柔性直流换流阀功率单元电压分布的测量方法及装置与流程

本发明涉及电力设备测试领域，特别是涉及一种柔性直流换流阀功率单元电压分布的测量方法及装置。

背景技术：

随着电力电子技术的高速发展，柔性直流输电技术越来越受到重视，而柔性直流换流阀是柔性直流输电工程的核心设备。柔性直流换流阀包含多个阀段，每个阀段由多个功率单元串联组成，而功率单元由电容及其他元器件构成。在浪涌电压冲击下各功率单元能否呈现电压均匀分布是影响各功率单元可靠运行的基本条件。

针对于柔性直流换流阀功率单元的电压分布，传统的的测试方法主要是以阀段两端和功率单元端口组成二端口网络，应用网络分析仪测试其阻抗参数，对比多个阻抗参数的差异判断功率单元的电压分布是否均匀。但是这种测试方法需要对各个功率单元分别测试，测试过程较复杂，并且测试结果非时域测试结果，不能准确反映功率单元的实际情况。

技术实现要素：

基于此，本发明提供一种柔性直流换流阀功率单元电压分布的测量装置，能够准确地测量柔性直流换流阀功率单元的时域电压分布。

本发明实施例采用以下技术方案：

一种柔性直流换流阀功率单元时域电压分布的测量装置，包括直流电源、浪涌电压发生器、投切开关以及以所述浪涌电压发生器的输出电压作为触发信号的示波器；

所述直流电源和所述浪涌电压发生器均通过所述投切开关与柔性直流换流阀待测阀段的电源端口连接，所述示波器的各个通道均与所述待测阀段中相应的功率单元连接。

本发明实施例还提供一种柔性直流换流阀功率单元电压分布的测量方法，包括如下步骤：

通过投切开关投入直流电源对柔性直流换流阀待测阀段中的功率单元进行充电；

通过所述投切开关断开所述直流电源，并投入浪涌电压发生器，使所述浪涌电压发生器输出电压至所述功率单元；

在所述浪涌电压发生器输出电压时，通过同步触发的示波器测量各个所述功率单元的分压。

本发明实施例中的直流电源用于对待测阀段中的功率单元进行充电，而浪涌电压发生器用于产生浪涌电压并输出给待测阀段中的功率单元。投切开关用于切换电源。在对待测阀段中功率单元的时域电压分布进行测量时，通过投切开关投入直流电源对待测阀段中的功率单元进行充电，然后通过投切开关切断直流电源的直流电压输出，且投入浪涌电压发生器，使其输出浪涌电压给功率单元。而本发明实施例中的示波器是以浪涌电压发生器的输出电压为触发信号的，故在浪涌电压发生器输出波形时，示波器将被同步触发，且测试各个功率单元的分压，以获得柔性直流换流阀功率单元电压分布的时域测试结果。因此，采用本发明本实施例提供的柔性直流换流阀功率单元时域电压分布的测量方法及装置，可以准确地测量柔性直流换流阀功率单元时域电压分布，解决了传统技术中测试过程较复杂、测试电压低、测试结果也非时域测试结果的问题，而且通过直流电源对功率单元进行预充电后，再启用浪涌电压发生器，使得在测试功率单元的时域电压分布时各个功率单元内部电容均已充电，与实际工况相符，能够获得更加稳定及精确的测试结果。

附图说明

图1是本发明的柔性直流换流阀功率单元电压分布的测量装置在一个实施例中的结构示意图；

图2是本发明的柔性直流换流阀功率单元电压分布的测量方法在一个实施例中的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1是本发明的柔性直流换流阀功率单元电压分布的测量装置在一个实施例中的结构示意图。如图1所示，本实施例柔性直流换流阀功率单元电压分布的测量装置，包括直流电源10、浪涌电压发生器20、投切开关30以及示波器40。其中，直流电源10和浪涌电压发生器20均通过投切开关30与柔性直流换流阀900待测阀段的电源端口连接，图1中a、b两端构成柔性直流换流阀900待测阀段的电源端口。示波器40的各个通道与待测阀段中相应的功率单元连接。示波器40以浪涌电压发生器20的输出电压作为触发信号，即当浪涌电压发生器20输出电压时，示波器40测试各功率单元的分压。

在本实施例中，柔性直流换流阀900的一个待测阀段包括N个功率单元(N为正整数)，分别为功率单元1、功率单元2、……、功率单元N，这N个功率单元均为待测试的功率单元。如果示波器40的通道数量足够，则示波器40的每一通道均与相应的功率单元并联连接。例如，示波器40具有(N+M)个通道，其中M为正整数，则可以将示波器40的第1通道与功率单元1并联连接，用于测试功率单元1的分压；将示波器40的第2通道与功率单元2并联连接，用于测试功率单元2的分压；依此类推，将示波器40的第N通道与功率单元N并联连接，用于测试功率单元N的分压。

若单台示波器40的通道数量不足，不能满足测试需求，则本实施例中的示波器40可以是多个，从中选择通道与相应的功率单元并联连接，且每一个示波器40均以浪涌电压发生器的输出电压作为触发信号。

本实施例中的直流电源10用于对待测阀段中串联的N个功率单元进行充电，而浪涌电压发生器20用于产生浪涌电压并输出给待测阀段中的各个功率单元。投切开关30用于切换电源。在对待测阀段中功率单元的时域电压分布进行测量时，通过投切开关30投入直流电源10对待测阀段中串联的N个功率单元进行充电，并充电至最大值，然后通过投切开关30切断直流电源的直流电压输出，且投入浪涌电压发生器20，使其输出浪涌电压给各个功率单元。而本实施例中的示波器40是以浪涌电压发生器20的输出电压为触发信号的，故在浪涌电压发生器20输出波形时，示波器40将被同步触发，且测试各个功率单元的分压，以获得柔性直流换流阀功率单元电压分布的时域测试结果。因此，采用本实施例提供的柔性直流换流阀功率单元时域电压分布的测量装置，可以准确地测量柔性直流换流阀功率单元时域电压分布，解决了传统技术中测试过程较复杂、测试电压低、测试结果也非时域测试结果的问题，而且通过直流电源10对功率单元进行预充电后，再启用浪涌电压发生器20，使得在测试功率单元的时域电压分布时各个功率单元内部电容均已充电，与实际工况相符，能够获得更加稳定及精确的测试结果。

进一步的，在另一个实施例中，柔性直流换流阀功率单元电压分布的测量装置还可包括分压器，分压器与功率单元并联连接，用于测量各功率单元的分压。通过示波器与分压器的结合，能进一步获得准确的测试结果。

在一种可选的实施方式中，参考功率单元的实际应用情况，对功率单元进行充电时，直流电源10的输出电压满足以下条件：

U_Z≥0.8N*U₀

其中，U_Z为直流电源10的输出电压，U₀为功率单元的工作电压，N为功率单元的个数。

在一种可选的实施方式中，为了反映高压情况下电容特性的问题，浪涌电压发生器20的输出电压满足以下条件：

U_L≥2N*U₀

其中，U_L为浪涌电压发生器20的输出电压，U₀为功率单元的工作电压，N为功率单元的个数，R_L为浪涌电压发生器20的输出内阻，C₀为功率单元在工频情况下其内部电容的容值。

本发明中的投切开关30起到了及时切换电源的作用，为了保证测试精度，在一种可选的实施方式中，投切开关30要求能够在0.5毫秒的时间内切断直流电源10输出的直流电压，且能够在0.5毫秒内投入浪涌电压发生器20，使其输出电压至各功率单元。

较佳的，示波器40的采样频率大于或等于100兆赫兹，另外，示波器40结合分压器要求能够测试2N*U₀电压范围内的波形。

根据上述的柔性直流换流阀功率单元电压分布的测量装置，本发明还提供一种柔性直流换流阀功率单元电压分布的测量方法，参照图2所示，该测量方法包括如下步骤：

步骤S110，通过投切开关投入直流电源对柔性直流换流阀待测阀段中的功率单元进行充电；

步骤S120，通过所述投切开关断开所述直流电源，并投入浪涌电压发生器，使所述浪涌电压发生器输出电压至所述功率单元；

步骤S130，在所述浪涌电压发生器输出电压时，通过同步触发的示波器测量各个所述功率单元的分压。

参照图1、图2，在对待测阀段中功率单元的时域电压分布进行测量时，通过投切开关30投入直流电源10对待测阀段中串联的N个功率单元进行充电，较佳地，使其充电至最大值。然后通过投切开关30切断直流电源的直流电压输出，且投入浪涌电压发生器20，使其输出浪涌电压给各个功率单元。示波器40是以浪涌电压发生器20的输出电压为触发信号的，故在浪涌电压发生器20输出电压时，示波器40将被同步触发，通过同步触发的示波器40测试各个功率单元的分压，以获得柔性直流换流阀功率单元电压分布的时域测试结果。因此，采用本实施例提供的柔性直流换流阀功率单元电压分布的测量方法，可以准确地测量柔性直流换流阀功率单元时域电压分布，解决了传统技术中测试过程较复杂、测试电压低、测试结果也非时域测试结果的问题，而且通过直流电源10对功率单元进行预充电后，再启用浪涌电压发生器20，使得在测试功率单元的时域电压分布时各个功率单元内部电容均已充电，与实际工况相符，能够获得更加稳定及精确的测试结果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。