截断支路开关进行时序控制；
直流电流互感器试品能够套设在所述截断支路开关的另一端与所述截断支路开关的另一端之间的线路上；所述低残余电感分流器的电压端、直流电流互感器试品的二次侧均连接直流电流互感器校验仪；
所述低残余电感分流器作为直流电流互感器保护特性试验的参考标准；所述谐振电容器与谐振电感构成LC二阶电路；充满电的所述谐振电容器向所述谐振电感器和互感器试品放电，在谐振电压波形第一个过零点附近，谐振电流达到最大值，此时所述截断用晶闸管导通，在谐振电压过零点强迫谐振停止，谐振电流衰减呈现单极性。
上述方案进一步的改进在于：所述谐振电容器的反峰电压值为100%，所述谐振电感器的品质因数大于40以上。
上述方案进一步的改进在于：所述谐振电容器、谐振电感器和时间常数调节用电阻器构成大电流谐振电路。
上述方案进一步的改进在于：所述谐振电流按照谐振电感器的电感值和时间常数调节用电阻器的电阻值的比值，以一定时间常数衰减。
上述方案进一步的改进在于：所述截断用晶闸管与截断支路开关所形成的支路上还并联有放电支路；所述放电支路包括串联的放电支路开关和放电电阻。
上述方案进一步的改进在于：所述直流电流互感器校验仪接收所述控制器的触发指令，对来自直流电流互感器试品和低残余电感分流器的二次信号进行比对校验，完成直流电流互感器保护特性的试验验证。
上述方案进一步的改进在于：所述谐振电容器是由若干电容器并联和串联组成的电容器组。
本发明提供的直流电流互感器保护特性试验方法，采用谐振的方式产生大电流，在过零点谐振停止，电流衰减呈现单极性，选择合适的谐振参数，调整电流峰值和延长衰减时间常数，符合直流保护试验电流对波形的要求。本发明由谐振电容器与谐振电感器构成典型二阶电路。因试验回路直流电阻值在mΩ级，属于欠阻尼二阶电路。充满电的谐振电容器向试验回路放电，在电压波形过零点附近，谐振电流达到最大值，此时截断用晶闸管导通，谐振强迫停止。电流以一定的时间常数呈指数衰减。选择合适的电容电感电阻参数，将衰减时间常数延长，符合直流保护试验电流对波形的要求。采用低残余电感分流器作为直流电流互感器保护特性试验的参考标准；采用直流电流互感器校验仪对来自直流电流互感器试品和低残余电感分流器的二次信号进行比对校验，完成直流电流互感器保护特性的试验验证。
本发明对现场试验所需的电源容量需求低，结构经凑，重量轻，适合开展直流电流互感器保护特性的现场试验。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1是本发明中试验电流产生的原理图。
图2是本发明一个优选的实施例装置结构示意图。
图3是典型的欠阻尼电流谐振波形图。
图4是符合直流电流互感器保护特性试验电流的波形图。
图中标号示意如下：1-谐振电容器，2-放电开关，3-谐振电感器，4-时间常数调节用电阻器，5-截断用晶闸管，6-截断支路开关，7-放电电阻器，8-放电支路开关，9-充电直流电源，10-充电开关，11-直流电流互感器试品，12-低残余电感分流器，13-直流电流互感器校验仪，14-直流电流互感器保护特性试验装置控制器。
具体实施方式
实施例
本实施例提供的直流电流互感器保护特性试验方法，使用一种如图2所示的试验装置，该试验装置包括试验电流产生电路及控制器14，试验电流产生电路包括：谐振电容器1、谐振电感器3、时间常数调节用电阻器4、截断用晶闸管5、截断支路开关6、放电开关2、低残余电感分流器12、充电开关10和充电直流电源9；充电直流电源9的正极连接充电开关10的一端，充电开关10的另一端连接谐振电容器1的一极，谐振电容器1的一极还连接放电开关2的一端，放电开关2的另一端连接谐振电感器3的一极；谐振电感器3的另一极连接时间常数调节用电阻器4的一极；时间常数调节用电阻器4的另一极连接低残余电感分流器12的一端；截断用晶闸管5的负极连接谐振电感器3的一极；截断用晶闸管5的正极连接截断支路开关6的一端，截断支路开关6的另一端、低残余电感分流器12的另一端、谐振电容器1的另一极均连接充电直流电源9的负极。控制器14按照控制逻辑对充电直流电源9、充电开关10、放电开关2和截断支路开关6进行时序控制。
进行试验时，直流电流互感器试品11套设在低残余电感分流器12的另一端与截断支路开关6的另一端之间的线路上；低残余电感分流器12的电压端、直流电流互感器试品11的二次侧均连接直流电流互感器校验仪13；直流电流互感器校验仪13接收控制器的触发指令，对来自直流电流互感器试品和低残余电感分流器的二次信号进行比对校验，完成直流电流互感器保护特性的试验。
截断用晶闸管5与截断支路开关6所形成的支路上还并联有放电支路；放电支路包括串联的放电支路开关8和放电电阻器7。放电支路开关8同样由控制器14按照控制逻辑进行时序控制。
谐振电容器1与谐振电感构成LC二阶电路；充满电的谐振电容器1向谐振电感器3和互感器试品放电，在谐振电压波形第一个过零点附近，谐振电流达到最大值，此时截断用晶闸管5导通，在谐振电压过零点强迫谐振停止，谐振电流衰减呈现单极性。
谐振电容器1的反峰电压值为100%，谐振电感器3的品质因数大于40以上。谐振电容器1是由若干电容器并联和串联组成的电容器组。谐振电容器1、谐振电感器3和时间常数调节用电阻器4构成大电流谐振电路。谐振电流以一定时间常数衰减。
谐振电容器1、谐振电感器3和时间常数调节用电阻器4构成典型二阶电路，如图1所示原理。试验回路直流电阻值在mΩ级，属于欠阻尼二阶电路。充满电的谐振电容器1通过放电开关2，向谐振电感器3和时间常数调节用电阻器4放电，电路发生欠阻尼谐振。如图3所示。在谐振前闭合截断支路开关6，则在谐振电压波形第一个过零点附近，谐振电流达到最大值，此时截断用晶闸管导通，谐振强迫停止，电流以一定的时间常数呈指数衰减。如图4所示。该时间常数τ=谐振电感器3的电感值与时间常数调节用电阻器4的电阻值的比值。选择合适的谐振电容器1、谐振电感器3和时间常数调节用电阻器4的参数，将衰减时间常数延长，符合直流保护试验电流对波形的要求。与本实施例中RLC二阶零输入响应电路有关的公式如下列所示：
(1)；
式中，
，
上述公式决定了保护试验电流起始阶段波形的峰值、上升时间（即RLC二阶欠阻尼电路振荡衰减周期的四分之一）、时间常数等重要参数。其中，谐振电流上升沿峰值由公式（1）决定，衰减电流幅值由公式（3）决定，衰减电流时间常数由公式（4）决定。
具体试验过程为：试验电流产生电路控制器14控制充电开关10和充电直流电源9，向谐振电容器1充电。试验电流产生电路控制器14控制放电开关2向谐振电容器1、向谐振电感器3、时间常数调节用电阻器4、直流电流互感器试品11和低残余电感分流器12构成的试验回路放电。谐振电容器1与谐振电感器3产生谐振。在谐振电压第一个过零点时，截断用晶闸管5导通，谐振条件被破坏，谐振停止。此时的电流处于峰值，以一定时间常数衰减。该时间常数等于谐振电感器3的电感值与时间常数调节用电阻器4的电阻值的比值。选择合适的谐振电容器1、谐振电感器3和时间常数调节用电阻器4的参数，可以对电流峰值和衰减时间常数进行调整，可以满足直流电流互感器保护特性试验的要求。直流电流互感器校验仪13接收试验电流产生电路控制器14的触发指令，对来自直流电流互感器试品11和低残余电感分流器12的二次信号进行比对校验，完成直流电流互感器保护特性的试验验证。
本发明不局限于上述实施例，凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种直流电流互感器保护特性试验方法，其特征在于，使用试验电流产生电路及控制器，所述试验电流产生电路包括：谐振电容器、谐振电感器、时间常数调节用电阻器、截断用晶闸管、截断支路开关、放电开关、低残余电感分流器、充电开关和充电直流电源；所述充电直流电源的正极连接所述充电开关的一端，所述充电开关的另一端连接所述谐振电容器的一极，所述谐振电容器的一极还连接所述放电开关的一端，所述放电开关的另一端连接所述谐振电感器的一极；所述谐振电感器的另一极连接所述时间常数调节用电阻器的一极；所述时间常数调节用电阻器的另一极连接所述低残余电感分流器的一端；所述截断用晶闸管的负极连接所述谐振电感器的一极；所述低残余电感分流器的另一端、所述截断用晶闸管的正极连接所述截断支路开关的一端，所述截断支路开关的另一端、所述谐振电容器的另一极均连接所述直流电源的负极；所述控制器对所述充电直流电源、充电开关、放电开关和截断支路开关进行时序控制；
直流电流互感器试品能够套设在所述截断支路开关的另一端与所述截断支路开关的另一端之间的线路上；所述低残余电感分流器的电压端、直流电流互感器试品的二次侧均连接直流电流互感器校验仪；
所述低残余电感分流器作为直流电流互感器保护特性试验的参考标准；所述谐振电容器与谐振电感构成LC二阶电路；充满电的所述谐振电容器向所述谐振电感器和互感器试品放电，在谐振电压波形第一个过零点附近，谐振电流达到最大值，此时所述截断用晶闸管导通，在谐振电压过零点强迫谐振停止，谐振电流衰减呈现单极性。
2.根据权利要求1所述的直流电流互感器保护特性试验方法，其特征在于：所述谐振电容器的反峰电压值为100%，所述谐振电感器的品质因数大于40以上。
3.根据权利要求1所述的直流电流互感器保护特性试验方法，其特征在于：所述谐振电容器、谐振电感器和时间常数调节用电阻器构成大电流谐振电路。
4.根据权利要求1所述的直流电流互感器保护特性试验方法，其特征在于：所述谐振电流按照谐振电感器的电感值和时间常数调节用电阻器的电阻值的比值，以一定时间常数衰减。
5.根据权利要求1所述的直流电流互感器保护特性试验方法，其特征在于：所述截断用晶闸管与截断支路开关所形成的支路上还并联有放电支路；所述放电支路包括串联的放电支路开关和放电电阻。
6.根据权利要求1所述的直流电流互感器保护特性试验方法，其特征在于：所述直流电流互感器校验仪接收所述控制器的触发指令，对来自直流电流互感器试品和低残余电感分流器的二次信号进行比对校验，完成直流电流互感器保护特性的试验验证。
7.根据权利要求2所述的直流电流互感器保护特性试验方法，其特征在于：所述谐振电容器是由若干电容器并联和串联组成的电容器组。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117031379A (zh) * | 2023-10-08 | 2023-11-10 | 清华四川能源互联网研究院 | 电流传感器高频特性校验电路及其校验方法 |
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2020
- 2020-08-28 CN CN202010887178.8A patent/CN114114124A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117031379A (zh) * | 2023-10-08 | 2023-11-10 | 清华四川能源互联网研究院 | 电流传感器高频特性校验电路及其校验方法 |
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