用于模拟换流变压器直流偏磁的测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于模拟换流变压器直流偏磁的测试系统，包括用于模拟换流变压器直流偏磁运行工况的直流输电系统RTDS仿真系统，所述RTDS仿真系统与RTDS实时数字仿真器和环流变压器保护装置连接；单级和/或双极低端阀组的星星换流变压器中性点与直流接地极之间串联有一个偏磁电阻。本实用新型的测试系统通过在单级和/或双极低端阀组的星星换流变压器中性点与直流接地极之间串联偏磁电阻，将接地极直流电流引入Yn/Y换流变压器中性点来仿真实际直流输电系统中因直流电流侵入换流变压器造成的换流变直流偏磁现象。该装置在用来模拟换流变压器直流偏磁时实现方法简单、可靠，实现门槛较低，具有极高的推广价值。
【专利说明】用于模拟换流变压器直流偏磁的测试系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种用于模拟换流变压器直流偏磁的测试系统和方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，特高压直流输电系统在我国发展迅猛。随着高压直流输电系统的相继建 成投产，随之而来也产生了不少问题。直流输电线路通常在运行初期会先建成单极投入运 行，之后才会完成双极运行，而且在出现故障时，为防止线路停运而造成较大影响，也会采 用单极运行的方式继续输送电能。当直流输电系统以单极大地方式运行时，较大的入地电 流使得有一定的直流电流流过换流变压器中性点或换流变压器绕组，造成直流偏磁，引起 变压器铁芯饱和，使其工作于铁芯饱和曲线的非线性区域，造成变压器励磁电流在半波周 期内发生畸变。
[0003] 如图1所示，图中，i为励磁电流大小，Φ为磁路中的磁通量，图中实线为中性点未 加直流电压时的相电压，虚线为叠加一正向直流电压后的相电压，由于相电压与每相磁路 中的磁通量呈线性关系，所以图1中的纵坐标直接写为每相磁通量:φ。对直流偏磁下地励 磁电流波形进行分析可以发现，在负半周，直流分量与交流电压方向相反，此时磁通减小， 饱和程度小或没有饱和，负半周波形可以看作是正弦波。在正半周，直流电压与交流方向相 同，相互叠加使得磁通量增大，饱和程度较深，从而使正半周呈现尖顶波。
[0004] 流变压器发生直流偏磁时，若不采取一定的抑制措施，可能会影响换流变压器正 常运行和直流输电系统直流功率的稳定传输，严重时会危及直流系统的稳定运行以及电网 的安全。近年来国内有大量高压直流输电工程建成投运，其换流变压器的直流偏磁的影响 将更为明显，因此，换流变压器直流偏磁的分析研宄显得更为迫切。
[0005] 目前，研宄换流变压器直流偏磁的主要方法是在换流变压器的中性点注入一定的 直流电流来模拟流过换流变压器的直流分量，该方法多用于研宄单台变压器或多台型号参 数相同的变压器并联运行的情况。
[0006] 直流输电系统中的换流变保护装置中在星星变中性点配置了直流饱和保护，专门 用来反应换流变压器的直流偏磁现象，但是在实际系统中星星变和星角变中性点感受到的 直流电流并不相同，因此在换流变压器的中性点注入一定的直流电流来模拟流过换流变压 器的直流分量的方法不是非常灵活，没有办法模拟星星变和星角变中性点直流电流的不一 致。 实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的是提供一种用于模拟换流变压器直流偏磁的测试系统，以解决 现有测试系统无法实际模拟直流电流的问题。
[0008] 为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于模拟换流变压器 直流偏磁的测试系统，包括用于模拟换流变压器直流偏磁运行工况的直流输电系统RTDS 仿真系统，所述RTDS仿真系统与RTDS实时数字仿真器和环流变压器保护装置连接；该 RTDS仿真系统为每级由两个12脉动换流器串联构成的单级或双极直流输电系统，对应的 两个12脉动换流器分别构成每个级的高端阀组和低端阀组，单级和/或双极低端阀组的星 星换流变压器中性点与直流接地极之间串联有一个偏磁电阻。
[0009] 所述RTDS仿真系统分别通过GT系列接口板卡和功率放大器与环流变压器保护装 置连接用于提供其所需的电压、电流信号以及分接头档位的状态量信号，换流变压器保护 装置将保护跳闸和告警信号反馈输入到RTDS仿真系统。
[0010] 所述偏磁电阻的取值通过实测数据拟合确定。
[0011] 本实用新型用于模拟换流变压器直流偏磁的测试系统建立可以反映换流变压器 直流偏磁运行工况的直流输电系统RTDS仿真系统，该仿真系统采用每级由两个12脉动换 流器串联构成的单级或双极直流输电系统，对应的两个12脉动换流器分别构成每个级的 高端阀组和低端阀组，通过在单级和/或双极低端阀组的星星换流变压器中性点与直流接 地极之间串联偏磁电阻，将接地极直流电流引入Yn/Y换流变压器中性点来仿真实际直流 输电系统中因直流电流侵入换流变压器造成的换流变直流偏磁现象。该装置在用来模拟换 流变压器直流偏磁时实现方法简单、可靠，实现门槛较低，具有极高的推广价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型换流变压器直流偏磁示意图；
[0013] 图2为本实用新型RTDS试验的测试系统示意图；
[0014] 图3为本实用新型测试系统模拟直流偏磁示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。
[0016] 如图2所示为本实用新型用于模拟换流变压器直流偏磁的测试系统实施例的原 理图，由图可知，该系统包括用于模拟换流变压器直流偏磁运行工况的直流输电系统RTDS 仿真系统，RTDS仿真系统与RTDS实时数字仿真器和环流变压器保护装置连接；该RTDS仿 真系统为每级由两个12脉动换流器串联构成的单级或双极直流输电系统，对应的两个12 脉动换流器分别构成每个级的高端阀组和低端阀组，单级和/或双极低端阀组的星星换流 变压器中性点与直流接地极之间串联有一个偏磁电阻，如图3所示。
[0017] RTDS仿真系统分别通过GT系列接口板卡和功率放大器与环流变压器保护装置连 接用于提供其所需的电压、电流信号以及分接头档位的状态量信号，换流变压器保护装置 将保护跳闸和告警信号反馈输入到RTDS仿真系统。
[0018] 如图3所示，在RTDS仿真系统中，低端阀组的换流变压器由三个单相变压器组成 单相变压器组，将接地极直流电流引入Yn/Y换流变压器中性点来仿真实际直流输电系统 中因直流电流侵入换流变压器造成的换流变直流偏磁现象，具体实现方法为通过在Yn/Y 换流变中性点和直流接地极之间串联一个电阻R。该电阻R的取值通过现场实测数据拟合 确定，即记录直流输电系统单极大地运行时，不同输送功率情况下，流过换流变压器的实际 直流电流，对电阻值进行拟合，使其能反映实际直流输电系统中直流电流的实际分布。
[0019] 本实用新型用于模拟换流变压器直流偏磁的测试系统的测试过程如下：（1)建立 特高压直流输电系统的双12脉动换流阀组RTDS仿真系统，换流变压器及其所连接的外 部交直流系统在RTDS实时数字仿真器中模拟；换流变压器由单相变压器构成单相变压器 组，RTDS仿真系统通过GT系列接口板卡和功率放大器与换流变保护装置相连接，向其提供 RTDS实时数字仿真器中换流变压器保护相关的电压、电流信号以及分接头档位等状态量， 换流变压器保护装置则将保护跳闸和告警信号返回到RTDS仿真系统，构成一个实时闭环 测试系统，满足换流变压器保护RTDS闭环试验要求；（2)在Yn/Y换流变中性点和直流接地 极之间串联一个电阻R，将接地极直流电流引入Υη/Υ换流变压器中性点，用于模拟实际直 流输电系统中因直流电流侵入换流变压器造成的换流变直流偏磁现象，该电阻R的取值可 根据表一来确定。
[0020] 表一某特高压直流工程极1单极运行时换流站变压器测试数据
【权利要求】
1. 一种用于模拟换流变压器直流偏磁的测试系统，其特征在于；包括用于模拟换流变 压器直流偏磁运行工况的直流输电系统RTDS仿真系统，所述RTDS仿真系统与RTDS实时数 字仿真器和环流变压器保护装置连接；该RTDS仿真系统为每级由两个12脉动换流器串联 构成的单级或双极直流输电系统，对应的两个12脉动换流器分别构成每个级的高端阀组 和低端阀组，单级和/或双极低端阀组的星星换流变压器中性点与直流接地极之间串联有 一个偏磁电阻。
2. 根据权利要求1所述的用于模拟换流变压器直流偏磁的测试系统，其特征在于：所 述RTDS仿真系统分别通过GT系列接口板卡和功率放大器与环流变压器保护装置连接用于 提供其所需的电压、电流信号W及分接头档位的状态量信号，换流变压器保护装置用于将 保护跳闽和告警信号反馈输入到RTDS仿真系统。
3. 根据权利要求1所述的用于模拟换流变压器直流偏磁的测试系统，其特征在于，所 述偏磁电阻的取值通过实测数据拟合确定。
【文档编号】G01R31/00GK204228838SQ201420352180
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】张红跃, 熊章学, 牛志雷, 马玉龙, 黄金海, 宋红涛, 赵艳茹, 徐玉洁, 胡晓静, 刘家军, 杜延辉, 路振宇, 曹雪兰, 王二军, 安友彬 申请人:国家电网公司, 许继集团有限公司, 许继电气股份有限公司, 国网北京经济技术研究院