高压直流输电系统的测试系统论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种高压直流输电系统的测试系统，其中，高频信号生成电路、可变电阻器及信号检测电路分别与双绞线通信线路的测试点连接，信号检测电路与信号显示电路及控制器连接；高频信号生成电路用于输出高频检测信号至电力系统的双绞线通信线路的各测试点；双绞线通信线路与可变电阻器等效为RC滤波器；信号检测电路用于接收双绞线通信线路的各测试点输出的衰减后的高频反馈信号，并在高频反馈信号的幅值达到预设阈值时触发控制器记录可变电阻器对应各检测点的电阻值；控制器，用于根据各检测点的电阻值确定双绞线通信线路的断点位置。本实用新型高压直流输电系统的测试系统能测试双绞线通信线路的断点位置。

主设计要求

1.一种高压直流输电系统的测试系统，所述高压直流输电系统包括高压送出端换流站、受电端换流站以及连接所述高压送出端换流站与受电端换流站的双绞线通信线路；其特征在于，所述测试系统包括：控制器、高频信号生成电路、可变电阻器、信号检测电路以及电源；所述高频信号生成电路、可变电阻器及信号检测电路分别与所述双绞线通信线路的测试点连接，所述信号检测电路与信号显示电路及所述控制器连接，所述电源与所述控制器、高频信号生成电路、可变电阻器以及信号检测电路分别连接；所述高频信号生成电路用于输出高频检测信号至电力系统的双绞线通信线路的各测试点；所述双绞线通信线路与所述可变电阻器等效为RC滤波器；所述信号检测电路用于接收所述双绞线通信线路的各测试点输出的衰减后的高频反馈信号，并在所述高频反馈信号的幅值达到预设阈值时触发所述控制器记录可变电阻器对应各检测点的电阻值；所述控制器，用于根据各检测点的电阻值确定所述双绞线通信线路的断点位置。

设计方案

所述高频信号生成电路用于输出高频检测信号至电力系统的双绞线通信线路的各测试点；

所述双绞线通信线路与所述可变电阻器等效为RC滤波器；

所述信号检测电路用于接收所述双绞线通信线路的各测试点输出的衰减后的高频反馈信号，并在所述高频反馈信号的幅值达到预设阈值时触发所述控制器记录可变电阻器对应各检测点的电阻值；

所述控制器，用于根据各检测点的电阻值确定所述双绞线通信线路的断点位置。

2.如权利要求1所述的高压直流输电系统的测试系统，其特征在于，还包括：

RTDS系统，用于模拟所述测试系统；

RTDS信号匹配装置，用于与所述RTDS系统以及所述双绞线通信线路的测试点连接。

3.如权利要求1或2所述的高压直流输电系统的测试系统，其特征在于，还包括：

信号显示电路，与所述信号检测电路连接，并在所述高频反馈信号的幅值达到预设阈值时进行可视化显示。

4.如权利要求3所述的高压直流输电系统的测试系统，其特征在于，所述可变电阻器包括多个通过开关连接的电阻，所述控制器通过控制与各电阻连接的开关，控制所述可变电阻器的阻值。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及高压直流输电领域，特别涉及一种高压直流输电系统的测试系统。

背景技术

在电力系统的实际运行中，实际测试输电线路参数，用于电力系统继电保护装置的整定计算等方面，可以提高继电保护装置整定计算的准确性；在故障发生后，利用故障测距等装置，更迅速、准确地找到线路故障点，从而可大大提高电网的安全稳定水平。

±800kV特高压直流输电线路测试验端为800kV送出端换流站，对侧端为800kV受电端换流站。试验前，确认800kV试验端、对侧端直流极线隔离开关在分闸位置，直流极线隔离开关双侧接地开关在合上位置，金属回路隔离开关在分闸位置，其单侧接地开关在合上位置。±800kV直流输电工程线路总长度超过1000km。导线采用6×JL1\/G3A-1250\/70和6×JL1\/G2A-1250\/100钢芯铝绞线。普通地线1根采用LBGJ-150-20AC铝包钢绞线，另1根采用OPGW-150光缆。

如何提供一种对于高压直流输电系统故障点进行自动测试的系统成为一个亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提供一种高压直流输电系统的测试系统，以实现对高压直流输电系统的故障点进行自动化测试。

具体而言，本实用新型提供一种高压直流输电系统的测试系统，其中所述高压直流输电系统包括高压送出端换流站、受电端换流站以及连接所述高压送出端换流站与受电端换流站的双绞线通信线路；所述测试系统包括：控制器、高频信号生成电路、可变电阻器、信号检测电路以及电源；所述高频信号生成电路、可变电阻器及信号检测电路分别与所述双绞线通信线路的测试点连接，所述信号检测电路与所述信号显示电路及所述控制器连接，所述电源与所述控制器、高频信号生成电路、可变电阻器以及信号检测电路分别连接；

所述高频信号生成电路用于输出高频检测信号至所述电力系统的双绞线通信线路的各测试点；

所述双绞线通信线路与所述可变电阻器等效为RC滤波器；

所述控制器，用于根据各检测点的电阻值确定所述双绞线通信线路的断点位置。

进一步地，所述的高压直流输电系统的测试系统还包括：

RTDS系统，用于模拟所述测试系统；

RTDS信号匹配装置，用于与所述RTDS系统以及所述双绞线通信线路的测试点连接。

进一步地，所述的高压直流输电系统的测试系统还包括：

信号显示电路，与所述信号检测电路连接，并在所述高频反馈信号的幅值达到预设阈值时进行可视化显示。

进一步地，所述可变电阻器包括多个通过开关连接的电阻，所述控制器通过控制与各电阻连接的开关，控制所述可变电阻器的阻值。

本实用新型的高压直流输电系统的测试系统利用双绞线通信电路的电容特性，结合RC高通滤波器的幅频特性，实现通信线路的断线位置检测，整个测试电路结构简单，性能可靠。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且与描述一起用于解释本实用新型的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种高压直流输电系统的测试系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种高压直流输电系统的测试系统对直流电阻第一测试接线图；

图3为本实用新型实施例提供的一种高压直流输电系统的测试系统对直流电阻第二测试接线图；

图4为本实用新型实施例提供的一种高压直流输电系统的测试系统对直流电阻第三测试接线图；

图5为本实用新型实施例提供的一种高压直流输电系统的测试系统对正序短路测试接线图；

图6为本实用新型实施例提供的一种高压直流输电系统的测试系统对正序开路测试接线图

图7为本实用新型实施例提供的一种高压直流输电系统的测试系统对零序短路阻抗测量接线图；

图8为本实用新型实施例提供的一种高压直流输电系统的测试系统对零序开路阻抗测量接线图；

图9为本实用新型实施例提供的一种高压直流输电系统的测试系统对频率特性正序短路阻抗测量接线图。

图10为本实用新型实施例提供的一种高压直流输电系统的测试系统对频率特性正序开路阻抗测量接线图。

图11为本实用新型实施例提供的一种高压直流输电系统的测试系统对频率特性零序短路阻抗测量接线图；

图12为本实用新型实施例提供的一种高压直流输电系统的测试系统对频率特性零序开路阻抗测量接线图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一

如图1所示，一种高压直流输电系统的测试系统包括：高压送出端换流站、受电端换流站以及连接所述高压送出端换流站与受电端换流站的双绞线通信线路；所述测试系统包括：控制器、高频信号生成电路、可变电阻器、信号检测电路以及电源；所述高频信号生成电路、可变电阻器及信号检测电路分别与所述双绞线通信线路的测试点连接，所述信号检测电路与所述信号显示电路及所述控制器连接，所述电源与所述控制器、高频信号生成电路、可变电阻器以及信号检测电路分别连接；所述高频信号生成电路用于输出高频检测信号至所述电力系统的双绞线通信线路的各测试点；所述双绞线通信线路与所述可变电阻器等效为RC滤波器；所述信号检测电路用于接收所述双绞线通信线路的各测试点输出的衰减后的高频反馈信号，并在所述高频反馈信号的幅值达到预设阈值时触发所述控制器记录可变电阻器对应各检测点的电阻值；所述控制器，用于根据各检测点的电阻值确定所述双绞线通信线路的断点位置。

本方案的思想在于：对于双绞线通信线路的任意两根芯线可以看成是平板电容器的两个极板，两根芯线间的电容和电缆芯线的长度有关，成正比关系，也就是说电缆芯线的长度越长，两根芯线间的电容容值越大。而根据RC高通滤波器的特性，经过RC高通滤波器衰减后的高频信号的幅值到达相同值，RC高通滤波器中电阻阻值R的比值，就对应通信线路断线位置在整个通信线缆长度中的比值。

上述方案的测试过程简述如下：检测断线位置的基本步骤为：测试系统与测试点连接，调整可变电阻器的阻值，以改变高通滤波器的R值，当高通滤波器的幅频特性达到预设的电压阈值时，信号检测电路检测到该状态，信号显示电路可以进行显示。此时记录可变电阻器的阻值与实现测定的整条通信线缆的阻值对比。或使用相同方法，在通信线路的另一测试点进行测试，并记录可变电阻器的阻值。两个阻值的比值即对应测试点与断点之间线缆长度的比值，进而可以推断出断点的位置。

优选地，高压直流输电系统的测试系统还包括：RTDS系统，用于模拟所述测试系统；

RTDS信号匹配装置，用于与所述RTDS系统以及所述双绞线通信线路的测试点连接。

优选地，高压直流输电系统的测试系统还包括：信号显示电路，与所述信号检测电路连接，并在所述高频反馈信号的幅值达到预设阈值时进行可视化显示。

优选地，所述可变电阻器包括多个通过开关连接的电阻，所述控制器通过控制与各电阻连接的开关，控制所述可变电阻器的阻值。

具体操作时：还可以通过RTDS系统进行仿真模拟，以测试高压直流输电系统的以下性能，比如：

(1)直流电阻测试

(2)电容测试

(3)工频参数测试

(4)阻抗频率特性测试

具体地，如图2所示，在RTDS系统中模拟正极性线路试验端、对侧端线路直流极线隔离开关的线路侧接地开关处于合闸位置，负极性线路试验端、对侧端线路直流极线隔离开关的线路侧接地开关在断开位置，测试电源断开。将正极性线路引下线经测试仪接入直流电源，拉开线路试验端直流极线隔离开关的线路侧接地开关，测试线路正极性对地直流电阻，RTDS系统中模拟试验接线如图2所示。测试完正极性线路的对地电阻后，断开线路两端接地开关，合上负极性线路两端接地开关，依照线路正极性线路对地电阻的方法测试负极性线路直流电阻。

如图3所示，在RTDS系统中模拟合上正、负极线路对侧端直流极线隔离开关的线路侧接地开关，试验端线路直流极线隔离开关的接地开关在断开位置，正、负极线路加直流试验电源测试双极性运行线路直流电阻，RTDS系统中模拟试验接线如图3所示。

如图4所示，在RTDS系统中模拟正、负极性线路试验端、对侧端线路直流极线隔离开关的线路侧接地开关处在合闸位置，测试电源断开。将正、负极性线路引下线经测试仪接入直流电源，拉开试验端线路接地开关，测试线路正极性对地直流电阻，试验接线如图4所示。

在47.5Hz和52.5Hz下分别测量正序开路阻抗和正序短路阻抗，测试采用的测试电源相位差为180°，输出电压幅值相同(不平衡度小于5％)。在RTDS系统中模拟图5和图6的接线图。计算正序短路阻抗Z_{ZD<\/sub>和正序开路阻抗Z_ZK<\/sub>：}

考虑到长线效应的影响，通过正序短路阻抗Z_{ZD<\/sub>和正序开路阻抗Z_{ZK<\/sub>的测量，根据长线分布参数校正模型，联立求解测量频点下的正序电阻、正序电感和正序电容，然后取平均值得到工频下的参数。}}

将测量对端两极短接接地，根据图7接线，在47.5Hz和52.5Hz下分别测量零序短路阻抗Z_{LD<\/sub>；将测量对端两极悬空，根据图8接线，在47.5Hz和52.5Hz下分别测量零序开路阻抗Z_LK<\/sub>。}

计算零序短路阻抗Z_{LD<\/sub>和零序开路阻抗Z_LK<\/sub>：}

考虑到长线效应的影响，通过零序短路阻抗Z_{LD<\/sub>和零序开路阻抗Z_{LK<\/sub>的测量，根据长线分布参数校正模型，联立求解测量频点下的零序电阻、零序电感和零序电容，然后取平均值得到工频下的参数。}}

在30Hz～2.5kHz下分别测量正序开路阻抗和正序短路阻抗，根据图9和图10接线，测试中两相电源相位差为180°，输出电压幅值相同(不平衡度小于5％)。

正序短路阻抗计算和正序开路阻抗计算方式与工频下相同。

考虑到长线效应的影响，通过正序短路阻抗Z_{ZD<\/sub>和正序开路阻抗Z_{ZK<\/sub>的测量，根据长线分布参数校正模型，联立求解各个测量频点下的正序电阻、正序电感，绘制相应的频率特性曲线，并作曲线拟合处理。}}

测量零序电阻和零序电感的频率特性。在30Hz～2.5kHz下分别测量零序开路阻抗和零序短路阻抗，根据图11和图12接线。

零序短路阻抗和零序开路阻抗计算方式与工频下相同。

考虑到长线效应的影响，通过零序短路阻抗Z_{LD<\/sub>和零序开路阻抗Z_{LK<\/sub>的测量，根据长线分布参数校正模型，联立求解各个测量频点下的零序电阻、零序电感，绘制相应的频率特性曲线，并作曲线拟合处理。}}

本实施例利用双绞线通信电路的电容特性，结合RC高通滤波器的幅频特性，实现通信线路的断线位置检测，整个测试电路结构简单，性能可靠。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例的全部或者部分步骤\/单元\/模块可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述实施例各单元中对应的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光碟等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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