專利名稱：有源式高壓直流開關(guān)振蕩回路狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓直流開關(guān)振蕩回路狀態(tài)評(píng)估技術(shù)，尤其涉及一種有源式高壓直流開關(guān)振蕩回路狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
從80年代末以來，我國直流輸電技術(shù)的研究取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，目前國內(nèi)已投運(yùn)的士500kV直流工程有十余條。我國計(jì)劃在2020年前投運(yùn)的直流工程將超過30 條；同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)“西電東送”戰(zhàn)略，國家正大力推進(jìn)包括士400kV、士660kV、士800kV和士 IOOOkV特高壓直流輸電工程的建設(shè)，未來直流輸電將成為我國電網(wǎng)的重要組成部分。直流開關(guān)是直流輸電工程換流站的重要設(shè)備之一，其主要作用是改變直流系統(tǒng)的運(yùn)行方式和及時(shí)清除線路中出現(xiàn)的故障。到目前為止，在高壓直流輸電系統(tǒng)中的直流開關(guān)設(shè)計(jì)所采用的方法是基于交流開關(guān)的基礎(chǔ)上，通過各種措施將通過交流開關(guān)的恒定電流轉(zhuǎn)換為有電流零點(diǎn)的變換電流。這樣利用傳統(tǒng)意義上的交流開關(guān)所設(shè)計(jì)的直流開斷方案，可以達(dá)到開斷大電流的效果?，F(xiàn)在典型的高壓直流開關(guān)有無源型直流開關(guān)和有源型直流開關(guān)兩種。當(dāng)前國內(nèi)各大換流站裝設(shè)的直流開關(guān)主要有金屬回路轉(zhuǎn)換開關(guān)(MRTB)、大地回路轉(zhuǎn)換開關(guān)(GRTS)、中性母線開關(guān)(NBS)等。電力行業(yè)為了加強(qiáng)對(duì)變電技術(shù)管理，提高電網(wǎng)運(yùn)行水平，減少事故，規(guī)范對(duì)直流電源的運(yùn)行管理，國家電網(wǎng)公司制定了《直流電源系統(tǒng)設(shè)備評(píng)析標(biāo)準(zhǔn)》等企業(yè)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。目前，在新投運(yùn)換流站交接以及已運(yùn)行站的檢修工作中，因?yàn)槿狈煽康募夹g(shù)手段和先進(jìn)的設(shè)備和裝置，對(duì)直流開關(guān)振蕩回路的檢修工作未能有效開展，給安全生產(chǎn)帶來了隱患。湖北省電力試驗(yàn)研究院提出了一種振蕩回路參數(shù)的測量方法，并已廣泛應(yīng)用到直流開關(guān)的現(xiàn)場試驗(yàn)中。這種測量方法必須是在離線的方式下進(jìn)行的，且測量工作較為繁瑣， 工作量較大。圖1為傳統(tǒng)離線式測量MRTB(金屬回路轉(zhuǎn)換開關(guān))振蕩回路參數(shù)方法的電路原理圖。現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)，先將電容C兩端電壓充到300V左右，接著斷開充電回路開關(guān)SW，并逐步閉合振蕩回路開關(guān)Sl和開斷元件S2，此時(shí)電容C通過振蕩回路放電，通過電阻分流計(jì)R 和數(shù)字存儲(chǔ)示波器SBQ完成對(duì)振蕩回路電流的記錄。上述測量方法的不足之處是1、根據(jù)試驗(yàn)電流波形計(jì)算電感L和電阻R的前提是必須知道電容器C的容抗值， 且現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)一般是使用萬用表估測電容值，這給計(jì)算的精度也帶來誤差。2、在搭建試驗(yàn)回路時(shí)，必須配置調(diào)壓器和整流器等裝置，由于整個(gè)直流斷路器是安裝在一個(gè)絕緣平臺(tái)上，因而在給電容器C充電時(shí)，需從電容器C的兩端引線下來；同時(shí)為了將電阻分流計(jì)R串接到放電回路中，必須從振蕩回路的一個(gè)連接口上拆掉一根導(dǎo)線，這種試驗(yàn)方法接線較為繁瑣，需要工作人員現(xiàn)場登高拆接導(dǎo)線；更嚴(yán)重的是，由于接入的導(dǎo)線自身的電感和電阻，會(huì)嚴(yán)重影響所計(jì)算得到的電感和電阻值的有效性和精確性。3、整個(gè)試驗(yàn)過程必須在離線的狀態(tài)下進(jìn)行，導(dǎo)致測量的波形和計(jì)算的結(jié)果都缺乏實(shí)時(shí)性，不能有效地反映直流斷路的開斷過程和運(yùn)行狀況，同時(shí)也影響了直流輸電系統(tǒng)的
可靠性及能量可利用率。到目前為止，直流開關(guān)的測量儀器都是在試驗(yàn)室和生產(chǎn)廠家進(jìn)行，其相關(guān)的測試儀器都是采用“人工干預(yù)計(jì)算”。采用設(shè)備主要是大型充電機(jī)、直流屏、蓄電池組、毫秒計(jì)和波形記錄儀等。直流斷路器與交流斷路器相比，直流斷路器所通過的電流為直流電流，沒有可直接熄滅電弧的電流零點(diǎn)。因此，現(xiàn)有應(yīng)用的直流斷路器系統(tǒng)一般是在改裝的交流斷路器上加裝包括電抗器、電容器所組成的振蕩回路，通過振蕩回路產(chǎn)生的高頻振蕩電流，實(shí)現(xiàn)斷路器斷口電流過零和電弧的熄滅，最終成功實(shí)現(xiàn)直流斷路器的開斷。因而直流斷路器的開斷能力與振蕩回路的特性息息相關(guān)，振蕩回路容抗、感抗和阻尼電阻的值直接影響到振蕩回路中振蕩電流的幅度、頻率、衰減等；一旦振蕩回路參數(shù)不能滿足設(shè)計(jì)要求或不能良好匹配就有可能使得直流斷路器開斷時(shí)所產(chǎn)生的電弧不能熄滅，導(dǎo)致斷路器開斷失敗，將對(duì)直流輸電系統(tǒng)造成嚴(yán)重的后果。所以對(duì)振蕩回路的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的評(píng)估具有極其重要的意義?，F(xiàn)行的檢修評(píng)估方案中，在換流站進(jìn)行檢修時(shí)運(yùn)用專門的儀器或者用特定的試驗(yàn)方法來分別測定直流開關(guān)振蕩回路中電阻R、電感L、電容C的具體值，進(jìn)而估計(jì)振蕩回路的狀態(tài)，還有一種直流開關(guān)離線參數(shù)測量方法需要在回路中串入分流計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)。這些方法的缺點(diǎn)是1、這些方法全部是離線的，只有在換流站進(jìn)行檢修的時(shí)候進(jìn)行，在換流站正常運(yùn)行過程中無法得知這些值，而一旦當(dāng)其中某些參數(shù)由于設(shè)備老化或者過電壓沖擊發(fā)生一些變化時(shí)，就是無法得知其變化的具體數(shù)值的。2、直流開關(guān)分離元件多，試驗(yàn)的周期很長，花費(fèi)的人力物力比較大。3、現(xiàn)有直流開關(guān)離線參數(shù)測量試驗(yàn)需要解開直流開關(guān)振蕩回路連接線。4、現(xiàn)有直流開關(guān)離線參數(shù)測量試驗(yàn)需要外加很長的延長線將分流計(jì)傳入直流開關(guān)振蕩回路中。由于振蕩回路中電感參數(shù)本身很小(幾十μΗ數(shù)量級(jí))，而增加延長線的導(dǎo)線電感也有幾十μ H電感，這樣會(huì)嚴(yán)重影響測量結(jié)果。5、現(xiàn)有直流開關(guān)離線參數(shù)測量試驗(yàn)，計(jì)算電阻R、電感L和電容C的參數(shù)是采用首先假定電容C參數(shù)不變，根據(jù)振蕩電流的頻率計(jì)算出電感L參數(shù)。其次再根據(jù)電感L參數(shù)和振蕩電流的包絡(luò)線計(jì)算出電阻參數(shù)，與現(xiàn)場實(shí)際不完全符合。6、由于跟據(jù)以上方法算出的振蕩回路R、L、C參數(shù)不準(zhǔn)確，所以得出的評(píng)估狀態(tài)也不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
由于要對(duì)振蕩回路狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，因此必須先知道振蕩回路R、L、C參數(shù)的值，又因?yàn)椴豢赡茉试S將對(duì)R、L、C這些參數(shù)進(jìn)行直接測量的裝置長期掛網(wǎng)運(yùn)行，所以必須采用其他的測量方法來間接地求取R、L、C的值，進(jìn)而評(píng)估振蕩回路的狀態(tài)。本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種有源式高壓直流開關(guān)振蕩回路狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)及其方法。本方法只需要知道電阻R、電感L、電容C以及振蕩回路的最大燃弧時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間，即可評(píng)估出振蕩回路的狀態(tài)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
一、有源式高壓直流開關(guān)振蕩回路狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng))本系統(tǒng)以PAC為核心，以霍爾電流傳感器作為采集設(shè)備，以GPRS作為通信手段，以太陽能電池板、蓄電池以及直流電壓轉(zhuǎn)化器作為裝置的工作電源，通過GPRS無線傳輸將采集到的信號(hào)傳輸?shù)胶笈_(tái)PC機(jī)上存儲(chǔ)起來，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)有源式高壓直流開關(guān)振蕩回路電流的在線監(jiān)測。系統(tǒng)的前置包括信號(hào)的采集部分和傳輸部分，采集部分由霍爾傳感器和PAC采集卡組成，數(shù)據(jù)傳輸部分由GPRS完成，數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)之后，經(jīng)過遺傳算法計(jì)算出R、L、C值。具體地說，本系統(tǒng)包括PAC、傳感器、GPRS模塊、太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池、直流電壓轉(zhuǎn)化器和后臺(tái)PC機(jī)；分別與太陽能電池板和蓄電池連接的太陽能控制器又與直流電壓轉(zhuǎn)化器連接，構(gòu)成供電電源；直流電壓轉(zhuǎn)化器分別與PAC、傳感器和GPRS模塊連接，實(shí)現(xiàn)供電；傳感器、PAC、GPRS模塊和后臺(tái)PC機(jī)依次連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理。本發(fā)明的測量原理與傳統(tǒng)離線式的相比較，本發(fā)明不采用電阻分流計(jì)和示波器完成對(duì)振蕩回路電流的記錄，而是采用更加精確的PAC和霍爾電流傳感器來采集振蕩回路的電流，并通過GPRS 無線傳輸技術(shù)將采集到的電流信號(hào)傳輸?shù)胶笈_(tái)PC機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)了高壓直流開關(guān)振蕩回路狀態(tài)評(píng)估。二、有源式高壓直流開關(guān)振蕩回路狀態(tài)評(píng)估方法(簡稱方法)通過可編程自動(dòng)化控制器PAC和霍爾電流傳感器采集振蕩回路的電流，并通過 GPRS無線傳輸模塊將采集到的電流信號(hào)傳輸?shù)胶笈_(tái)PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)高壓直流開關(guān)振蕩回路電流的在線檢測；再以后臺(tái)PC機(jī)為工作平臺(tái)進(jìn)行編程來來評(píng)估振蕩回路的狀態(tài)，包括以下步驟①確定振蕩回路的最大燃弧時(shí)間Tm最大燃弧時(shí)間Tm由高壓直流開關(guān)的技術(shù)文件給出；②確定振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間Tw高壓直流開關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間Tw即直流開關(guān)振蕩回路在標(biāo)準(zhǔn)電阻、電感以及電容下的燃弧時(shí)間，通過實(shí)驗(yàn)以及仿真得到；③評(píng)估振蕩回路的狀態(tài)a、建立燃弧時(shí)間表；b、得出當(dāng)前R、L、C下的燃弧時(shí)間T;C、采取降半梯形函數(shù)這一模糊隸屬度函數(shù)組成的模糊系統(tǒng)來評(píng)價(jià)振蕩回路當(dāng)前的狀態(tài)。上述步驟中，除步驟③外，其它步驟均為常用步驟。其中，模糊理論的原理是模糊系統(tǒng)概念是由Zadeh首次引入的(1973年)。在這一方法中，不確定事件是由模糊度(也稱之為關(guān)聯(lián)函數(shù)、可能性函數(shù)或隸屬度函數(shù))來描述的。簡言之，如果A是一個(gè)模糊概念(或不確定事件)，而且是全集E的子集，則A可描述為A = {x IuA(χ)}
其中X e E為A的取值；uA(x)為χ對(duì)A的隸屬度。模糊隸屬度是一個(gè)單調(diào)函數(shù)，0彡Ua(X)彡1，且“0”意指確定的“no”，而“1”隱含確定的“yes”。圖4說明了模糊分類的概念。與普通分類概念相比較，常易混淆的問題是模糊隸屬度與概率有何不同點(diǎn)。模糊隸屬度表示事件的不精確性(如χ如何接近于A)，而概率描述的是χ事件出現(xiàn)的頻率(如χ出現(xiàn)可能性大小)。許多專著系統(tǒng)地討論了模糊系統(tǒng)。目前已開發(fā)了許多基于模糊系統(tǒng)的識(shí)別算法，這些方法包括C-均值方法和模糊線性方程法寸。模糊系統(tǒng)是用精確的數(shù)學(xué)方法處理過去無法用經(jīng)典數(shù)學(xué)描述的模糊事物，在設(shè)備的狀態(tài)評(píng)估技術(shù)中，作為實(shí)現(xiàn)不精確推理和模糊性決策的重要工具，它有助于提高評(píng)估準(zhǔn)確性。選擇降半梯形函數(shù)的原因是因?yàn)槿蓟r(shí)間是表征斷路器性能的重要參數(shù)，燃弧時(shí)間的長短直接影響了電流的能否開斷，燃弧時(shí)間越長，電弧能量越大，使觸頭、滅弧室有更大的燒損，產(chǎn)生開斷的機(jī)會(huì)就越小，當(dāng)超過最大燃弧時(shí)間以后，就表示不能開斷了。本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、可以隨時(shí)在線測量直開關(guān)振蕩回路中的R、L、C參數(shù)，能保障振蕩回路產(chǎn)生的電流波形保持穩(wěn)定，保證了直流輸電系統(tǒng)的長期可靠運(yùn)行以及整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定；2、大量減少對(duì)直流開關(guān)分離元件參數(shù)測量的工作量。3、由于振蕩回路R、L、C參數(shù)不可能一直保持不變，對(duì)應(yīng)振蕩回路的狀態(tài)也在變化，可以根據(jù)本發(fā)明實(shí)時(shí)的判斷出振蕩回路的狀態(tài)，從而能有針對(duì)性的進(jìn)行檢修，減少檢修和維護(hù)工作量，降低維修費(fèi)用，保證電網(wǎng)和設(shè)備安全，提高高壓直流輸電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)型。4、當(dāng)系統(tǒng)顯示振蕩回路的狀態(tài)為故障或者開關(guān)出現(xiàn)無法切斷直流電流的情況時(shí)， 可以通過錄波系統(tǒng)監(jiān)測到的電壓電流波形進(jìn)行計(jì)算，找出R、L、C的參數(shù)變化情況，以便現(xiàn)場人員迅速查找出故障，并安排應(yīng)對(duì)措施，展開排查。


圖1是直流開關(guān)的振蕩回路基本原理圖；圖2是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是振蕩回路狀態(tài)評(píng)估流程圖；圖4是模糊分類圖；圖5是由高壓直流開關(guān)的技術(shù)文件給出的最大燃弧時(shí)間Tm查找圖；圖6是由高壓直流開關(guān)的技術(shù)文件給出的標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間Tw查找圖；圖7是通過仿真得到的標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間Tw查找圖；圖8為燃弧時(shí)間表。圖中I-PAC ；2-傳感器；3-GPRS 模塊；4-太陽能電池板； 5-太陽能控制器； 6-蓄電池；7-直流電壓轉(zhuǎn)化器；8-后臺(tái)PC機(jī)。
C-電容；SW-充電回路開關(guān)； Sl-振蕩回路開關(guān)；S2-開斷元件；R-電阻分流計(jì)；SBQ-數(shù)字存儲(chǔ)示波器；E-電源。英譯漢1、GPRS (General Packet Radio Service)-通用分組無線服務(wù)技術(shù)，它是全球通移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。2、PAC-可編程自動(dòng)化控制器。3、MRTB-金屬回路轉(zhuǎn)換開關(guān)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式就是將電流傳感器上測到的信號(hào)通過GPRS無線傳輸技術(shù)傳到工控機(jī)上，然后在工控機(jī)上對(duì)振蕩回路的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，最終得到振蕩回路的狀態(tài)。一、系統(tǒng)1、總體前置系統(tǒng)包括信號(hào)的采集部分和傳輸部分，采集部分由霍爾傳感器和PAC采集卡組成，數(shù)據(jù)傳輸部分由GPRS完成，數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)之后，在工控機(jī)上評(píng)估振蕩回路的狀態(tài)。如圖2，本系統(tǒng)包括PAC1、傳感器2、GPRS模塊3、太陽能電池板4、太陽能控制器5、 蓄電池6、直流電壓轉(zhuǎn)化器7和后臺(tái)PC機(jī)8 ；分別與太陽能電池板4和蓄電池6連接的太陽能控制器5又與直流電壓轉(zhuǎn)化器7 連接；直流電壓轉(zhuǎn)化器7分別與PAC1、傳感器2和GPRS模塊3連接；傳感器2、PACl、GPRS模塊3和后臺(tái)PC機(jī)8依次連接。本系統(tǒng)的應(yīng)用是將傳感器2的輸入端和振蕩回路的電流輸出端連接。2、功能塊DPACl所述PACl 選用德國 Beckhoff CX1020 型 PC 機(jī)。CX1020可以將總線端子和EtherCAT端子直接連接。CX1020配備有16Hz的 Intel Celeron M CPU。它是一個(gè)節(jié)省功耗的設(shè)備，能夠在極低的內(nèi)核電壓下進(jìn)行工作， 其熱功耗只有7WTDP (熱設(shè)計(jì)功耗)。這樣一來，CX1020嵌入式PC的設(shè)計(jì)非常緊湊，也不需要使用風(fēng)扇。CX1020標(biāo)配的基本CPU模塊帶有兩個(gè)RJ45插口和一個(gè)集成的三端口交換機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)橛辛诉@種設(shè)備，所以無需使用另外的交換機(jī)即可方便地對(duì)線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行配置。這樣只需要CX1020就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和GPRS無線傳輸?shù)陌l(fā)送控制。2)傳感器2所述傳感器2選用大容量的霍爾電流傳感器(HDC10000HA)作為測量設(shè)備。HDC10000HA系列霍爾電流傳感器是應(yīng)用霍爾效應(yīng)原理的新一代電流傳感器，能在電隔離條件下測量直流、交流、脈沖以及各種不規(guī)則波形的電流。3) GPRS 模塊 3所述GPRS模塊3選用深圳宏電公司生產(chǎn)的一種可接收并傳輸數(shù)據(jù)的模塊，其原理是利用GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，本裝置選用多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。
4)太陽能電池板4所述太陽能電池板4選用2塊功率為80W的太陽能板并聯(lián)運(yùn)行。5)太陽能控制器5所述太陽能控制器5是一種控制太陽能電池板充電狀態(tài)的模塊，并對(duì)蓄電池起充電保護(hù)和過放電保護(hù)的作用。6)蓄電池6所述蓄電池6選用2塊電壓12V、容量40AH的鉛酸蓄電池并聯(lián)而成。7)直流電壓轉(zhuǎn)化器7所述直流電壓轉(zhuǎn)化器7是一種能將直流電壓轉(zhuǎn)化成不同大小直流電壓等級(jí)的模塊。太陽能電池板4、太陽能控制器5、蓄電池6和直流電壓轉(zhuǎn)化器7構(gòu)成供電電源，通過蓄電池6提供的12V電壓，經(jīng)3個(gè)直流電壓變換器7之后，一個(gè)輸出24V給PACl供電，另一個(gè)輸出士 15V給傳感器2供電，再一個(gè)輸出12V給GPRS模塊3供電，這樣各個(gè)設(shè)備都能在額定電壓下正常工作并且不影響周圍的高壓電器設(shè)備。8)后臺(tái) PC 機(jī) 8所述后臺(tái)PC機(jī)8是一種在后臺(tái)用于接收GPRS模塊3發(fā)送數(shù)據(jù)的工控機(jī)，其除了可以接收數(shù)據(jù)以外，還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，從而得出高壓直流開關(guān)振蕩回路各參數(shù)的值。3、現(xiàn)場試驗(yàn)以葛-上直流輸電工程葛洲壩換流站現(xiàn)場進(jìn)行大量的高壓直流開關(guān)振蕩回路參數(shù)測試試驗(yàn)為例，如圖2，其中振蕩電流信號(hào)使用霍爾電流傳感器(50A 3. 5V)測量，測量到的信號(hào)通過GPRS無線傳輸?shù)竭h(yuǎn)方的工控機(jī)上，電容器兩端電壓信號(hào)使用數(shù)字示波器記錄。二、方法如圖3，為利用模糊理論評(píng)估振蕩回路狀態(tài)的流程圖。1、關(guān)于步驟①10為了確定葛洲壩換流站現(xiàn)場MRTB的最大燃弧時(shí)間Tm 10，我們?nèi)チ宋靼哺邏弘娖餮芯克{(diào)研了 MRTB的出廠驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)，從技術(shù)人員以及國網(wǎng)公司的招標(biāo)文件上得知葛洲壩換流站MRTB的最大燃弧時(shí)間Tm為25ms，如圖5所示2、關(guān)于步驟②20高壓直流開關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間Tw即是斷路器振蕩回路在標(biāo)準(zhǔn)電阻、電感以及電容下的燃弧時(shí)間，可以通過實(shí)驗(yàn)以及仿真得到。MRTB出廠實(shí)驗(yàn)的波形以及數(shù)據(jù)如圖6所示其中20為燃弧時(shí)間，單位為毫秒。葛洲壩換流站MRTB仿真的波形如圖7 通過MRTB出廠實(shí)驗(yàn)以及仿真的結(jié)果表明，選取MRTB振蕩回路在標(biāo)準(zhǔn)電感、電容以及電阻下的燃弧時(shí)間即20ms為標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間Tw。3、關(guān)于步驟③30在確定了振蕩回路的最大燃弧時(shí)間Tm 10以及標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間Tw 20后，為了評(píng)價(jià)振蕩回路的狀態(tài)，分以下幾個(gè)步驟完成步驟一，建立燃弧時(shí)間表31 ；
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燃弧時(shí)間表通過MATLAB仿真得到，在MATLAB里面代入不同的電阻、電感以及電容，然后分別得到不同的燃弧時(shí)間，燃弧時(shí)間表如圖8所示。圖中F表示仿真中電流開斷不了的情況。步驟二，得出當(dāng)前R、L、C下的燃弧時(shí)間T 32;將工控機(jī)接受到的數(shù)據(jù)經(jīng)編程算出振蕩回路參數(shù)之后，調(diào)用燃弧時(shí)間表，找出此參數(shù)下的燃弧時(shí)間T，如本次實(shí)驗(yàn)算出振蕩回路參數(shù)為L = 64uH, C = 38uF, R = 0. 05 Ω , 在燃弧時(shí)間表中找出對(duì)應(yīng)的燃弧時(shí)間T為21. 5ms。步驟三，采取降半梯形函數(shù)這一模糊隸屬度函數(shù)組成的模糊系統(tǒng)來評(píng)價(jià)振蕩回路當(dāng)前的狀態(tài)33。在得出當(dāng)前R、L、C下的燃弧時(shí)間T后，經(jīng)過量化處理，得出 1，T<=rw Ι-Τ V =
T<T<=
Τγη Tw
M>Tm。
V是一個(gè)取值為(0-1)的區(qū)間，實(shí)際中常用定性的方法將MRTB振蕩回路的健康狀態(tài)劃分為若干等級(jí)。根據(jù)長期研究的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，本發(fā)明將MRTB振蕩回路的健康狀態(tài)劃分為4個(gè)等級(jí)，并建立健康值定量指標(biāo)與MRTB振蕩回路健康狀態(tài)定性評(píng)價(jià)等級(jí)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表1所示表IMRTB振蕩回路健康狀態(tài)V
V取值范圍運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)描述0-0. 2故障已出現(xiàn)嚴(yán)重故障，不能開端，應(yīng)立即檢修0. 2-0. 4注意開斷已出現(xiàn)異常，應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)檢修0. 4-0. 8一般運(yùn)行狀態(tài)一般，可以長期運(yùn)行0. 8-1良好運(yùn)行狀態(tài)良好，應(yīng)該保持 因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的燃弧時(shí)間T為21. 5ms，T的值在標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間Tw以及最大燃弧時(shí)間Tm之間，所以算出V的值為0. 7，根據(jù)表1可知，振蕩回路對(duì)應(yīng)于一般狀態(tài)。
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權(quán)利要求
1.一種有源式高壓直流開關(guān)振蕩回路狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于包括PAC (1)、傳感器(2)、GPRS模塊(3)、太陽能電池板(4)、太陽能控制器(5)、蓄電池(6)、直流電壓轉(zhuǎn)化器(7)和后臺(tái)PC機(jī)(8)；分別與太陽能電池板(4)和蓄電池(6)連接的太陽能控制器(5)又與直流電壓轉(zhuǎn)化器(7)連接，構(gòu)成供電電源；直流電壓轉(zhuǎn)化器(7 )分別與PAC (1)、傳感器(2 )和GPRS模塊(3 )連接，實(shí)現(xiàn)供電； 傳感器(2 )、PAC (1)、GPRS模塊(3 )和后臺(tái)PC機(jī)(8 )依次連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估系統(tǒng)，其特征是 所述 PAC (1)是 Beckhof f CX1020。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估系統(tǒng)，其特征是 所述傳感器(2)是霍爾電流傳感器。
4.按權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的有源式高壓直流開關(guān)振蕩回路在線評(píng)估方法，其特征在于通過可編程自動(dòng)化控制器PAC和霍爾電流傳感器采集振蕩回路的電流，并通過GPRS無線傳輸模塊將采集到的電流信號(hào)傳輸?shù)胶笈_(tái)PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)高壓直流開關(guān)振蕩回路電流的在線檢測；再以后臺(tái)PC機(jī)為工作平臺(tái)進(jìn)行編程來來評(píng)估振蕩回路的狀態(tài)，包括以下步驟①確定振蕩回路的最大燃弧時(shí)間Tm(10) 最大燃弧時(shí)間Tm由高壓直流開關(guān)的技術(shù)文件給出；②確定振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間Tw(20)高壓直流開關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間Tw即直流開關(guān)振蕩回路在標(biāo)準(zhǔn)電阻、電感以及電容下的燃弧時(shí)間，通過實(shí)驗(yàn)以及仿真得到；③評(píng)估振蕩回路的狀態(tài)(30)a、建立燃弧時(shí)間表(31)；b、得出當(dāng)前R、L、C下的燃弧時(shí)間T(32)；c、采取降半梯形函數(shù)這一模糊隸屬度函數(shù)組成的模糊系統(tǒng)來評(píng)價(jià)振蕩回路當(dāng)前的狀態(tài)(33)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有源式高壓直流開關(guān)振蕩回路狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)及其方法，涉及一種高壓直流開關(guān)振蕩回路狀態(tài)評(píng)估技術(shù)。本方法通過可編程自動(dòng)化控制器PAC和霍爾電流傳感器采集振蕩回路的電流，并通過GPRS無線傳輸模塊將采集到的電流信號(hào)傳輸?shù)胶笈_(tái)PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)高壓直流開關(guān)振蕩回路電流的在線檢測；再以后臺(tái)PC機(jī)為工作平臺(tái)進(jìn)行編程來來評(píng)估振蕩回路的狀態(tài)，包括以下步驟確定振蕩回路的最大燃弧時(shí)間Tm；確定振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)燃弧時(shí)間Tw；評(píng)估振蕩回路的狀態(tài)。本發(fā)明可以隨時(shí)評(píng)估直流開關(guān)振蕩回路中的狀態(tài)，能保障振蕩回路產(chǎn)生的電流波形保持穩(wěn)定，保證了直流輸電系統(tǒng)的長期可靠運(yùn)行以及整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G01R31/327GK102156260SQ20111006501
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者寧濤, 李士杰, 王俊, 王雄, 蔡超, 袁佳歆, 金濤, 陳偉, 陳雋 申請人:湖北省電力公司電力試驗(yàn)研究院