高压直流断路器交接试验装置、试验系统及试验方法与流程

本发明涉及高压直流断路器试验技术领域，尤指一种高压直流断路器交接试验装置、试验系统及试验方法。

背景技术：

近年来，柔性直流输电技术凭借独立且灵活的功率调节能力，谐波含量小，不需要站间通讯、能为风电场等提供交流电压支撑等优点取得了较快的发展。与交流系统相比，直流故障电流缺乏自然零点，要实现其可靠开断，需要人工创造电流零点，同时还需要吸收储存于直流系统感性元件中的巨大能量，因此，与交流断路器相比，直流断路器的设计难度大为增加。高压直流断路器作为切断故障电流的核心设备，对保障柔直电网稳定运行具有重要作用。

高压直流断路器尚属于电力电子领域前沿技术，其现场交接特殊试验主要包括电流开断试验和主功能变直流耐压试验。现有试验方法往往采用临时自组装形式，设备移动困难，试验复杂、周期长，且不利于维护，通用性差，难以对整个试验系统进行校准，不利于实现试验作业的标准化。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种高压直流断路器交接试验装置、试验系统及试验方法，用于进行高压直流断路器电流开断试验和主功能变直流耐压试验。

为达上述目的，本发明所提供的高压直流断路器交接试验装置，具体包含主供能变压器耐压模块、直流高压发生器和开断波形产生模块；所述主供能变压器耐压模块包含直流隔离开关和直流穿墙套管；所述直流穿墙套管一端通过所述直流隔离开关与所述直流高压发生器相连，所述直流穿墙套管另一端与待测高压直流断路器相连；所述开断波形产生模块包含引流隔离开关、振荡放电试验电路和引流穿墙套管；所述引流穿墙套管一端通过振荡放电试验电路和引流隔离开关与所述直流高压发生器相连，所述引流穿墙套管另一端与待测高压直流断路器相连。

在上述高压直流断路器交接试验装置中，优选的，所述振荡放电试验电路包含脉冲电容器组、阻尼电阻、可调电抗、控制开关、电力电子开关和反向并联二极管；所述电力电子开关和所述反向并联二极管并联后一侧与所述引流穿墙套管相连，另一侧与所述可调电抗的一端相连；所述可调电抗的另一端通过所述引流隔离开关与所述直流高压发生器相连；所述控制开关和所述阻尼电阻串联后与所述脉冲电容器组并联后一侧与所述可调电抗的另一端相连，另一侧与所述直流高压发生器相连。

在上述高压直流断路器交接试验装置中，优选的，所述主供能变压器耐压模块还包含直流分压器，所述开断波形产生模块还包含阻容分压器；所述直流分压器一端连接于所述直流穿墙套管和所述直流隔离开关之间，用于对采集到的试验电压分压处理后通过所述直流分压器的另一端提供至外部测控装置；所述阻容分压器一端连接于所述引流穿墙套管和所述电力电子开关之间，用于对采集到的试验电压分压处理后通过所述阻容分压器的另一端提供至外部测控装置。

在上述高压直流断路器交接试验装置中，优选的，所述装置还包含移动式气垫，所述移动式气垫上固定放置所述高压直流断路器交接试验装置，用于移动所述高压直流断路器交接试验装置。

在上述高压直流断路器交接试验装置中，优选的，所述高压直流断路器交接试验装置还包含温湿度控制模块和通风照明模块；所述温湿度控制模块用于根据预设试验条件控制所述高压直流断路器交接试验装置的温湿度；所述通风照明模块用于根据预设参数控制所高压直流断路器交接试验装置内的光线亮度和气体流通。

在上述高压直流断路器交接试验装置中，优选的，所述高压直流断路器交接试验装置还包含绝缘壳体，所述绝缘壳体用于将所述高压直流断路器交接试验装置与外部试验设备隔离。

本发明还提供一种包含所述高压直流断路器交接试验装置的试验系统，所述系统还包含主供能变压器和测控装置；所述主供能变压器设置所述直流穿墙套管与待测高压直流断路器之间，用于为待测高压直流断路器提供能量供应；所述测控装置用于控制所述高压直流断路器交接试验内各开关的闭合或断开；以及，采集高压直流断路器交接试验过程中的电流和/或电压波形。

在上述试验系统中，优选的，所述待测高压直流断路器包含主支路、转移支路、耗能支路和控制保护模块；所述主支路、所述转移支路和所述耗能支路并联；其中，所述主支路由快速机械开关构成，用于承载高压直流断路器的运行电流；所述转移支路由储能电容、振荡电感和电力电子开关构成，用于短时承载开断电流，并建立暂态开断电压实现电流转移；所述耗能支路由多个可变电阻构成，用于抑制高压直流断路器开断过电压；以及，建立故障反向阻断电压并吸收高压直流断路器的存储电能；所述控制保护模块用于触发断开所述快速机械开关。

在上述试验系统中，优选的，所述测控装置包含信号采集器和信号发生器；所述信号采集器用于采集压直流断路器交接试验过程中的电流和/或电压波形；所述信号发生器用于通过光纤与所述高压直流断路器交接试验装置内各开关和直流高压发生器相连，用于控制所述直流高压发生器产生试验所需电压或电流；以及控制各开关的闭合或断开。

本发明还提供一种适用于所述试验系统的试验方法，所述方法包含：当进行高压直流断路器的电流开断试验时，生成第一控制信号控制所述引流隔离开关闭合、所述控制开断断开及所述电力电子开关断开，使所述直流高压发生器为所述脉冲电容器组充电；当所述脉冲电容器组充电到预定程度时，生成第二控制信号控制所述引流隔离开关断开、所述控制开断断开及所述电力电子开关闭合，使所述脉冲电容器组通过所述可调电抗产生模拟的短路故障电流，通过所述引流穿墙套管将所述短路故障电流提供至待测高压直流断路器；当高压直流断路器的电流开断试验结束时，生成第三控制信号控制所述引流隔离开关断开、所述控制开断闭合及所述电力电子开关断开，使所述阻尼电阻清空所述脉冲电容器组存储电能。

本发明还提供一种适用于所述试验系统的试验方法，所述方法包含：当进行主供能变直流耐压试验时，生成第四控制信号控制所述引流隔离开关断开及所述直流隔离开关闭合；根据预设控制指令控制所述直流高压发生器输出预定直流电压通过直流穿墙套管提供至主供能变压器进行绝缘状态测试。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。

本发明的有益技术效果在于：有利于提高高压直流断路器现场交接特殊试验的便利性、可维护性，实现试验作业的标准化，判断高压直流断路器是否满足投运要求，保障高压直流断路器安全稳定运行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明一实施例所提供的高压直流断路器交接试验装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例所提供的高压直流断路器交接试验装置的应用结构示意图；

图3和图4为本发明一实施例所提供的试验系统的结构示意图；

图5和图6为本发明一实施例所提供的试验方法的流程示意图；

图7为本发明一实施例所提供的电子设备的结构示意图。

附图标号：

1-直流高压发生器；

2-直流隔离开关；

3-直流穿墙套管；

4-引流隔离开关；

5-脉冲电容器组；

6-阻尼电阻；

7-控制开关；

8-可调电抗；

9-电力电子开关；

10-反向并联二极管；

11-引流穿墙套管；

13-全充气式可移动气垫；

14-接地端口；

15-高压直流断路器；

16-主支路；

17-转移支路；

18-耗能支路；

19-振荡模块；

20-主供能变压器；

21-高压直流断路器支架；

22-直流分压器；

23-阻容分压器

24-测控装置。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

请参考图1所示，本发明所提供的高压直流断路器交接试验装置，具体包含主供能变压器耐压模块、直流高压发生器1和开断波形产生模块；所述主供能变压器耐压模块包含直流隔离开关2和直流穿墙套管3；所述直流穿墙套管1一端通过所述直流隔离开关2与所述直流高压发生器1相连，所述直流穿墙套管3另一端与待测高压直流断路器相连；所述开断波形产生模块包含引流隔离开关4、振荡放电试验电路和引流穿墙套管11；所述引流穿墙套管11一端通过振荡放电试验电路和引流隔离开关4与所述直流高压发生器1相连，所述引流穿墙套管另一端与待测高压直流断路器相连。在该实施例中，高压直流断路器交接试验装置作为试验系统高压输出的载体；开断波形产生模块用于产生试验所需的开断电流，主供能变压器耐压模块用于完成高压直流断路器主供能变压器的直流耐压；在实际工作中，直流高压发生器1主要用于产生直流电压，直流隔离开关用于直流断路器电流开断试验时隔离电压；直流穿墙套管固定于高压直流断路器交接试验装置并耐受高压直流断路器产生的直流电压。引流隔离开关4用于主供能变压器耐压试验时隔离电压；振荡放电试验电路用于产生试验电流；引流穿墙套管11，用于引出集成式工作站产生的试验电流。由此实现针对高压直流断路器主供能变压器需进行直流耐压和针对高压直流断路器整机进行额定电流分断试验两组试验。

在上述实施例中，所述振荡放电试验电路包含脉冲电容器组5、阻尼电阻6、可调电抗8、控制开关7、电力电子开关9和反向并联二极管10；所述电力电子开关9和所述反向并联二极管10并联后一侧与所述引流穿墙套管11相连，另一侧与所述可调电抗8的一端相连；所述可调电抗8的另一端通过所述引流隔离开关11与所述直流高压发生器1相连；所述控制开关7和所述阻尼电阻6串联后与所述脉冲电容器组5并联后一侧与所述可调电抗8的另一端相连，另一侧与所述直流高压发生器1相连。其中，该振荡放电试验电路在进行电流开断试验过程中，其工作流程如下：试验前，直流隔离开关2分断，引流隔离开关4关合，同时外部的待测高压直流断路器内主支路快速机械开关处于闭合状态，主支路半导体单元处于导通状态，随后测控装置发出控制信号开始对脉冲电容器组5充电，充电完成后引流隔离开关4分断，实现试验回路与充电电源隔离，经电力电子开关9触发后，向待测高压直流断路器内注入模拟的短路故障电流，然后按照直流断路器开断时序完成试验，同时测控装置记录试验过程中电流、电压波形。

请参考图2所示，所述主供能变压器耐压模块还包含直流分压器22，所述开断波形产生模块还包含阻容分压器23；所述直流分压器22一端连接于所述直流穿墙套管3和所述直流隔离开关2之间，用于对采集到的试验电压分压处理后通过所述直流分压器22的另一端提供至外部测控装置24；所述阻容分压器23一端连接于所述引流穿墙套管11和所述电力电子开关9之间，用于对采集到的试验电压分压处理后通过所述阻容分压器23的另一端提供至外部测控装置24。在本发明另一实施例中，所述装置还可包含移动式气垫13，所述移动式气垫13上固定放置所述高压直流断路器交接试验装置，用于移动所述高压直流断路器交接试验装置；值得说明的是，在该实施例中还包含接地端口14，该接地端口14用于将所述高压直流断路器交接试验装置接地处理。

基于上述实施例，在实际工作中，所述高压直流断路器交接试验装置在试验前，各元器件应处于待试验状态且各部件通讯正常；

电流开断试验过程中：试验前，直流隔离开关分断，引流隔离开关关合，同时待测直流断路器主支路快速机械开关处于闭合状态，主支路半导体单元处于导通状态，随后开始对脉冲电容器组充电，充电完成后实现试验回路与充电电源隔离，经电力电子开关触发后，向直流断路器注入模拟的短路故障电流，然后按照直流断路器开断时序完成试验；

主供能变直流耐压试验过程中：试验前，引流隔离开关分断，直流隔离开关关合，依据预设的相关标准，通过测控装置控制直流高压发生器输出特定直流电压，施加于被试品上，用以判断主供能变压器是否处于绝缘状态。

在本发明一实施例中，所述高压直流断路器交接试验装置还包含温湿度控制模块和通风照明模块；所述温湿度控制模块用于根据预设试验条件控制所述高压直流断路器交接试验装置的温湿度；所述通风照明模块用于根据预设参数控制所高压直流断路器交接试验装置内的光线亮度和气体流通。进一步的，所述高压直流断路器交接试验装置还可包含绝缘壳体，所述绝缘壳体用于将所述高压直流断路器交接试验装置与外部试验设备隔离。

请参考图3所示，本发明还提供一种包含所述高压直流断路器交接试验装置的试验系统，所述系统还包含主供能变压器20和测控装置24；所述主供能变压器设置所述直流穿墙套管3与待测高压直流断路器15之间，用于为待测高压直流断路器15提供能量供应；所述测控装置24用于控制所述高压直流断路器交接试验内各开关的闭合或断开；以及，采集高压直流断路器交接试验过程中的电流和/或电压波形。其中，所述高压直流断路器交接试验装置已在前述实施例中详细说明，请结合上述图2及相关实施例予以明了图3中高压直流断路器交接试验装置内各元器件的含义，在此就不再一一详述。

请参考图4所示，其为本发明所提供的试验系统在进行电流开断试验的连接结构示意图；该结构中无需包含主供能变压器20，仅将待测高压直流断路器15与引流穿墙套管11和所述高压直流断路器交接试验装置的接地线14联通即可，在此就不再一一详述。

再请参考图4所示，在本发明一实施例中，所述待测高压直流断路器15包含主支路16、转移支路17、耗能支路18和控制保护模块；所述主支路16、所述转移支路17和所述耗能支路18并联；其中，所述主支路16由快速机械开关构成，用于承载高压直流断路器的运行电流；所述转移支路17由储能电容和振荡电感19与电力电子开关构成，用于短时承载开断电流，并建立暂态开断电压实现电流转移；所述耗能支路18由多个可变电阻构成，用于抑制高压直流断路器开断过电压；以及，建立故障反向阻断电压并吸收高压直流断路器的存储电能；所述控制保护模块用于触发断开所述快速机械开关。实际工作中，正常运行时，主支路快速机械开关通流；收到跳闸指令，主支路快速机械开关触头分断并燃弧；触头打开至一定开距后，lc振荡回路支路导通，并产生高频反向电流叠加在机械开关上，形成“人工电流零点”，快速机械开关利用此时机熄灭电弧；当快速机械开关两端恢复电压上升至一定值，能量吸收装置动作，电流转入耗能支路；能量吸收装置将电流限制到零，开断完成。

在本发明一实施例中，所述主供能变压器包含一次导电排、硅橡胶套管、上屏蔽环、下屏蔽环和罐式底座；所述一次导电排放置于所述硅橡胶套管内，用于提供能量供应；所述上屏蔽环和所述下屏蔽环分设于所述硅橡胶套管上下管口，用于均匀所述硅橡胶套管周围的电场；所述罐式底座内设有高压线圈和低压线圈，其中高压线圈(罐式底座，内部分设高低压线圈，高压线圈铜线用环氧树脂于外筒固定，套装于铁芯柱，并通过绝缘件支撑于底板，低压线圈套装于铁芯柱上，外套开口低压屏蔽筒，高低压线圈间通过sf6气体绝缘，且呈同心布置)。

在本发明一实施例中，所述测控装置包含信号采集器和信号发生器；所述信号采集器用于采集压直流断路器交接试验过程中的电流和/或电压波形；所述信号发生器用于通过光纤与所述高压直流断路器交接试验装置内各开关和直流高压发生器相连，用于控制所述直流高压发生器产生试验所需电压或电流；以及控制各开关的闭合或断开。其中，所述信号采集器的具体连接方式和采集方式已在上述实施例中予以说明，在此就不再一一详述；所述信号发生器在实际工作中主要是根据外部指令或预设指令、逻辑等方式实现各开关元件按预定时序完成试验，可利用现有技术中实现，本发明就不再一一详述。

请参考图5所示，本发明还提供一种适用于所述试验系统的试验方法，所述方法包含：

s501当进行高压直流断路器的电流开断试验时，生成第一控制信号控制所述引流隔离开关闭合、所述控制开断断开及所述电力电子开关断开，使所述直流高压发生器为所述脉冲电容器组充电；

s502当所述脉冲电容器组充电到预定程度时，生成第二控制信号控制所述引流隔离开关断开、所述控制开断断开及所述电力电子开关闭合，使所述脉冲电容器组通过所述可调电抗产生模拟的短路故障电流，通过所述引流穿墙套管将所述短路故障电流提供至待测高压直流断路器；

s503当高压直流断路器的电流开断试验结束时，生成第三控制信号控制所述引流隔离开关断开、所述控制开断闭合及所述电力电子开关断开，使所述阻尼电阻清空所述脉冲电容器组存储电能。

在实际工作中，将上述实施例应用于试验系统时，整体原理如下：在试验前，直流隔离开关分断，引流隔离开关关合，同时待测直流断路器主支路快速机械开关处于闭合状态，主支路半导体单元处于导通状态，随后开始对脉冲电容器组充电，充电完成后实现试验回路与充电电源隔离，经电力电子开关触发后，向直流断路器注入模拟的短路故障电流，然后按照直流断路器开断时序完成试验；

请参考图6所示，本发明还提供一种适用于所述试验系统的试验方法，所述方法包含：

s601当进行主供能变直流耐压试验时，生成第四控制信号控制所述引流隔离开关断开及所述直流隔离开关闭合；

s602根据预设控制指令控制所述直流高压发生器输出预定直流电压通过直流穿墙套管提供至主供能变压器进行绝缘状态测试。

在实际工作中，将上述实施例应用于试验系统时，整体原理如下：试验前，引流隔离开关分断，直流隔离开关关合，依据预设的相关标准，通过测控装置控制直流高压发生器输出特定直流电压，施加于被试品上，用以判断主供能变压器是否处于绝缘状态。

本发明的有益技术效果在于：有利于提高高压直流断路器现场交接特殊试验的便利性、可维护性，实现试验作业的标准化，判断高压直流断路器是否满足投运要求，保障高压直流断路器安全稳定运行。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。

如图7所示，该电子设备600还可以包括：通信模块110、输入单元120、音频处理单元130、显示器160、电源170。值得注意的是，电子设备600也并不是必须要包括图7中所示的所有部件；此外，电子设备600还可以包括图7中没有示出的部件，可以参考现有技术。

如图7所示，中央处理器100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器100接收输入并控制电子设备600的各个部件的操作。

其中，存储器140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器100可执行该存储器140存储的该程序，以实现信息存储或处理等。

输入单元120向中央处理器100提供输入。该输入单元120例如为按键或触摸输入装置。电源170用于向电子设备600提供电力。显示器160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为lcd显示器，但并不限于此。

该存储器140可以是固态存储器，例如，只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、sim卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为eprom等。存储器140还可以是某种其它类型的装置。存储器140包括缓冲存储器141(有时被称为缓冲器)。存储器140可以包括应用/功能存储部142，该应用/功能存储部142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器100执行电子设备600的操作的流程。

存储器140还可以包括数据存储部143，该数据存储部143用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器140的驱动程序存储部144可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。

通信模块110即为经由天线111发送和接收信号的发送机/接收机110。通信模块(发送机/接收机)110耦合到中央处理器100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。

基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)110还经由音频处理器130耦合到扬声器131和麦克风132，以经由扬声器131提供音频输出，并接收来自麦克风132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器130还耦合到中央处理器100，从而使得可以通过麦克风132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器131来播放本机上存储的声音。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。