[发明专利]一种可关断器件阀稳态运行试验装置的控制保护系统

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种可关断器件阀稳态运行试验装置的控制保护系统。

背景技术

基于电压源型换流器的直流输电技术（VSC-HVDC）在高压直流输电领域中有着广泛的应用前景，其中模块化多电平换流器（MMC）技术是实现VSC-HVDC的一种重要方式。MMC阀中的核心器件是可关断器件IGBT。

MMC阀稳态运行试验的目的在于考察阀组件对于长期实际运行工况下的电流、电压和温度等关键应力的耐受能力，这也是换流器运行可靠性研究的重要组成部分。MMC阀的电气结构如图1所示。其由n个串联的子模块构成，每个子模块由H桥结构或半桥结构与电容并联构成，H桥结构或半桥结构由IGBT模块组成。其中，下管IGBT模块并联有晶闸管和开关。将MMC阀投入到试验电路中，在电路中可能产生一系列的状况，若没有及时地处理，很可能就将MMC阀毁坏。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种可关断器件阀稳态运行试验装置的控制保护系统，用来协调各设备的正常，并对可能的故障提供保护。

本发明提供的一种可关断器件阀稳态运行试验装置的控制保护系统，所述阀稳态运行试验装置包括依次连接的补能电源、辅助阀、负载电抗器、试品阀和充电电源；其改进之处在于，所述控制保护系统包括上位机、阀基控制器、充电电源控制台和补能电源控制器；

所述阀基控制器监测和控制所述辅助阀和试品阀，并将监测的数据传给所述上位机；

所述充电电源控制台监测和控制所述充电电源，并与所述上位机通信；

所述补能电源控制器监测和控制所述补能电源，并将监测的数据传给所述上位机；

所述上位机用于控制所述阀基控制器和补能电源控制器。

其中，所述阀基控制器包括试品阀阀基控制器和辅助阀阀基控制器；

所述试品阀阀基控制器通过光纤与所述试品阀连接；

所述辅助阀阀基控制器通过光纤与所述辅助阀连接。

其中，所述试品阀阀基控制器和所述辅助阀阀基控制器均为阀基控制设备VBC。

其中，所述阀基控制设备发出试验运行指令和故障保护指令，并在控制时检测阀的运行状态、IGBT状态和晶闸管状态。

其中，所述充电电源控制台发出试验运行指令和故障保护指令，并检测充电电源的直流电压、直流电流、交流侧电压、交流侧电流和开关的开关状态；

所述充电电源控制台设有就地和远程两种操作模式，进行的操作包括：设定工作模式、极性转换、充电放电、开关分合、阀升压、阀降压和过流保护，并在异常情况时设置启动和紧急停止操作。

其中，所述补能电源控制器发出试验运行指令和故障保护指令，并检测补能电源的直流侧电压电流、三相电流、开关状态；

所述补能电源控制器设有就地和远程两种操作模式，其远程通过上位机控制，就地进行的操作包括：设定工作模式、设定充电电压、保护电流、实时设定触发角，并在异常情况时设置启动和停止操作；

所述补能电源控制器设有就地和远程两种显示方式，其远程通过上位机显示，就地显示的内容包括：工作模式、补能电源的直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、触发角、设备运行状态、故障类型和指示。

其中，所述上位机接收所述辅助阀和所述试品阀的电压值和电流值；

所述上位机的操作内容包括：设定补能电源控制器的控制模式、充电电压和保护电流；设定辅助阀和试品阀的电压调制比和触发延时；设定补能电源的触发角；并在异常情况时设置启动、停止和紧急停止操作；

所述上位机显示的内容包括：补能电源控制器的工作模式，补能电源的电压值、电流值、触发角，阀电压电流波形，阀稳态运行试验装置运行状态，设备故障类型和指示。

其中，所述阀稳态运行试验装置包括电流检测单元、平波电抗器、分压器和隔离开关K1、隔离开关K3；

两个所述电流检测单元分别与所述辅助阀和所述试品阀串联，用于检测支路电流，并传给所述上位机；

补能电源通过平波电抗器与辅助阀连接；

两个所述分压器分别与所述辅助阀和所述试品阀并联，用于检测所述辅助阀和所述试品阀的电压；

充电电源支路设置有隔离开关K3；

所述负载电抗器与所述隔离开关K1串联，所述隔离开关K1用于断开辅助阀支路；

所述隔离开关K3和隔离开关K1为手动开关，通过上位机监视所述隔离开关K3和隔离开关K1的开关状态。