[发明专利]一种故障电流限制器响应时间的测定装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统的测量领域，且特别涉及一种故障电流限制器响应时间的测定装置及方法。

背景技术

串联谐振型故障电流限制器是采用基于晶闸管保护电容器的快速串联电抗器接入设备。其特点是：在线路正常运行时，电抗器和电容器形成谐振关系，对系统运行部产生任何影响。而在系统发生故障时，快速响应，可在1毫秒左右的时间里，将电容器短接，对外呈现纯电抗特性，限制系统的短路电流。

请参考图1，图1为故障电流限制器的结构示意图。从图1中可以看到，故障电流限制器(FCL)主要组件及功能如下：(1)限流电抗器32(FL)，在短路期间起到限流作用；(2)电容器组(C1、C2、C3、C4)，在正常工作条件下补偿短路限流器感抗；系统短路期间被快速旁路。(3)晶闸管阀40，这是旁路电容器的首要措施。当发生短路故障后会快速导通，旁路掉电容器组，使电抗器起到限流作用。(4)可控火花间隙37(GAP)，是电容器组的过电压保护装置。短路故障下，如果晶闸管导通失败电容器组电压迅速上升到危及电容器安全的水平，则火花间隙便能够迅速动作。(5)旁路机械开关39(BCB)，在几十毫秒内实现电容器的可靠短接，也为电容器组投入、退出操作提供手段。(6)金属氧化物变阻器36(MOV)，是电容器组过电压保护的必要措施之一。(7)阻尼回路38(DL、DR、DG)，限制并阻尼放电电流，确保电容器组、晶闸管阀、火花间隙、旁路断路器的安全运行。(8)旁路刀闸34(MBS)及第一隔离刀闸33(DS1)、第二隔离刀闸35(DS2)，为系统操作及检修提供手段。

正常运行时，限流电抗器和电容器组(C1，C2，C3，C4)形成串联谐振，对系统运行没有影响。当系统发生故障，流过谐振回路的电流超过设定值(线路过电流保护动作)，或电流超过一定值且电流上升速率大于设定值时(线路电流斜率保护动作)，FCL控制保护系统判断为系统发生故障，发出命令触发晶闸管导通，同时发出命令触发火花间隙(GAP)以及合上旁路断路器(BCB)。其后果即是将电容器组短路，FCL对外呈现纯电抗特性，起到限制电流的作用。

根据设计要求，晶闸管阀导通时间小于1.5毫秒，GAP时间略长，在2毫秒左右，旁路断路器时间小于30毫秒。其时间配合是：一般情况下要求晶闸管首先动作，其动作速度快，但是不能长时间承受大电流，晶闸管触发后30毫秒内旁路断路器合上，电流从断路器被旁路。晶闸管由正反两个反并联的阀元件组成，保证在电流正向及反向情况下都能提供导通通道。GAP由可控和不可控两个间隙串联而成，GAP接受控制系统信号，经过一个脉冲变压器主动将可控间隙击穿，造成整个GAP击穿电压下降，带动主间隙击穿，完成GAP可控击穿的功能。GAP击穿要求两端有一定电压，因此如果晶闸管导通(或旁路断路器合上)，串联电容器两端电压降低，则GAP不会动作。GAP作为晶闸管的后备保护设备。

响应时间作为串联谐振型故障电流限制器的最主要参数，需要在设备投运前进行精确测量，以确定设备本身符合设计要求。常规的测量设备动作延时的方法是：将触发信号接在电子秒表的启动端，将设备动作后的接点接在电子秒表的停表端，利用电子秒表分别测量启动和停止之间的时间差来确定延时。

发明内容

为了解决现有技术中测定故障电流限制器的相应时间误差较大的问题，本发明提供了一种准确测定故障电流限制器的相应时间的装置和方法。

为了实现上述目的，本发明提出一种故障电流限制器响应时间的测定装置，所述故障电流限制器包括晶闸管、控制模块和测量模块，所述控制模块和所述晶闸管、所述测量模块均相连，所述测定装置包括：调压器，和所述晶闸管相连；试验仪，和所述测量模块相连；录波器，和所述试验仪、所述故障电流限制器相连。

可选的，所述测定装置还包括一电阻，所述电阻位于所述调压器和所述故障电流限制器之间。

可选的，所述控制模块和所述晶闸管通过光纤相连。

可选的，所述控制模块和所述测量模块通过光纤相连。

为了实现上述目的，本发明还提出一种故障电流限制器响应时间的测定方法，包括以下步骤：调压器调节自身的输出电压至超过所述故障电流限制器中晶闸管的正向导通压降；设定试验仪的输出电流，使其大于所述故障电流限制器的启动电流；将所述试验仪的第一电流信号输入录波器；将所述晶闸管的第二电流信号输入录波器；获得所述第一电流信号和所述第二电流信号的波形之间的时间差。