一种模拟直流电弧去游离的试验回路及方法与流程

1.本发明涉及直流输电试验技术领域，特别是涉及一种模拟直流电弧去游离的试验回路及方法。


背景技术：

2.目前，我国的特高压直流工程输送容量和传输距离得到显著提升，从而使得我国范围资源优化配置的能力得到显著提高。与此相伴，直流输电系统中的直流输电线路的工况复杂、故障频发率高、瞬时性故障多等问题也逐渐浮现，其中，雷击造成的短路故障是主要故障。
3.当发生短路故障时，直流输电线路与杆塔或者导线(类似于棒棒电极)之间发生击穿，形成电弧放电通道并存在强烈的热游离过程；之后通过改变交流侧触发角或切除直流输电线路的高压侧电源，使短路电流降为零，之后进入去游离过程，以使空气的介质强度逐渐恢复；在去游离过程达到设定时间，即去游离时间后，可对直流输电线路进行重启，以使直流输电线路恢复运行电压。
4.目前，我国
±
500kv、
±
800kv直流输电线路故障后一次重启时间一般设置为150ms，该整定值主要是参考国外换流站的经验值并沿袭至今；但是从我国高压传输线路运行的经验来看，我国直流输电系统的一次重启成功率较低，所以需要对直流输电线路的短路过程以及重启过程进行研究，因此如何模拟直流输电线路的短路过程和重启过程是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种模拟直流电弧去游离的试验回路及方法，以模拟直流输电线路的短路过程和重启过程。
6.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
7.本技术一方面提供一种模拟直流电弧去游离的试验回路，包括：电流源模块、电压源模块以及电弧模拟模块；其中：
8.所述电流源模块的两极分别与所述电弧模拟模块的两极相连，用于在预设电弧通流时间内，为所述电弧模拟模块持续提供预设短路电流；
9.所述电压源模块的两极分别与所述电弧模拟模块的两极相连，用于在所述电弧模拟模块上的所述预设短路电流完全消失预设去游离时间后，在预设时间内，为所述电弧模拟模块持续提供预设重启电压；
10.所述电弧模拟模块用于模拟相距预设电极间距的棒棒电极及其分别在短路电流和重启电压下的工况。
11.可选的，所述电弧模拟模块，包括：两个棒状电极；其中：
12.两个所述棒状电极的头部相对设置且相距所述预设电极距离，以模拟相距所述预设电极距离的棒棒电极；
13.两个所述棒状电极的尾部既分别与所述电流源模块的两极相连，又分别与所述电压源模块的两极相连；
14.在两个所述棒状电极的头部之间短接金属丝，所述金属丝在短路电流下燃烧断裂，分别用于模拟所述棒棒电极在所述短路电流下和所述重启电压下的工况。
15.可选的，所述电流源模块，包括：短路冲击发电机、短路变压器组、整流装置、电流传感器、交流开关和阻抗值为预设阻抗值的调节电抗器；其中：
16.所述短路冲击发电机的输出端通过所述短路变压器组与所述整流装置的交流侧相连，所述整流装置的直流侧的两极分别作为所述电流源模块的两极；
17.所述电流传感器设置于所述电流源模块的任一极；
18.所述交流开关和所述调节电抗器设置于所述短路冲击发电机与所述整流装置之间的交流通路上，用于在所述预设电弧通流时间内将自身合闸，以使所述电流源模块持续输出所述预设短路电流；
19.所述短路冲击发电机的输出是根据所述预设短路电流和所述电流源模块中各器件的阻抗值设定的。
20.可选的，所述交流开关，包括：合闸开关和操作断路器；其中：
21.所述合闸开关、所述操作断路器分别设置于所述交流通路上；
22.所述合闸开关的初始状态为分闸，用于将自身合闸使所述交流开关初次合闸；
23.所述操作断路器的初始状态为合闸，用于通过自身通断，在所述交流开关初次合闸后，控制所述交流开关的分合。
24.可选的，所述合闸开关、所述调节电抗器和所述操作断路器依次串联于所述短路冲击发电机的输出端与所述短路变压器组的一次绕组之间。
25.可选的，所述电流源模块，还包括：保护断路器；其中：
26.所述保护断路器设置于所述短路冲击发电机与所述交流通路之间，用于在所述交流通路上电流超过所述保护断路器的阈值时，将自身初始的合闸状态切换为分闸状态，以使所述短路冲击发电机与所述交流通路之间的连接切断。
27.可选的，所述电压源模块，包括：电容器组、保护电阻、电压传感器和第一辅助开关；其中：
28.所述电容器组、所述电压传感器、所述保护电阻以及所述第一辅助开关串联连接，串联支路的两极分别与所述电压源模块的两极相连；
29.所述第一辅助开关用于在所述预设时间内将自身合闸，以使所述电压源模块持续输出所述预设重启电压；
30.所述电容器组的两端电压是根据所述预设重启电压设定。
31.可选的，还包括：淋雨装置，用于向所述电弧模拟模块喷洒试验雨水，以模拟雨天工况。
32.可选的，还包括：设置于所述电流源模块的高压极的第二辅助开关；其中：
33.所述第二辅助开关用于在所述电弧模拟模块上的所述预设短路电流完全消失时分闸，以切断所述电流源模块与所述电压源模块之间的连接。
34.本技术另一方面提供一种模拟直流电弧去游离的试验方法，应用于控制器，所述控制器用于控制如本技术上一方面任一项所述的模拟直流电弧去游离的试验回路；所述模
拟直流电弧去游离的试验方法，包括：
35.s110、按照预设规律，在每次控制所述模拟直流电弧去游离的试验回路执行试验过程前设定所述预设重启电压，直至设定次数达到自身的预设次数后，将所述预设重启电压的全部设定值的平均值作为50％击穿电压，并得到一组所述50％击穿电压与预设参数的对应关系；所述预设参数包括：预设电极间距、预设电弧通流时间、预设短路电流以及预设去游离时间；
36.s120、基于控制变量法，每一次对一个所述预设参数进行重新设定，并返回执行步骤s110，直到对各个预设参数的重新设定次数均达到各自的预设次数为止；
37.s130、对所述50％击穿电压与全部所述预设参数的多组对应关系进行拟合，得到所述50％击穿电压与全部所述预设参数的关系曲线。
38.s140、根据所述关系曲线以及直流输电线路的真实电极间距、真实电弧通流时间、真实短路电流以及真实重启电压，获得所述直流输电线路的去游离时间的整定值。
39.可选的，所述预设规律，包括：
40.若没有上一次所述试验过程的试验结果，则设定所述预设重启电压为所述50％击穿电压的预估值与预设变化量之差或之和；
41.若上一次所述试验结果为所述电弧模拟模块模拟的棒棒电极之间击穿，则设定所述预设重启电压为上一次设定值与所述预设变化量之差；
42.若上一次所述试验结果为所述电弧模拟模块模拟的棒棒电极之间未击穿，则设定所述预设重启电压为上一次设定值与所述预设变化量之和；
43.所述预设变化量为占所述预估值预设比例的变化量。
44.可选的，所述50％击穿电压的计算过程，包括：
45.统计所述预设重启电压的各个设定值的出现次数；
46.将所述预设重启电压的各个设定值及其出现次数带入公式1-1，计算所述50％击穿电压；
[0047][0048]
其中，ui为所述预设重启电压的各个设定值，ni为所述预设重启电压的相应设定值出现的次数。
[0049]
可选的，所述模拟直流电弧去游离的试验回路包括：电流源模块、电压源模块和电弧模拟模块；所述模拟试验过程，包括：
[0050]
s210、在所述电弧模拟模块被短接的情况下，在所述预设电弧通流时间内，控制所述电流源模块持续为所述电弧模拟模块提供所述预设短路电流；
[0051]
s220、在所述电弧模拟模块上的所述预设短路电流完全消失所述预设去游离时间后，在预设时间内，控制所述电压源模块持续为所述电弧模拟模块提供所述预设重启电压。
[0052]
可选的，当所述电流源模块包括短路冲击发电机、所述电压源模块包括电容器组时，所述模拟试验过程，在步骤s210之前，还包括：
[0053]
s230、对所述短路冲击发电机进行励磁直至其输出电压稳定，同时对所述电容器组进行预充电直至其输出电压达到预设重启电压；
[0054]
在步骤s220之后，还包括：
[0055]
s240、对所述短路冲击发电机进行灭磁。
[0056]
可选的，当所述模拟直流电弧去游离的试验回路，还包括：淋雨装置时，所述模拟试验过程，在步骤s210之前，还包括：
[0057]
s250、在预定时刻启动所述淋雨装置对所述电弧模拟模块进行喷洒；
[0058]
在步骤s220之后，还包括：
[0059]
s260、关闭所述淋雨装置。
[0060]
由上述技术方案可知，本发明提供了一种模拟直流电弧去游离的试验回路，具体包括：电流源模块、电压源模块以及电弧模拟模块。在该模拟直流电弧去游离的试验回路中，电流源模块的两极分别连接于电弧模拟模块的两极，电压源模块的两极分别与电弧模拟模块的两极相连。由于电流源模块可以在预设电弧通流时间内为电弧模拟模块持续提供预设短路电流，而电弧模拟模块可以模拟相距预设电极间距的棒棒电极及其在短路电流下的工况，所以该模拟直流电弧去游离的试验回路可以模拟直流输电线路的短路过程；另外，由于电压源模块可以在电弧模拟模块上的预设短路电流消失预设去游离时间后，为电弧模拟模块持续提供预设重启电压，而电弧模拟模块可以模拟相距预设电极间距的棒棒电极及其在重启电压下的工况，所以该模拟直流电弧去游离的试验回路可以模拟直流输电线路的重启过程；因此，利用该模拟直流电弧去游离的试验回路可以对直流输电线路的短路过程和重启过程进行研究，进而提高直流输电线路的一次重启成功率。
附图说明
[0061]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0062]
图1-图7为本技术实施例提供的模拟直流电弧去游离的试验回路的七种结构示意图；
[0063]
图8为本技术实施例提供的模拟直流电弧去游离的试验方法的流程示意图；
[0064]
图9-图11为本技术实施例提供的模拟试验过程的三种流程示意图。
具体实施方式
[0065]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0066]
在本技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素
的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0067]
在直流输电线路的实际工作过程中，当直流输电线路发生短路故障时，直流输电线路与杆塔或者导线可类似于棒棒电极，会先后经历短路过程、去游离过程以及重启过程。
[0068]
在短路过程中，棒棒电极在短路电流的作用下，棒棒电极之间形成电弧放电通道并产生强烈的热游离过程，其中，存在电弧的时间即为电弧通流时间。
[0069]
当直流输电线路相对应的直流系统检测到短路故障后，会使棒棒电极直接的短路电流消失，随之进入去游离过程。在去游离过程中，电弧放电通道内的带电质点复合，其中，去游离时间所经历的时间为游离时间；并且随着去游离时间的增加，空气介质强度逐渐恢复。
[0070]
在经过一定去游离时间后，直流系统将整流侧改为最小触发角控制，使系统恢复到整流状态运行，进入重启过程；若此时空气介质强度完成恢复，即棒棒电极之间的绝缘强度已经恢复，则在直流输电线路中的电流和电压逐渐增大，并最终稳定在设定值，即重启成功，若此时空气介质强度未完全恢复，即棒棒电极之间的绝缘强度未完全恢复，则可能导致故障的再次发生，直流电压无法建立，即重启失败。
[0071]
为了可以解决上述问题，换言之，为了可以模拟直流输电线路的短路过程和重启过程，本技术实施例提供一种模拟直流电弧去游离的试验回路，其具体结构如图1所示，包括：电流源模块10、电压源模块20和电弧模拟模块30。
[0072]
在该试验回路中，电流源模块10的两极分别与电弧模拟模块30的两极相连，电压源模块20的两极分别与电弧模拟模块30的两极相连。
[0073]
在工作过程中，电流源模块10可以在预设电弧通流时间内为电弧模拟模块30持续提供预设短路电流；电压源模块20可以在电弧模拟模块30上的预设短路电流消失预设去游离时间后，在预设时间内为电弧模拟模块30持续提供预设重启电压；电弧模拟模块30可以模拟相距预设电极间距的棒棒电极及其分别在短路电流和重启电压下的工况。
[0074]
其中，预设电弧通流时间、预设短路电流、预设去游离时间、预设重启电压以及预设电极间距分别为直流输电线路中的电弧通流时间、短路电流、去游离时间、预设重启电压以及电极间距的预先设定值；预设时间为允许多次重启时设定的重启时间。
[0075]
由于电流源模块10可以在预设电弧通流时间内为电弧模拟模块30持续提供预设短路电流，而电弧模拟模块30可以模拟相距预设电极间距的棒棒电极及其在短路电流下的工况，所以该试验回路可以模拟直流输电线路的短路过程；另外，由于电压源模块20可以在电弧模拟模块30上的预设短路电流消失预设去游离时间后，为电弧模拟模块30持续提供预设重启电压，而电弧模拟模块30可以模拟相距预设电极间距的棒棒电极及其在重启电压下的工况，所以该试验回路可以模拟直流输电线路的重启过程；因此，利用该试验回路可以对直流输电线路的短路过程和重启过程进行研究，进而提高直流输电线路的一次重启成功率。另外，本试验回路等价性高，在国际上首次实现了直流输电线路的短路过程及重启过程的试验研究。
[0076]
需要说明的是，在该试验回路中，通过电流源模块10可以对预设电弧通流时间和预设短路电流进行调整，通过电压源模块20可以对预设去游离时间和预设重启电压进行调整，而通过电弧模拟模块30可以对模拟的棒棒电极之间的预设电极间距进行调整，所以通过该试验回路，可以对不同电弧通流时间、不同短路电流、不同去游离时间、不同重启电压、
不同电极间距下的直流输电线路的短路过程和重启过程进行研究。
[0077]
在现有技术中，若直流系统允许多次重启，则重复上述重启过程，若重启次数达到最大次数时仍未重启成功，则直流系统判定此直流输电线路发生永久性故障，即发生极闭锁，会控制保护系统启动闭锁顺序，以将自身停运；但是如此一来会影响电力系统的安全运行，并会带来经济损失和负面的社会影响；而本技术实施例提供的试验模拟回路，通过模拟直流输电线路的短路过程和重启过程。并对其进行研究，可以提高直流输电线路的一次重启成功率，从而降低了短路故障所带来的经济损失和社会影响。
[0078]
为保证电弧模拟模块30可以模拟相距预设电极间距的棒棒电极及其在短路电流和重启电压下的工况，本技术另一实施例提供电弧模拟模块30的一种具体实施方式，其结构如图2所示，包括：两个棒状电极31。
[0079]
在该电弧模拟模块30的实施方式中，两个棒状电极31的头部相对设置且相距预设电极距离，以模拟相距预设电极距离的棒棒电极；并且，两者的尾部既分别与电流源模块10的两极相连，又分别与电压源模块20的两极相连。
[0080]
在两个棒状电极31的头部之间短接金属丝，可以模拟棒棒电极因自身之间的控制被击穿而造成的短路，而金属丝在短路电流的作用下可以燃烧，又可以模拟棒棒电极之间在短路后所产生的电弧，从而可以模拟棒棒电极在短路电流下的工况；并且，金属丝在燃烧后会断裂，使棒棒电极恢复断路状态，从而可以模拟棒棒电极在重启电压下的工况。
[0081]
其中，为不影响模拟试验的准确度，金属丝由在短路电流下可以燃烧，即引起电弧，并且燃烧后的金属粒子对电极间的绝缘性影响很小的材料组成，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内；优选材料为裸铜丝。
[0082]
需要说明的是，电弧模拟模块30的此实施方式仅通过两个棒状电极31和金属丝即可以模拟相距预设电极距离的棒棒电极及其分别在短路电流和重启电压下的工况，使得该电弧模拟模块30的结构可靠、生产和试验成本较低；并且，通过调节两个棒状电极31的头部间距即可调整所模拟的棒棒电极之间的电极间距。
[0083]
上述仅为电弧模拟模块30的一种实施方式，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
[0084]
为了保证电源模块可以在预设电流通流时间内持续输出预设短路电流，本技术另一实施例提供电流源模块10的一种具体实施方式，其结构如图3所示，包括：短路冲击发电机g、短路变压器组t、整流装置11、电流传感器i、交流开关12和阻抗值为预设阻抗值的调节电抗器l。
[0085]
在电流源模块10的此实施方式中，短路冲击发电机g的输出端通过短路变压器组t与整流装置11的交流侧相连，整流装置11的直流侧的两极分别作为电流源模块10的两极；电流传感器i设置于电流源模块10的任一极；交流开关12和调节电抗器l设置于短路冲击发电机g与整流装置11之间的交流通路上。
[0086]
具体而言，交流开关12可以设置于短路冲击发电机g与短路变压器组t之间，如图3所示；也可以设置于短路变压器组t与整流装置11之间，未进行图示；此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
[0087]
具体而言，调节电抗器l可以设置于短路冲击发电机g与短路变压器组t之间，如图3所示；也可以设置于短路变压器组t与整流装置11之间；在实际应用中，包括但不限于上述
两种实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
[0088]
优选的，电流传感器i可以为霍尔电流传感器，在实际应用中，包括但不限于此优选实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
[0089]
其中，短路冲击发电机g相当于电流源，可以向外输出电流，若交流开关12合闸，则电流源模块10可以对外持续输出电流，所以当交流开关12在预设电弧通流时间内合闸时，电流源模块10可以在预设电弧通流时间内持续向外输出电流。
[0090]
另外，由于当交流开关12合闸时，短路冲击发电机g与整流装置11之间的交流通路合闸，所以短路冲击发电机g的输出电流，经调节电抗器l的阻抗调节、短路变压器组t的比例变换和整流装置11的整流后，最后由整流装置11的直流侧对外输出，因此，可以根据预设短路电流和电流源模块10中各器件的阻抗值，对短路冲击发电机g的输出电流进行进行设定，以保证电流源模块10的输出电流为预设短路电流。
[0091]
由上述说明可知，可以通过调节调节电抗器l的阻抗值来调节预设短路电流，还可以通过控制交流开关12的分合时长来调节预设电弧通流时间，此调节方式简单方便，易于实现，从而节省模拟成本。
[0092]
需要说明的是，在实际应用中，在短路冲击发电机g向外输出前，需要对其进行励磁；在励磁过程中，交流开关12始终分闸，以断开短路冲击发电机g与电弧模拟模块30和电压源模块20之间的连接，防止励磁过程对电弧模拟模块30和电压源模块20造成损坏；另外，若交流开关12设置于短路冲击发电机g与短路变压器组t之间，则还可以防止励磁过程对短路变压器组t和整流装置11造成损坏。
[0093]
本实施例还提供交流开关12的一种具体实施方式，其结构如图4所示，包括：合闸开关ms和操作断路器mb。
[0094]
在交流开关12的此实施方式中，合闸开关ms和操作短路器分别设置于交流通路上；具体而言，可以是：合闸开关ms的一端与短路冲击发电机g的输出端相连，合闸开关ms的另一端依次通过操作断路器mb、调节电抗器l与短路变压器组t的一次绕组相连，未进行图示；也可以是：操作断路器mb的一端与短路冲击发电机g的输出端相连，操作断路器mb的另一端通过合闸开关ms、调节电抗器l与短路变压器组t的一次绕组相连，未进行图示；还可以是：合闸开关ms的一端与短路冲击发电机g的输出端相连，合闸开关ms的另一端依次通过调节电抗器l、操作断路器mb与短路变压器组t的一次绕组相连，如图4所示；在实际应用中，包括但不限于上述两种实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
[0095]
其中，如图4所示，合闸开关ms初始状态为分闸、操作断路器mb的初始状态为合闸；合闸开关ms用于将自身合闸使交流开关12初次合闸；操作断路器mb通过自身分合，在交流开关12初次合闸后，控制交流开关12的分合。
[0096]
上述仅为交流开关12的一种实施方式，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
[0097]
本实施例还提供电流源模块10的另一种实施方式，其具体结构如图5所示，在电流源模块10的上一实施方式的基础上，还包括：保护断路器gb。
[0098]
保护断路器gb设置于短路冲击发电机g与交流通路之间；保护断路器gb的初始状态为合闸状态，当交流通路上电流超过保护断路器gb的阈值时，保护断路器gb分闸，使得短
路冲击发电机g与交流通路之间的连接切断，以保护短路冲击发电机g的电力安全。
[0099]
上述仅为电流源模块10的三种实施方式，在实际应用中，包括但不限定于上述三种实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
[0100]
为电压源模块20可以在电弧模拟模块30上的预设短路电流完全消失预设去游离时间后，在预设时间内，为电弧模拟模块30持续提供预设重启电压，本技术另一实施例提供电压源模块20的一种实施方式，其具体结构如图6所示，包括：电容器组c、保护电阻r、电压传感器u和第一辅助开关ab1。
[0101]
在电压源模块20的此实施方式中，电容器组c、电压传感器u、保护电阻r以及第一辅助开关ab1串联连接，串联支路的两极分别与电压源模块20的两极相连。
[0102]
优选的，电压传感器u可以为阻容分压器，在实际应用中，包括但不限于此优选实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
[0103]
其中，电容器组c相当于电流源，可以向外输出电压，若第一辅助开关ab1合闸，则电压源模块20可以对外持续输出电压，所以当第一辅助开关ab1在时间内合闸时，电压源模块20可以在预设时间内持续输出电压。
[0104]
电压传感器u用于测量电容器组c两端的电压在预设时间内是否可以维持在预设重启电压，若可以维持稳定，则表明电弧模拟模块30所模拟的棒棒电极之间未击穿，否则，表明电弧模拟模块30所模拟的棒棒电极之间击穿。
[0105]
另外，由于当重启成功后，电容器组c两端的电压等于预设重启电压，因此电容器组c的输出电压是根据预设重启电压设定的，而保护电阻r的阻值是根据电路中允许通过的最大电流和预设重启电压设定的。
[0106]
需要说明的是，在实际应用中，电容器组c在向外输出前，需要对其进行预充电，以将其两端电压充电至预设重启电压；在预充电过程中，第一辅助开关ab1始终分闸，以断开电容器组c分别与电弧模拟模块30和电流源模块10之间的连接，防止预充电过程对电弧模拟模块30和电流源模块10造成损坏。
[0107]
由上述说明可知，通过将电容器组c的两端电压充电至不同的电压，从而可以实现对预设重启电压的调整，通过控制第一辅助开关ab1的分合的时刻及时长，可以调节预设去游离时间和预设时间；此调节方式简单方便，易于实现，从而节省模拟成本。
[0108]
上述仅为电压源模块20的一种实施方式，此处不做具体限定，均在本技术的保护范围内，可视具体情况而定，此处不做具体限定，均在本技术的保护范围内。
[0109]
本技术另一实施例提供模拟直流电弧去游离的试验回路的另一种实施方式，其具体结构如图7所示，在模拟直流电弧去游离的试验回路的上一实施方式的基础上，还包括：第二辅助开关ab2。
[0110]
在该实施方式中，第二辅助开关ab2设置于电流源模块10的高压极上，第二辅助开关ab2的初始状态为合闸状态；在电弧模拟模块30上的预设短路电流完全消失时，通过自身分闸，断开电流源模块10与电压源模块20之间的连接，以保证在后续重启过程中，预设重启电压无法施加于电流源模块10上，从而保证其电力安全。
[0111]
本实施例还提供模拟直流电弧去游离的试验回路中的又一种实施方式，在上述实施方式的基础上，还包括：淋雨装置，用于向电弧模拟模块30喷洒试验雨水，以模拟雨天工况。
[0112]
具体而言，淋雨装置，包括：喷洒架、水箱、水泵、远程控制模块；其中，远程控制模块用于在接到喷洒指令后，远程控制水泵将试验雨水从水箱中泵入喷洒架，并通过喷洒架喷洒在电弧模拟模块30上；当电弧模拟模块30包括两个棒状触头时，主要喷洒在两个棒状触头的头部之间的间隙处，并且，可对不同空气间隙长度达到全覆盖；另外，平均淋雨率也可根据需要方便调节，以满足对不同雨量条件下的研究需求。
[0113]
需要注意的是，试验雨水满足gb/t 16927.1《高电压试验技术——第一部分：一般定义及试验要求》的电导率规定；另外，还需要控制喷洒架，以使两个棒状触头的头部之间的间隙的平均淋雨率(包括水平分量和垂直分量)满足gb/t 16927.1《高电压试验技术——第一部分：一般定义及试验要求》的要求。
[0114]
需要说明的是，增设淋雨装置后，该模拟直流电弧去游离的试验回路可以对雨天情况下的直流输电线路的短路过程和重启过程进行研究，扩大了该模拟直流电弧去游离的试验回路的研究价值，有利于更好的研究直流输电线路的短路过程和重启过程。
[0115]
上述实施例提供的模拟直流电弧去游离的试验回路可以模拟直流输电线路的短路过程和重启过程，因此，可以通过上述模拟直流电弧去游离的试验回路对直流输电线路的短路过程和重启过程进行研究。
[0116]
在实际应用中，短路电流、电弧通流时间、电极间距、重启电压和去游离时间均会对一次重启成功率造成影响；但是，短路电流和电弧通流时间不可控，比如，当直流输电线路发生雷击时，直流输电线路上的短路电流和电弧通流时间是由雷击时长、雷击电流等因素决定的；电极间距在直流输电线路搭建完成后，不方便进行调节；重启电压实际上等于直流输电线路的输电电压，即固定不变；因此只能通过设定合适的去游离时间来提高各类直流输电线路的一次重启成功率，从而研究目的即为：为直流输电线路选定合适的去游离时间的整定值。
[0117]
为了可以利用模拟直流电弧去游离的试验回路实现对上述研究目的，本技术另一实施例提供一种模拟直流电弧去游离的试验方法，其具体流程如图8所示，包括以下步骤：
[0118]
s110、按照预设规律，在每次控制模拟直流电弧去游离的试验回路执行试验过程前设定预设重启电压，直至设定次数达到自身的预设次数后，将预设重启电压的全部设定值的平均值作为50％击穿电压，并得到一组所述50％击穿电压与预设参数的对应关系。
[0119]
其中，各个预设参数包括：预设电极间距、预设电弧通流时间、预设短路电流和预设去游离时间，此各个参数已在上述实施例进行详细说明，此处不再一一赘述。
[0120]
具体而言，模拟试验过程的具体流程如图9所示，包括以下步骤：
[0121]
s210、控制器在电弧模拟模块被短接的情况下，在预设电弧通流时间内，控制电流源模块持续为电弧模拟模块提供预设短路电流。
[0122]
s220、控制器在电弧模拟模块上的预设短路电流完全消失预设去游离时间后，在预设时间内，控制电压源模块持续为电弧模拟模块提供预设重启电压。
[0123]
当模拟直流电弧去游离的试验回路还包括第二辅助开关时，步骤s220在电弧模拟模块上的预设短路电流完全消失时，还包括：控制第二辅助开关合闸，以切断电流源模块与电弧模拟模块之间的连接，以保证电压源模块在电弧模拟模块施加预设重启电压时不会对电流源模块造成损坏。
[0124]
需要说明的是，由上述流程可知，模拟试验过程所得到的试验结果为：电弧模拟模
块模拟的棒棒电极之间未发生击穿，或者，发生击穿。
[0125]
其中，预设规律，具体为：
[0126]
若没有上一次试验过程的试验结果，则设定预设重启电压为50％击穿电压的预估值与预设变化量之差或之和；若上一次试验结果为击穿，则设定预设重启电压为上一次设定值与预设变化量之差；若上一次试验结果为未击穿，则设定预设重启电压为上一次设定值与所述预设变化量之和；预设变化量为占预估值预设比例的变化量。
[0127]
比如，设50％击穿电压的预估值u'
50％
＝100kv，预设变化量δ＝3kv，则预设重启电压的初始设定值为103kv，并按照预设重启电压的初始设定值进行一次模拟试验过程；若第一次试验结果为击穿，则预设重启电压的重新设定值为100kv，并再按照预设重启电压的重新设定值进行第二次模拟试验过程；若第二次试验结果为击穿，则预设重启电压的重新设定值为97kv，并再按照预设重启电压的重新设定值进行第三次模拟试验过程；若第三次试验结果为未击穿，则预设重启电压的重新设定值为100kv，并再按照预设重启电压的重新设定值进行第四次模拟试验过程；设定如此反复10次后，不再对模拟直流电弧去游离的试验回路进行模拟试验过程。
[0128]
需要说明的是，50％击穿电压的预估值u'
50％
是根据经验估计的击穿电压值，预设重启电压的重新设定的预设次数是事先根据实际情况设定的，此处不做具体限定，均在本技术的保护范围内；比如，若5次试验结果均为击穿，则说明50％击穿电压的预估值u'
50％
设定的较大，需要将预设次数调高，以获得的较为准确的50％击穿电压u
50％
。
[0129]
另外，步骤s110中的50％击穿电压的计算过程，具体为：先统计预设重启电压的各个设定值的出现次数，之后根据公式1-1计算50％击穿电压u
50％
，之后还可以根据公式1-2计算该50％击穿电压u
50％
的标准偏差σ，来衡量计算出的50％击穿电压u
50％
是否可以达到要求。
[0130][0131][0132]
比如，预设重启电压的设定值等于100kv出现5次，预设重启电压的设定值等于103kv出现5次，则n＝2，u1＝100kv，n1＝5，u2＝103kv，n2＝5，即50％击穿电压u50％＝101.5kv，50％击穿电压u
50％
的标准偏差σ＝2.12。
[0133]
s120、基于控制变量法，每一次对一个预设参数进行重新设定，并返回执行步骤s110，直到对各个预设参数的重新设定次数均达到各自的预设次数为止。
[0134]
比如，前10次，每一次都对预设去游离时间进行重新设定并返回执行步骤s110，由此可以得到，在预设去游离时间的不同设定值下的50％击穿电压u
50％
，以及，50％击穿电压u
50％
与全部预设参数的多组对应关系；然后，在之后的10次中，每一次都对预设短路电流进行重新设定并返回执行步骤s110，由此可以得到，在预设短路电流的不同设定值下的50％击穿电压u
50％
，以及，50％击穿电压u
50％
与全部预设参数的多组对应关系；如此反复，直至剩余预设参数均完成上述过程。
[0135]
s130、对50％击穿电压与全部预设参数的多组对应关系进行拟合，得到50％击穿
电压与全部预设参数的关系曲线。
[0136]
在实际应用中，可以利用二次多项式对50％击穿电压与全部预设参数的多组对应关系进行拟合，不过，利用二次多项式完成拟合是对数据处理的常用方法，此处不再一一赘述。
[0137]
s140、根据关系曲线以及直流输电线路的真实电极间距、真实电弧通流时间、真实短路电流以及真实重启电压，获得直流输电线路的去游离时间的整定值。
[0138]
比如，
±
500kv直流输电线路，电极间距为0.02m，最大可以承受20000a雷击电流0.1s，则该直流输电线路可以按照50％击穿电压u
50％
为500kv、短路电流为20000a、电弧通流时间为0.1s、电极间距为0.02m，从关系曲线中得到去游离时间的对应设定值，即可以将其设置为去游离时间的整定值。
[0139]
需要说明的是，通过上述模拟直流电弧去游离的试验方法，可以得到50％击穿电压u
50％
与全部预设参数的关系曲线，不仅可以过得任一直流输电线路的去游离时间，也可以获得直流输电线路中任意两个参数之间的关系，比如，短路时间对去游离时间的影响等，从而使得该模拟直流电弧去游离的试验回路可以对直流输电线路进行更深层次的研究。
[0140]
当模拟直流电弧去游离的试验回路中的电流源模块包括短路冲击发电机、电压源模块包括电容器组，即如图6时，本技术另一实施例提供模拟试验过程的另一种实施方式，具体流程如图10所示，在图9所示步骤的基础上，在步骤s210之前，还包括：
[0141]
s230、对短路冲击发电机进行励磁直至其输出电压稳定，同时对电容器组进行预充电直至其输出电压达到预设重启电压。
[0142]
在步骤s220之后，还包括：
[0143]
s240、对短路冲击发电机进行灭磁。
[0144]
当模拟直流电弧去游离的试验回路还包括淋雨装置时，本实施例提供模拟试验过程的又一种实施方式，具体流程如图11所示，在图10所示步骤的基础上，在步骤s210之前，还包括：
[0145]
s250、在预定时刻启动淋雨装置以预设平均淋雨率，对电弧模拟模块进行喷洒。
[0146]
其中，预设时刻是预先设定的时刻，可根据实际情况进行设定，此处不做具体限定，均在本技术的保护范围内；预设平均淋雨率是平均淋雨率的预先设定值，由此模拟不同的雨天工况。
[0147]
需要说明的是，步骤s140中，各个预设参数也可以包括预设平均淋雨率，即最后在步骤s150中，得到的50％击穿电压u
50％
与全部预设参数的关系曲线中，全部预设参数中也可以包括预设平均淋雨率。
[0148]
在步骤s220之后，还包括：
[0149]
s260、关闭淋雨装置。
[0150]
需要说明的是，增设淋雨装置后，该模拟直流电弧去游离的试验回路可以对不同雨天情况下的直流输电线路的短路过程和重启过程进行模拟，从而还可以研究平均淋雨率对去游离时间的影响，从而扩大了该模拟直流电弧去游离的试验回路的研究价值，有利于更好的研究直流输电线路的短路过程和重启过程。
[0151]
对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。以上所述，仅是本发明的较佳实
施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。