一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，包括調(diào)壓器、可控硅組、升壓變壓器、倍壓整流器、電壓電流測量單元、可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置和操作控制臺；調(diào)壓器在操作控制臺的控制下將交流電壓調(diào)壓后輸出至可控硅組，可控硅組在可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置的控制下調(diào)節(jié)升壓變壓器的輸入電壓，升壓變壓器的輸出交流電壓經(jīng)倍壓整流器整流后輸出直流電壓至被測試品兩端，電壓電流測量單元測量被測試品兩端的電壓和電流，并將電壓和電流反饋給可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置和操作控制臺。本發(fā)明提供的技術方案操作簡單、靈活，投資成本低，可靠性高，穩(wěn)定性好，可產(chǎn)生-1600KV～+1600KV之間的直流電壓，為超、特高壓絕緣子污穢試驗提供電源。
【專利說明】一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流電壓發(fā)生器，具體講涉及一種超、特高壓絕緣子污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器。

【背景技術】
[0002]特高壓輸變電設備的外絕緣水平的確定，要考慮以下三種電壓:雷電過電壓，操作過電壓和污閃電壓。由于特高壓輸變電系統(tǒng)采取了多種限壓措施以及斷路器性能的改進，雷電過電壓和操作過電壓可以限制在可接受的水平，線路絕緣子和換流站設備的外絕緣水平取決于運行電壓下的污耐受水平。污閃成為輸變電工程外絕緣設計的主要控制因素。與平原地區(qū)相比，高海拔地區(qū)的外絕緣污閃問題尤值得關注。
[0003]超、特高壓直流輸電具有穩(wěn)定性高，調(diào)節(jié)速度靈活，遠距離傳輸?shù)葍?yōu)點，所以在國內(nèi)外得到廣泛應用。然而，由于多為長距離輸電，超、特高壓輸電線的線路通道所經(jīng)過地區(qū)大都環(huán)境復雜，如:云廣±800kV特高壓直流輸電工程1/3的地區(qū)是高原；向家壩至上海、哈密南-鄭州、溪洛渡-浙西等±800kV特高壓直流輸電工程橫跨多的省市，線路通道環(huán)境復雜，涉及因素多。絕緣子的污閃、冰閃等外絕緣特性，無法通過數(shù)值仿真進行模擬計算，也不能按以往線路的設計經(jīng)驗簡單靠加大裕度來解決。特高壓電壓等級更高，輸電容量大，一旦發(fā)生污閃事故，其后果相當嚴重；污穢外絕緣特性的研宄對于特高壓直流線路塔頭尺寸等外絕緣參數(shù)的確定十分重要，迫切要求建立特高壓直流絕緣子污穢試驗，以研宄超、特高壓絕緣子的污閃特性。
[0004]±1100kV特高壓直流輸電技術是直流輸電技術新的高峰，在超遠距離送電項目中發(fā)揮不可替代的重要作用。為了保障±1100kv特高壓直流輸電工程的安全性，同時兼顧經(jīng)濟性，必須進行全尺寸條件下特高壓絕緣子實物的污穢外絕緣試驗研宄，以獲得用于工程設計的參考數(shù)據(jù)。
[0005]為了模擬大容量直流線路運行電壓，直流污穢試驗電源必須保證試品在出現(xiàn)較大電流情況下，試驗電源輸出電壓保持相對穩(wěn)定，以確保試驗數(shù)據(jù)的準確性?！?100kv是全新的特高壓直流電壓等級，對該電壓等級的絕緣子等試品開展外絕緣試驗，需要大容量、高電壓、低輸出電壓波動的直流電壓發(fā)生器，試驗電壓波動越大，在采用升降法進行試品電壓耐受試驗時獲得的數(shù)據(jù)分散性越大，相對標準的偏差越也高，不利于進行工程設計?，F(xiàn)有技術中試驗電源電壓等級最高至±1000kV，不能滿足±1100kV及以上電壓等級工程的外絕緣試驗研宄需求；另一方面，試驗電源在產(chǎn)生試品電壓耐受結果的單次試驗中，輸出電壓壓降不超過10%，相對電壓過沖不超過10%”，輸出電壓波動較大，導致試驗結果不夠精準。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術中所存在的上述問題，本發(fā)明提供一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，該直流電壓發(fā)生器可產(chǎn)生-1600KV?+1600KV之間的直流電壓，為超、特高壓絕緣子污穢試驗提供電源，在產(chǎn)生試品電壓耐受結果的單次試驗中，輸出電壓壓降不超過5%，相對電壓過沖不超過5%，可滿足±1100kV及以上電壓等級工程的外絕緣試驗研宄需求，提高了污穢試驗結果的準確性和可靠性。
[0007]本發(fā)明提供的技術方案是:一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，包括調(diào)壓器、可控硅組、升壓變壓器、倍壓整流器、電壓電流測量單元、可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置和操作控制臺；
[0008]其改進之處在于:所述調(diào)壓器的輸入端通過前級開關柜與交流電壓源相連，其輸出端通過后級開關柜與可控硅組的輸入端相連；所述可控硅組的輸出端與升壓變壓器的輸入端相連，所述升壓變壓器的輸出端通過交流保護電阻與所述倍壓整流器的輸入端相連，所述倍壓整流器的輸出端通過直流保護電阻與電壓電流測量單元相連；所述電壓電流測量單元通過信號采集電路分別與所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置和所述操作控制臺相連，所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置通過過壓保護器BOD與所述可控硅組的控制極相連；所述操作控制臺分別連接并發(fā)送信號給所述調(diào)壓器和所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置。
[0009]優(yōu)選的，所述操作控制臺通過電流互感器和電壓互感器監(jiān)測所述調(diào)壓器的輸入電流和電壓、所述開關柜的輸出電流和電壓、以及所述升壓器的輸入電流和電壓；并通過電流電壓測量單元和信號采集電路監(jiān)測所述倍壓整流器的輸出電壓和電流；
[0010]所述操作控制臺根據(jù)所述升壓變壓器的輸入電壓或電流判斷過電壓或電流信號，當所述升壓變壓器的輸入電壓或電流過大時，所述操作控制臺將過電壓或電流信號發(fā)送給所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置，所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置通過控制所述可控硅組的開通和關斷進行過電壓或過電流保護。
[0011]優(yōu)選的，所述操作控制臺為人機交互界面；所述操作控制臺用于設定直流電壓發(fā)生器的輸出電壓值，并分別發(fā)送信號給所述調(diào)壓器和所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置；
[0012]所述調(diào)壓器根據(jù)所述輸出電壓值自動調(diào)節(jié)輸入輸出比；
[0013]所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置根據(jù)所述輸出電壓值輸出相應的觸發(fā)脈沖，并通過所述過壓保護器BOD的過壓保護后輸出到所述可控硅組的控制極，從而控制所述可控硅組的導通和關斷，調(diào)節(jié)所述升壓器的輸入電壓和電流。
[0014]優(yōu)選的，所述可控硅組包括兩組單向可控硅；所述兩組單向可控硅的其中一組單向可控硅包括依次連接的可控硅VI1、V12、V13、V14、V15和V16，另一組單向可控硅包括依次連接的可控硅V21、V22、V23、V24、V25和V26 ；
[0015]所述可控硅V11、V12、V13、V14、V15 和 V16 分別與所述可控硅 V21、V22、V23、V24、V25和V26反并聯(lián)連接，形成六組雙向可控硅；
[0016]所述可控硅VII的陽極為所述可控硅組的輸入端，所述可控硅V16的陰極為所述可控硅組的輸出端。
[0017]進一步，過壓保護器BOD包括分別與雙向可控硅VII和V21、雙向可控硅V12和V22、雙向可控硅V13和V23、雙向可控硅V14和V24、雙向可控硅V15和V25、以及雙向可控硅V16和V26的陰極和控制極相連的過壓保護器BODl、BOD2、BOD3、BOD4、BOD5、以及BOD6。
[0018]進一步，可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置包括PLC控制器和脈沖信號發(fā)生器；
[0019]所述脈沖信號發(fā)生器包括分別與所述過壓保護器BODl、BOD2、BOD3、BOD4、BOD5、以及BOD6對應相連的脈沖信號發(fā)生器A1和A2、A3和A4、A5和A6、A7和A8、A9和A10、以及All 和 A12 ；
[0020]所述？1^(:控制器分別與所述脈沖信號發(fā)生器41、42、43、44、45、46、47、48、49、六10、All和A12相連。
[0021]進一步，所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置通過PLC控制器接收被測試品兩端的電壓和電流，并根據(jù)所述電壓和電流值控制所述脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，所述觸發(fā)脈沖經(jīng)過壓保護器BOD綜合后輸出至所述可控硅的控制極，觸發(fā)所述可控硅的開通或關斷，從而控制所述升壓變壓器的輸入電壓。
[0022]優(yōu)選的，所述電壓電流測量單元包括分壓器和電流采樣電阻；
[0023]所述倍壓整流器包括電容塔C0、電容塔⑶’、高壓硅堆D1、高壓硅堆D2 ；
[0024]所述電容塔C0的一端分別與所述高壓硅堆D1的陽極和所述高壓硅堆D2的陰極連接，所述電容塔C0’的兩端分別連接所述高壓硅堆D1的陰極和所述高壓硅堆D2的陽極；
[0025]所述電容塔C0的另一端與所述升壓變壓器的輸出端之間串聯(lián)所述交流保護電阻；
[0026]所述高壓硅堆D2的陽極分別連接所述升壓變壓器的另一輸出端和地；
[0027]所述高壓硅堆D1的陰極與所述直流保護電阻的一端連接，所述直流保護電阻的另一端分別連接所述分壓器的一端和被測試品的一端；
[0028]所述被測試品的另一端與所述電流采樣電阻的一端連接，所述電流采樣電阻的另一端分別連接所述分壓器的另一端、以及地。
[0029]進一步，所述倍壓整流器將所述升壓變壓器輸出的高壓交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電后經(jīng)直流保護電阻輸出至被測試品；
[0030]所述分壓器采集所述被測試品兩端的電壓，并將所述電壓通過電壓采集電路傳輸給可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置，所述電流采樣電阻采集流經(jīng)所述被測試品的電流并將所述電流通過電流采集電路傳輸給可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置。
[0031]進一步，所述電流采樣電阻包括五個采樣電阻，所述五個采樣電阻兩端分別并聯(lián)快速恢復二極管、瞬變電壓抑制二極管TVP和氧化鋅后依次串聯(lián)；
[0032]所述快速恢復二極管、所述瞬變電壓抑制二極管TVP和所述氧化鋅用于實現(xiàn)所述采樣電阻的過壓保護。
[0033]進一步，工頻電源通過地電位抑制裝置分別與所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路相連，用于提供所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路的工作電源；防止線路閃絡時對電壓采樣電路和電流采樣電路造成的反擊、以及地電位太高對所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路造成的破壞。
[0034]進一步，所述地電位抑制裝置包括電感Ll、L2、L3、L4、L5和L6，電阻Rl、R2、R3、R4和RL，氧化鋅壓敏電阻Rel、Re2和Re3，以及電容塔Cl、C2、C3和C4 ；
[0035]所述電感Ll、L2、L3、所述電阻RL、所述電感L6、L5和L4依次連接；所述電感L1的另一端和所述電感L4的另一端為連接工頻電源的輸入端；所述電阻RL的兩端為連接電壓采樣電路和電流采樣電路的輸出端；
[0036]所述電阻R1、所述電容塔Cl、C2和所述電阻R2依次連接；所述電阻R1的另一端分別與所述電阻Rel和一端、以及所述電感器L1和所述電感L2的連接端相連，所述電阻R2的另一端分別與所述電阻Re2的一端、以及所述電感L4和所述電感L5的連接端相連；所述電阻Re2的另一端分別與所述電阻Rel的另一端、所述電容塔C1和C2的連接端、以及地相連；
[0037]所述電阻R3、所述電容塔C3、C4和所述電阻R4依次連接；所述電阻R3的另一端分別與所述電阻Re3和一端、以及所述電感器L2和所述電感L3的連接端相連，所述電阻R4的另一端分別與所述電阻Re3的另一端、以及所述電感L5和所述電感L6的連接端相連；所述電容塔C1和C2的連接端接地。
[0038]優(yōu)選的，所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置監(jiān)測并比較所述調(diào)壓器的輸入電壓相位以及所述倍壓整流器的輸出電壓相位，根據(jù)比較結果調(diào)節(jié)所述可控硅組的導通角度，使所述輸入電壓相位與所述輸出電壓相位保持一致。
[0039]與最接近的技術方案相比，本發(fā)明具有如下顯著進步:
[0040]1)本發(fā)明提供的直流電壓發(fā)生器操作簡單、靈活，投資成本低，可靠性高，穩(wěn)定性好，在產(chǎn)生試品電壓耐受結果的單次試驗中，輸出電壓壓降不超過5 %，相對電壓過沖不超過5%，可滿足特高壓直流線路絕緣子及換流站用外絕緣設備的污穢、覆冰、淋雨等試驗研宄對試驗電源的要求，提高了污穢試驗結果的準確性和可靠性，為建設超、特高壓直流輸電提供了重要的技術支撐；
[0041]2)在升壓器的輸出端串聯(lián)交流保護電阻，倍壓整流器的輸出端接直流保護電阻，提尚了設備的抗短路性能；
[0042]3)本發(fā)明通過PLC控制器控制脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，再經(jīng)過過壓保護器BOD輸出至可控硅組的控制極，防止了過壓保護器BOD丟脈沖現(xiàn)象；
[0043]4)本發(fā)明通過分壓器和電流采樣電阻采集倍壓整流器的輸出電壓和電流，再通過電壓采集電路和電流采集電路輸出給可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置，電流反饋和電壓反饋構成的雙閉環(huán)調(diào)壓系統(tǒng)，提高了整套設備的穩(wěn)定性；
[0044]5)電流采樣電阻用五個采樣電阻實現(xiàn)5個量程檔的測量，每個采樣電阻兩端均并聯(lián)了三級過壓保護元件，保證了測量系統(tǒng)安全可靠，可實現(xiàn)對脈沖寬度僅10 μ s的沖擊脈沖的精確測量；
[0045]6)工頻電源通過地電位抑制裝置與電壓采集電路和電流采集電路相連，用于提供電壓采集電路和電流采集電路的工作電源，防止所監(jiān)測的線路閃絡時對電壓電流測量部分造成的反擊和地電位抬高對系統(tǒng)的破壞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]圖1為本發(fā)明提供的直流升壓器的硬件結構框圖；
[0047]圖2為本發(fā)明提供的直流升壓器的電路原理圖；
[0048]圖3為圖1中可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置與可控硅組相連的結構示意圖；
[0049]圖4為采樣電阻加裝三級保護的電路原理圖；
[0050]圖5為地電位抑制裝置的結構原理圖。

【具體實施方式】
[0051]為了更好地理解本發(fā)明，下面結合說明書附圖和實例對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步的說明。
[0052]如圖1、圖2所示:本發(fā)明提供的直流電壓發(fā)生器的額定輸入電壓為交流10KV，輸出-1600KV?+1600KV可調(diào)，額定輸出電流為2A，在電流為500mA、持續(xù)時間不超過0.5秒情況下，試品電壓壓降小于5%，電壓過沖小于5%。
[0053]直流電壓發(fā)生器主要由操作控制臺、調(diào)壓器、可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置、升壓變壓器、倍壓整流器和測量系統(tǒng)組成；
[0054]可控硅組的輸入和輸出端接交直流轉(zhuǎn)換開關，進行直流電壓產(chǎn)生試驗時，需將可控硅組串聯(lián)在后級開關柜和升壓變壓器之間。
[0055]直流電壓發(fā)生器的整體功能如下:
[0056]操作控制臺設定直流電壓發(fā)生器需要輸出的目標電壓值，然后發(fā)送信號給可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置和調(diào)壓器；并給出前級開關柜和后級開關柜的合閘信號，由人工閉合前級開關柜和后級開關柜；
[0057]調(diào)壓器根據(jù)目標電壓值進行粗調(diào)，自動調(diào)節(jié)自身的輸入輸出比；前后級開關柜閉合之后，可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置發(fā)出觸發(fā)脈沖，該觸發(fā)脈沖經(jīng)過過壓保護器BOD綜合后輸出到可控硅組的控制極，通過觸發(fā)可控硅組開啟或關斷調(diào)節(jié)升壓變壓器的原邊輸入電流和電壓；升壓變壓器輸出的交流電經(jīng)交流保護電阻輸入到倍壓整流器，通過倍壓整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，直流電經(jīng)過直流保護電阻輸出到被測試品絕緣子，進行被測試品絕緣子在超、特高壓下的污閃特性研宄。系統(tǒng)測量測量被測試品兩端的電壓和電流，并將測得的電壓和電流信號反饋給操作控制臺和可控組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置，由可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置根據(jù)反饋信號動態(tài)調(diào)節(jié)可控硅的開通和關斷；操作控制臺對試品兩端的電壓和電流幅值和波形進行顯示和記錄。
[0058]以下為直流電壓發(fā)生器各部分的具體功能介紹:
[0059]1)操作控制臺
[0060]操作控制臺主要包括人機交互界面，使用遠程控制方式；主要實現(xiàn)目標電壓值的設定，控制調(diào)壓器的升降，對各部分電壓電流的監(jiān)測，以及過壓過流保護等功能。
[0061]如圖2所示:操作控制臺通過電流互感器和電壓互感器監(jiān)測調(diào)壓器的輸入電壓和電流、后級開關柜的輸出電壓和電流、升壓器的輸入電壓和電流；通過分壓器和電流采樣電阻監(jiān)測被測試品兩端的電壓和電流?？蛇M行故障分析和診斷。
[0062]操作控制臺通過監(jiān)測升壓器的輸入電壓和C相輸入電流來進行過壓和過流保護，當監(jiān)測的電壓和電流過大時，操作控制臺向可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置發(fā)送保護信號，通過可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置控制可控硅組開通和關斷來進行過壓和過流保護。
[0063]操作控制臺通過監(jiān)測被測試品兩端的電壓和電流，可動態(tài)調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出電壓，維持直流電壓發(fā)生器的輸出穩(wěn)定。
[0064]2)可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置
[0065]如圖3所示:可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置主要包括PLC控制器和脈沖信號發(fā)生器，其通過分壓器和電流采樣電阻實時跟蹤被測試品兩端電壓和電流的變化規(guī)律，結合模糊控制算法，對反饋值進行運算，最終給出矩陣化的控制值，實時控制晶閘管導通，結合操作控制臺實時根據(jù)被測試品兩端電壓和電流控制調(diào)壓器輸出，可以有效維持直流電壓發(fā)生器輸出電壓穩(wěn)定。
[0066]另外，可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置還可通過比較調(diào)壓器的輸入電壓相位和被測試品兩端的電壓相位，動態(tài)調(diào)節(jié)可控硅的導通角度，使輸入輸出相序一直，實現(xiàn)電壓的穩(wěn)定。
[0067]3)可控硅組
[0068]如圖3所示:可控硅組6只串聯(lián)的單向可控硅正、反向連接，組成六組雙向可控硅，每組雙向可控硅通過一塊過壓保護板BOD與可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置的兩個脈沖信號發(fā)生器連接，由可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置的PLC控制器控制脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，經(jīng)過壓保護板BOD綜合后分別輸出至可控硅的陰極和控制極；觸發(fā)可控硅開通或關斷。
[0069]4)調(diào)壓器
[0070]調(diào)壓器為單相柱式結構，額定輸入電壓:10kV，輸出電壓0-10.5kV，額定輸出電流457A，額定容量:4800kVA，在不同輸出電壓下，電壓波形畸變小，輸出電壓波形畸變小(^Ξ3%),總諧波分量小于0.4%。短路阻抗小，在50% -100%額定電壓范圍內(nèi)，短路阻抗小于5%。
[0071]調(diào)壓器可根據(jù)操作控制臺發(fā)送的信號動態(tài)調(diào)節(jié)自身的輸入輸出比，從而維持直流電壓發(fā)生器輸出電壓穩(wěn)定，滿足不同電壓等級下的試驗需求。
[0072]5)倍壓整流器
[0073]倍壓整流器的輸入端接交流保護電阻，輸出端接直流保護電阻，交流保護電阻R7的阻值為10k Ω，直流保護電阻R0為18Kk Ω ;倍壓整流器的倍壓電容塔C0 = 2 μ F，濾波電容塔 CO’ = 1 yF ；
[0074]倍壓電容塔C0和濾波電容塔C0’與接地放電開關相連，當試驗結束后，倍壓電容塔C0和濾波電容塔C0’還存在大量電荷，為了確保安全，必須將倍壓電容塔C0和濾波電容塔C0’上的電荷量全部放盡，傳統(tǒng)的接地放電開關在放電時部分接地放電開關的保護電阻出現(xiàn)匝間擊穿，時間久了，保護電阻會燒壞；本發(fā)明采用高壓無感玻璃釉電阻作為接地開關的保護電阻；每節(jié)接地開關經(jīng)過300kV的耐壓試驗和電阻放電試驗，整體結構采用落錘式結構，由氣缸帶動控制，提高了接地放電開關運行的可靠性。
[0075]6)測量系統(tǒng)
[0076]測量系統(tǒng)主要包括分壓器、電流采樣電阻Ra、與分壓器連接的電壓采樣電路、與電流采樣電阻連接的電流采樣電路組成；
[0077]分壓器包括高壓臂R5和低壓臂R6 ;用于測量被測試品兩端的電壓，其測量信號經(jīng)電壓采集電路采集后分別輸出至可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置的PLC控制器和操作控制臺；實現(xiàn)電壓的閉環(huán)控制。
[0078]如圖4所示:電流采樣電阻Ra包括五個電阻，每個電阻并聯(lián)了 3級過壓保護(快恢復二極管、瞬變電壓抑制二極管TVP、氧化鋅)，確保測量系統(tǒng)安全可靠。電流采樣電阻分5個量程檔，首次實現(xiàn)對瞬態(tài)電流1mA — 90A的大范圍高精度測量，采用速率高達500kpbs/so可實現(xiàn)對脈沖寬度僅10 μ s的沖擊脈沖的精確測量。系統(tǒng)各個量程檔可實現(xiàn)ns級的自動切換，保證在 1mA—50mA、50mA—300mA、300mA—1.5Α、1.5Α一10Α、10Α—90Α 各量程范圍內(nèi)的測量精度。其測量信號經(jīng)電流采集電路采集后分別輸出至可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置的PLC控制器和操作控制臺，實現(xiàn)電流的閉環(huán)控制。
[0079]7)地電位抑制裝置
[0080]如圖5所示:地電位抑制裝置接在供電電源與電壓采集電路和電流采集電路之間，用于提供測量系統(tǒng)的工作電源，保護測量系統(tǒng)的電源免受干擾，防止所監(jiān)測的線路閃絡時造成的反擊和地電位抬高對系統(tǒng)的破壞。
[0081]地電位抑制裝置主要由電壓抑制電路和濾波電路組成。電壓抑制電路由氧化鋅壓敏電阻構成，其作用是抑制浪涌電壓和電流；濾波電路由LC低通濾波電路構成，用于過濾電壓、電流信號中的高頻分量。
[0082]其中氧化鋅壓敏電阻Rel、Re2接在電源的火線、零線和接地點之間，Re3接在電源的火線和零線之間，它們抑制了電源電壓和電流浪涌對負載RL的沖擊。電容塔Cl - C4將接地點的電壓和電源電壓聯(lián)系在一起，使線電壓和地電位關聯(lián)，防止了地電位的突然變化對供電的影響。由電感和電容構成的二階LC電路有效抑制了電源紋波，濾除了電路中的高頻雜波和干擾。電路中串入電阻R1 — R4為了防止LC濾波電路產(chǎn)生自激振蕩。通過氧化鋅壓敏電阻和LC濾波電路的合理結合，實現(xiàn)了對系統(tǒng)電源的有效保護，保證了測量的正常進行。供電電源經(jīng)電感L1和L4輸入后，由電阻RL兩端輸出，給電壓采樣電路和電流采樣電路提供工作電源。
[0083]以上僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均在申請待批的本發(fā)明的權利要求范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，包括調(diào)壓器、可控硅組、升壓變壓器、倍壓整流器、電壓電流測量單元、可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置和操作控制臺； 其特征在于:所述調(diào)壓器的輸入端通過前級開關柜與交流電壓源相連，其輸出端通過后級開關柜與可控硅組的輸入端相連；所述可控硅組的輸出端與升壓變壓器的輸入端相連，所述升壓變壓器的輸出端通過交流保護電阻與所述倍壓整流器的輸入端相連，所述倍壓整流器的輸出端通過直流保護電阻與電壓電流測量單元相連；所述電壓電流測量單元通過信號采集電路分別與所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置和所述操作控制臺相連，所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置通過過壓保護器800與所述可控硅組的控制極相連；所述操作控制臺分別連接并發(fā)送信號給所述調(diào)壓器和所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置。
2.如權利要求1所述的一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，其特征在于:所述操作控制臺通過電流互感器和電壓互感器監(jiān)測所述調(diào)壓器的輸入電流和電壓、所述開關柜的輸出電流和電壓、以及所述升壓器的輸入電流和電壓；并通過電流電壓測量單元和信號采集電路監(jiān)測所述倍壓整流器的輸出電壓和電流； 所述操作控制臺根據(jù)所述升壓變壓器的輸入電壓或電流判斷過電壓或電流信號，當所述升壓變壓器的輸入電壓或電流過大時，所述操作控制臺將過電壓或電流信號發(fā)送給所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置，所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置通過控制所述可控硅組的開通和關斷進行過電壓或過電流保護。
3.如權利要求1所述的一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，其特征在于: 所述操作控制臺為人機交互界面；所述操作控制臺用于設定直流電壓發(fā)生器的輸出電壓值，并分別發(fā)送信號給所述調(diào)壓器和所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置； 所述調(diào)壓器根據(jù)所述輸出電壓值自動調(diào)節(jié)輸入輸出比； 所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置根據(jù)所述輸出電壓值輸出相應的觸發(fā)脈沖，并通過所述過壓保護器800的過壓保護后輸出到所述可控硅組的控制極，從而控制所述可控硅組的導通和關斷，調(diào)節(jié)所述升壓器的輸入電壓和電流。
4.如權利要求1所述的一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，其特征在于: 所述可控硅組包括兩組單向可控硅；所述兩組單向可控硅的其中一組單向可控硅包括依次連接的可控硅VI1、乂12、乂13、VII 乂15和乂16，另一組單向可控硅包括依次連接的可控^ 721^22^23^24^25 和 乂26 ； 所述可控硅711^12、乂13、VII\15和716分別與所述可控硅721^22、乂23、乂24、\25和乂26反并聯(lián)連接，形成六組雙向可控硅； 所述可控硅VII的陽極為所述可控硅組的輸入端，所述可控硅乂16的陰極為所述可控娃組的輸出端。
5.如權利要求4所述的一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，其特征在于: 過壓保護器800包括分別與雙向可控硅VII和乂21、雙向可控硅712和乂22、雙向可控硅乂13和乂23、雙向可控硅V。和乂24、雙向可控硅715和乂25、以及雙向可控硅716和乂26的陰極和控制極相連的過壓保護器8001、8002、8003、8004、8005、以及8006。
6.如權利要求5所述的一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，其特征在于: 可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置包括控制器和脈沖信號發(fā)生器； 所述脈沖信號發(fā)生器包括分別與所述過壓保護器8001、8002、8003、8004、8005、以及8006對應相連的脈沖信號發(fā)生器八1和八2、八3和八4、八5和八6、八7和八8、八9和八10、以及八11和八12 ； 所述控制器分別與所述脈沖信號發(fā)生器八1、八2、八3、八4、八5、八6、八7、八8、八9、八10、八11和八12相連。
7.如權利要求6所述的一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，其特征在于: 所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置通過？仏控制器接收被測試品兩端的電壓和電流，并根據(jù)所述電壓和電流值控制所述脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，所述觸發(fā)脈沖經(jīng)過壓保護器800綜合后輸出至所述可控硅的控制極，觸發(fā)所述可控硅的開通或關斷，從而控制所述升壓變壓器的輸入電壓。
8.如權利要求1所述的一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，其特征在于: 所述電壓電流測量單元包括分壓器和電流采樣電阻； 所述倍壓整流器包括電容塔⑶、電容塔⑶’、高壓硅堆01、高壓硅堆02 ； 所述電容塔⑶的一端分別與所述高壓硅堆01的陽極和所述高壓硅堆02的陰極連接，所述電容塔的兩端分別連接所述高壓硅堆01的陰極和所述高壓硅堆02的陽極； 所述電容塔⑶的另一端與所述升壓變壓器的輸出端之間串聯(lián)所述交流保護電阻； 所述高壓硅堆02的陽極分別連接所述升壓變壓器的另一輸出端和地； 所述高壓硅堆01的陰極與所述直流保護電阻的一端連接，所述直流保護電阻的另一端分別連接所述分壓器的一端和被測試品的一端； 所述被測試品的另一端與所述電流采樣電阻的一端連接，所述電流采樣電阻的另一端分別連接所述分壓器的另一端、以及地。
9.如權利要求8所述的一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，其特征在于: 所述倍壓整流器將所述升壓變壓器輸出的高壓交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電后經(jīng)直流保護電阻輸出至被測試品； 所述分壓器采集所述被測試品兩端的電壓，并將所述電壓通過電壓采集電路傳輸給可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置，所述電流采樣電阻采集流經(jīng)所述被測試品的電流并將所述電流通過電流采集電路傳輸給可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置。
10.如權利要求8所述的一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，其特征在于: 所述電流采樣電阻包括五個采樣電阻，所述五個采樣電阻兩端分別并聯(lián)快速恢復二極管、瞬變電壓抑制二極管IV？和氧化鋅后依次串聯(lián)； 所述快速恢復二極管、所述瞬變電壓抑制二極管IV？和所述氧化鋅用于實現(xiàn)所述采樣電阻的過壓保護。
11.如權利要求9所述的一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，其特征在于: 工頻電源通過地電位抑制裝置分別與所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路相連，用于提供所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路的工作電源；防止線路閃絡時對電壓采樣電路和電流采樣電路造成的反擊、以及地電位太高對所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路造成的破壞。
12.如權利要求11所述的一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，其特征在于: 所述地電位抑制裝置包括電感11,12,13,14,15和16,電阻尺1、尺2、尺3、尺4和義，氧化鋅壓敏電阻861、862和尺63，以及電容塔01、02、03和04 ； 所述電感11、12, [3、所述電阻％、所述電感16、15和14依次連接；所述電感11的另一端和所述電感“的另一端為連接工頻電源的輸入端；所述電阻％的兩端為連接電壓采樣電路和電流采樣電路的輸出端； 所述電阻町、所述電容塔01、02和所述電阻以依次連接；所述電阻町的另一端分別與所述電阻861和一端、以及所述電感器11和所述電感12的連接端相連，所述電阻以的另一端分別與所述電阻862的一端、以及所述電感“和所述電感15的連接端相連；所述電阻尺62的另一端分別與所述電阻的另一端、所述電容塔和02的連接端、以及地相連；所述電阻舊、所述電容塔03、04和所述電阻財依次連接；所述電阻舊的另一端分別與所述電阻863和一端、以及所述電感器12和所述電感13的連接端相連，所述電阻財?shù)牧硪欢朔謩e與所述電阻863的另一端、以及所述電感15和所述電感⑶的連接端相連；所述電容塔和02的連接端接地。
13.如權利要求1所述的一種污穢試驗用特高壓直流電壓發(fā)生器，其特征在于: 所述可控硅組調(diào)壓穩(wěn)壓控制裝置監(jiān)測并比較所述調(diào)壓器的輸入電壓相位以及所述倍壓整流器的輸出電壓相位，根據(jù)比較結果調(diào)節(jié)所述可控硅組的導通角度，使所述輸入電壓相位與所述輸出電壓相位保持一致。
【文檔編號】G01R1/28GK104502644SQ201410773396
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權日:2014年12月12日
【發(fā)明者】周軍, 張炳生, 于昕哲, 張斌, 劉博 , 徐躍能 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院, 揚州市鑫源電氣有限公司