本发明公开了一种柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法，该方法采用的试验回路由补能阀V3、试验电源S、试验电容C、试品阀V1、试品阀V2、主电抗器L1、限流电抗器L2/L3、限流电阻R、断路器CB03、直流短路支路和交流短路支路组成。试验方法如下：使试品阀处于稳态连续运行状态，通过锁相控制使试品阀电压相位超前发电机系统输出电压相位一定角度，在要求的时刻投入直流短路支路和交流短路支路，使试品在要求的时间内流过包含直流分量和交流分量的短路电流。该方法等效实际短路故障工况，实现电压源换流器阀短路电流耐受能力的考核，短路电流直流分量和交流分量灵活可调，试验容量大，试验方法简单、易控，试验不对电网产生冲击。
1.一种柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法，其特征在于，所述试验方法采用的试验回路包括补能阀V3、试验电源S、试验电容C、试品阀V1、试品阀V2、主电抗器L1、限流电抗器L2/L3、限流电阻R、断路器CB03、直流短路支路和交流短路支路；其中，试验电源S的高压端依次串联限流电抗器L2、限流电阻R、断路器CB03后与试验电容C高压端相连，且试验电容C高压端与补能阀V3的高压端相连，补能阀V3的低压端串联限流电抗器L3后与试品阀V1的高压端相连，补能阀V3的低压端串联限流电抗器L3、主电抗器L1后与试品阀V2的高压端相连；试品阀V1的高压端串联隔离开关K01和K02后与试品阀V2的高压端相连；
隔离开关K01和K02的中间联接点作为公共点，与直流短路支路和交流短路支路的高压端相连，试品阀V1的低压端、试品阀V2的低压端、直流短路支路和交流短路支路的低压端、试验电容C的低压端以及试验电源S的低压端连接后与试验回路一次接地端子相连；交流短路支路采用短路发电机系统、可调电抗器L5、断路器CB01、晶闸管阀V5以及断路器CB02依次串联构成，通过改变发电机系统、可调电抗器L5参数和晶闸管阀V5触发角来调节短路电流交流分量，模拟试品阀实际工程运行条件下的故障工况；直流短路支路包含串联的一个晶闸管阀V4以及一个可调电抗器L4，通过改变可调电抗器L4的参数来调节短路电流直流分量，模拟试品阀实际工程运行条件下的故障工况；
1)选择试品阀V1和试品阀V2中一个作为试品阀，则另一个为陪试阀；
2)启动运行试验回路，使试品阀在稳态参数下连续运行；闭合断路器CB01及CB02，启动短路发电机系统，通过锁相控制使试品阀电压相位超前短路发电机系统输出电压相位一定角度；
4)直流短路电流达到试品阀功率模块中IGBT过流保护关断值时，闭锁试品阀，并触发晶闸管阀V5，短路发电机系统通过试品阀续流二极管构成交流短路回路，产生交流短路电流分量；在要求的短路电流持续时间内，控制晶闸管阀V5的触发角，产生所要求的交流短路电流；交流短路电流分量叠加步骤3)中所述的直流短路电流分量共同施加于试品阀上，等效实际故障工况下的短路电流；
5)短路电流持续要求的时间后，闭锁晶闸管阀V5和晶闸管阀V4，短路电流自然衰减至零，试验结束。
2.根据权利要求1所述的柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法，其特征在于，短路发电机系统由短路发电机G与变压器T组成。
3.根据权利要求1所述的柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法，其特征在于，步骤1)中，通过两个隔离开关K01和K02来切换试品阀和陪试阀。
4.根据权利要求1所述的柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法，其特征在于，步骤2)中，通过锁相控制使试品阀电压相位超前短路发电机系统输出电压相位角度为0-90°。
5.根据权利要求1所述的柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法，其特征在于，步骤3)中，通过以下两种方法触发直流短路事件：方法一，在稳态运行电压下切除陪试阀，同时触发晶闸管阀V4，此时可调电抗器L4串连晶闸管阀V4、主电抗器L1串连陪试阀共同构成直流短路支路；
方法二，在稳态运行电压下触发晶闸管阀V4，此时可调电抗器L4串连晶闸管阀V4构成直流短路支路；
两种方法中，试品阀通过短路点形成正负极之间的直流短路，在试品阀IGBT过流保护关断后，直流短路电流通过主电抗器L1、可调电抗器L4和试品阀续流二极管续流。
6.根据权利要求1所述的柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法，其特征在于，使用短路发电机系统配合晶闸管阀V5作为短路电源。
7.根据权利要求1所述的柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法，其特征在于，晶闸管阀V5采用单向控制晶闸管阀或双向控制晶闸管阀两种结构。
一种柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法
技术领域：
[0001] 本发明涉及柔性高压直流输电、电力电子技术领域，具体涉及一种柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法。背景技术：
[0002] 柔性直流输电技术已处于飞速发展时期，由于柔性直流输电技术优点的突出，国内外已开始广泛建设柔性直流输电工程，模块化多电平换流器(MMC)易于实现较大的电平数目，较为容易实现背靠背的连接，十分适合于柔性直流输电的应用，电压源换流器阀作为柔性直流输电的核心设备，其性能将直接影响柔性直流输电系统的安全可靠运行。
[0003] 电气试验是考核电压源换流器阀电气性能的重要手段，短路电流试验作为电气试验的一项重要试验项目，主要考核了电压源换流器阀功率模块中续流二极管的过电流能力。提出一种容量大、参数灵活可调、简单、易控的等效短路试验方法是目前需要研究的技术问题。发明内容：
[0004] 本发明的目的在于提供一种柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法，用以满足短路电流试验的要求。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：
[0006] 一种柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法，所述试验方法采用的试验回路包括补能阀V3、试验电源S、试验电容C、试品阀V1、试品阀V2、主电抗器L1、限流电抗器L2/L3、限流电阻R、断路器CB03、直流短路支路和交流短路支路；其中，试验电源S的高压端依次串联限流电抗器L2、限流电阻R、断路器CB03后与试验电容C高压端相连，且试验电容C高压端与补能阀V3的高压端相连，补能阀V3的低压端串联限流电抗器L3后与试品阀V1的高压端相连，补能阀V3的低压端串联限流电抗器L3、主电抗器L1后与试品阀V2的高压端相连；试品阀V1的高压端串联隔离开关K01和K02后与试品阀V2的高压端相连；隔离开关K01和K02的中间联接点作为公共点，与直流短路支路和交流短路支路的高压端相连，试品阀V1的低压端、试品阀V2的低压端、直流短路支路和交流短路支路的低压端、试验电容C的低压端以及试验电源S的低压端连接后与试验回路一次接地端子相连；交流短路支路采用短路发电机系统、可调电抗器L5、断路器CB01、晶闸管阀V5以及断路器CB02依次串联构成，通过改变发电机系统、可调电抗器L5参数和晶闸管阀V5触发角来调节短路电流交流分量，模拟试品阀实际工程运行条件下的故障工况；直流短路支路包含串联的一个晶闸管阀V4以及一个可调电抗器L4，通过改变可调电抗器L4的参数来调节短路电流直流分量，模拟试品阀实际工程运行条件下的故障工况；
[0007] 所述试验方法包括下述步骤：
[0008] 1)选择试品阀V1和试品阀V2中一个作为试品阀，则另一个为陪试阀；
[0009] 2)启动运行试验回路，使试品阀在稳态参数下连续运行；闭合断路器CB01及CB02，启动短路发电机系统，通过锁相控制使试品阀电压相位超前短路发电机系统输出电压相位一定角度；
[0010] 3)触发直流短路事件，产生直流短路电流分量；
[0011] 4)直流短路电流达到试品阀功率模块中IGBT过流保护关断值时，闭锁试品阀，并触发晶闸管阀V5，短路发电机系统通过试品阀续流二极管构成交流短路回路，产生交流短路电流分量；在要求的短路电流持续时间内，控制晶闸管阀V5的触发角，产生所要求的交流短路电流；交流短路电流分量叠加步骤3)中所述的直流短路电流分量共同施加于试品阀上，等效实际故障工况下的短路电流；
[0012] 5)短路电流持续要求的时间后，闭锁晶闸管阀V5和晶闸管阀V4，短路电流自然衰减至零，试验结束。
[0013] 本发明进一步的改进在于，短路发电机系统由短路发电机G与变压器T组成。
[0014] 本发明进一步的改进在于，步骤1)中，通过两个隔离开关K01和K02来切换试品阀和陪试阀。
[0015] 本发明进一步的改进在于，步骤2)中，通过锁相控制使试品阀电压相位超前短路发电机系统输出电压相位角度为0-90°。
[0016] 本发明进一步的改进在于，步骤3)中，通过以下两种方法触发直流短路事件：
[0017] 方法一，在稳态运行电压下切除陪试阀，同时触发晶闸管阀V4，此时可调电抗器L4串连晶闸管阀V4、主电抗器L1串连陪试阀共同构成直流短路支路；
[0018] 方法二，在稳态运行电压下触发晶闸管阀V4，此时可调电抗器L4串连晶闸管阀V4构成直流短路支路；
[0019] 两种方法中，试品阀通过短路点形成正负极之间的直流短路，在试品阀IGBT过流保护关断后，直流短路电流通过主电抗器L1、可调电抗器L4和试品阀续流二极管续流。
[0020] 本发明进一步的改进在于，使用短路发电机系统配合晶闸管阀V5作为短路电源。
[0021] 本发明进一步的改进在于，晶闸管阀V5采用单向控制晶闸管阀或双向控制晶闸管阀两种结构。
[0022] 相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：
[0023] 1)本发明所述柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法能够等效实际短路工况，满足标准对电压源换流器阀短路电流试验的要求，实现电压源换流器阀短路电流耐受能力的考核。
[0024] 2)本发明所述柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法使用短路发电机系统作为交流短路电源，短路容量大，不会对电网产生冲击。
[0025] 3)本发明所述柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法巧妙利用试品阀运行电压通过直流短路支路、陪试阀产生直流短路电流，无需额外试验电源。通过控制晶闸管阀V4和晶闸管阀V5触发角，直流短路电流分量和交流短路电流分量均可灵活调节。
[0026] 4)本发明所述柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法简单、易控，可以灵活地通过投切开关来选择试品阀，提高了试验效率。附图说明：
[0027] 图1为柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验回路原理图。
[0028] 图2为柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法流程图。
[0029] 图3为柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验短路电流波形图。具体实施方式：
[0030] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0031] 如图1所示，为柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验回路原理图，该试验回路包括补能阀V3、试验电源S、试验电容C、试品阀V1、试品阀V2、主电抗器L1、限流电抗器L2/L3、限流电阻R、断路器CB03、直流短路支路和交流短路支路；其中，试验电源S的高压端依次串联限流电抗器L2、限流电阻R、断路器CB03后与试验电容C高压端相连，且试验电容C高压端与补能阀V3的高压端相连，补能阀V3的低压端串联限流电抗器L3后与试品阀V1的高压端相连，补能阀V3的低压端串联限流电抗器L3、主电抗器L1后与试品阀V2的高压端相连；试品阀V1的高压端串联隔离开关K01和K02后与试品阀V2的高压端相连；隔离开关K01和K02的中间联接点作为公共点，与直流短路支路和交流短路支路的高压端相连，试品阀V1的低压端、试品阀V2的低压端、直流短路支路和交流短路支路的低压端、试验电容C的低压端以及试验电源S的低压端连接后与试验回路一次接地端子相连；交流短路支路采用短路发电机系统(由短路发电机G与变压器T组成)、可调电抗器L5、断路器CB01、晶闸管阀V5以及断路器CB02依次串联构成，通过改变发电机系统、可调电抗器L5参数和晶闸管阀V5触发角来调节短路电流交流分量，模拟试品阀实际工程运行条件下的故障工况；直流短路支路包含串联的一个晶闸管阀V4以及一个可调电抗器L4，通过改变可调电抗器L4的参数来调节短路电流直流分量，模拟试品阀实际工程运行条件下的故障工况。
[0032] 如图2所示，为柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法流程图，该试验方法包括下述步骤：
[0033] 1)通过两个隔离开关K01和K02来选择试品阀V1或试品阀V2，其中一个作为试品阀，则另一个为陪试阀；
[0034] 2)启动运行试验回路，使试品阀在稳态参数下连续运行；闭合断路器CB01及CB02，启动短路发电机，通过锁相控制使试品阀电压相位超前短路发电机系统输出电压相位角度可调，且可调角度为0-90°；
[0035] 3)通过以下两种方法触发直流短路事件：
[0036] 方法一：在稳态运行电压下切除陪试阀，同时触发晶闸管阀V4，此时可调电抗器L4串连晶闸管阀V4、主电抗器L1串连陪试阀共同构成直流短路支路；
[0037] 方法二：在稳态运行电压下触发晶闸管阀V4，此时可调电抗器L4串连晶闸管阀V4构成直流短路支路；
[0038] 两种方法中，试品阀通过短路点形成正负极之间的直流短路，在试品阀IGBT过流保护关断后，直流短路电流通过主电抗器L1、可调电抗器L4和试品阀续流二极管续流；
[0039] 4)直流短路电流达到试品阀功率模块中IGBT过流保护关断值时，闭锁试品阀，并触发晶闸管阀V5，短路发电机系统通过试品阀续流二极管构成交流短路回路，产生交流短路电流分量(如图3所示)；在要求的短路电流持续时间内，控制晶闸管阀V5触发角对交流短路电流分量进行调节；交流短路电流分量叠加步骤3)中所述的直流短路电流分量共同施加于试品阀上，等效实际故障工况下的短路电流；
[0040] 5)短路电流持续要求的时间后，闭锁晶闸管阀V5和晶闸管阀V4，短路电流自然衰减至零，试验结束。
[0041] 试验中，通过时序控制、电抗器参数配合晶闸管阀V4和晶闸管阀V5触发角设定，直流短路电流分量和交流短路电流分量的大小和持续时间均可灵活独立调节，且试验容量由发电机短路容量决定，不会对电网产生冲击。
[0042] 特别说明上述实施例是为更好对本发明进行说明而非对其进行限制。本发明所属技术领域的技术人员参照本发明进行的修改或变更均在本发明申请的权利要求保护范围之内。
