一种晶闸管级现场绝缘测试装置、方法及存储介质与流程

1.本发明涉及晶闸管级测试技术领域，具体涉及一种晶闸管级现场绝缘测试装置、方法及存储介质。


背景技术：

2.换流阀是换流站的核心设备，晶闸管级是换流阀最基本的电气结构单元，具有通流容量大、耐压水平高等优点。
3.随着运行时间的增加，晶闸管级承受长期的电、热应力导致出现绝缘老化等缺陷，一旦多个晶闸管级故障可能导致直流系统的停运。基于此，设备运维单位定期对换流阀晶闸管级开展现场测试。
4.现有技术中，对晶闸管级现场测试装备没有绝缘性能的检测功能，无法识别晶闸管级出现的绝缘老化问题，无法达到提前排除查晶闸管级缺陷的要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种晶闸管级现场绝缘测试装置、方法及存储介质，以解决现有技术中晶闸管级现场测试装备没有绝缘性能的检测功能，无法识别晶闸管级出现的绝缘老化问题。
6.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
7.第一方面，本发明公开了一种晶闸管级现场绝缘测试装置，所述装置与晶闸管级试品并联，包括放电模块、直流电压模块、转换开关模块、第一测量模块、第二测量模块以及控制模块；
8.所述放电模块的一端和直流电压模块的一端连接晶闸管级试品的一端；
9.所述放电模块的另一端和转换开关模块的第一输入端之间连接有第一测量模块，第一测量模块用于测量放电模块电压变化；
10.所述直流电压模块的另一端和转换开关模块的第二输入端之间连接有第二测量模块，第二测量模块用于测量直流电压模块电压变化；
11.所述转换开关模块的输出端连接晶闸管级试品的另一端；当转换开关模块切换为晶闸管级试品与所述直流电压模块连接时，直流电压模块向晶闸管级试品充电，当转换开关模块切换为晶闸管级试品与所述放电模块连接时，晶闸管级试品通过放电模块放电；
12.当所述晶闸管级试品放电时，所述控制模块根据所述第一测量模块测量的放电模块电压变化拟合出所述晶闸管级试品的试验波形，并根据所述试验波形计算出时间常数t；
13.所述控制模块还用于将时间常数t与时间常数标准值t进行比较，根据比较结果获取晶闸管级试品的绝缘老化信息。
14.进一步地，所述直流电压模块、测量模块、转换开关模块和控制模块还通过电源转换模块和外部交流电源相连接。
15.进一步地，所述直流电压模块、转换开关模块、第一测量模块及第二测量模块均和
控制模块信号连接。
16.进一步地，若时间常数t的幅值小于等于时间常数标准值t的幅值的10％，则判定晶闸管级试品正向绝缘老化或反向绝缘老化，否则判定晶闸管级试品正向绝缘合格或反向绝缘合格。
17.第二方面，本发明提供了一种晶闸管级现场绝缘测试方法，利用第一方面任一项所述装置而实现，包括：
18.将晶闸管级试品切换至与直流电压模块连接，对晶闸管级试品充电；
19.当晶闸管级试品充电至电压预设值后将晶闸管级试品切换至和放电模块连接，对晶闸管级试品放电；
20.当所述晶闸管级试品放电时，获取所述晶闸管级试品的试验波形，并根据所述试验波形计算出时间常数t；
21.将时间常数t与时间常数标准值t进行比较，根据比较结果获取晶闸管级试品的绝缘老化信息。
22.进一步地，若得到的时间常数t的幅值小于等于时间常数标准值t的10％，则判定晶闸管级试品正向绝缘老化或反向绝缘老化，否则判定晶闸管级试品正向绝缘合格或反向绝缘合格。
23.进一步地，所述时间常数t采用公式y＝y0+ae-x/t
进行拟合获得；
24.其中，纵坐标y为晶闸管级试品两端的直流电压，y0为晶闸管级试品的初始电压，a为斜率系数，横坐标x为时间，t为时间常数，e为自然对数的底数。
25.进一步地，所述晶闸管级充电的电压预设值小于晶闸管级额定电压的一半。
26.第三方面，本发明公开了计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第二方面任一项所述方法的步骤。
27.第四方面，本发明公开了一种设备，包括：
28.存储器，用于存储指令；
29.处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现第二方面任一项所述的晶闸管级现场绝缘测试方法的操作。
30.根据上述技术方案，本发明具有以下效果：本技术设计的绝缘测试装置，转换开关模块切换晶闸管级试品与放电模块及直流电压模块的连接关系，，当晶闸管级试品放电时，控制模块根据第一测量模块测量的放电模块电压变化拟合出晶闸管级试品的试验波形，并计算出时间常数t，根据时间常数t与时间常数标准值t的比较结果可获取晶闸管级试品的绝缘老化信息；本装置简单可靠、可获取晶闸管级的绝缘老化问题，避免了现场高压测量对设备造成损坏，能够满足工程现场的应用需求。
附图说明
31.图1为本发明绝缘测试装置的示意图；
32.图2为本发明绝缘测试装置充电的示意图；
33.图3为本发明绝缘测试装置放电的示意图；
34.图4为本发明直流电压模块正向加在晶闸级的两端进行充电并放电后的波形图；
35.图5为本发明直流电压模块反向加在晶闸级的两端进行充电并放电后的波形图；
36.图6为本发明测试方法的流程图。
37.其中，r1、第一电阻；r
41
、第二电阻；r
41
、第三电阻r
42
；cc1、第一电容；cc2、第二电容；c3、第三电容c3；tce、触发控制电路。
具体实施方式
38.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
39.实施例1
40.如图1至图3所示，本发明公开了一种晶闸管级现场绝缘测试装置，装置与晶闸管级试品并联，包括放电模块、直流电压模块、转换开关模块、第一测量模块、第二测量模块以及控制模块；放电模块的一端和直流电压模块的一端连接晶闸管级试品的一端；放电模块的另一端和转换开关模块的第一输入端之间连接有第一测量模块，第一测量模块用于测量放电模块电压变化；直流电压模块的另一端和转换开关模块的第二输入端之间连接有第二测量模块，第二测量模块用于测量直流电压模块电压变化；转换开关模块的输出端连接晶闸管级试品的另一端；当转换开关模块切换为晶闸管级试品与直流电压模块连接时，直流电压模块向晶闸管级试品充电，当转换开关模块切换为晶闸管级试品与放电模块连接时，晶闸管级试品通过放电模块放电；当晶闸管级试品放电时，控制模块根据第一测量模块测量的放电模块电压变化拟合出晶闸管级试品的试验波形，并根据试验波形计算出时间常数t；控制模块还用于将时间常数t与时间常数标准值t进行比较，根据比较结果获取晶闸管级试品的绝缘老化信息。
41.在本技术的进一步实施例中，还包括电源转换模块，电源转换模块将外部交流电源转换成装置需要的各电压等级的直流电源，分别给控制模块、转换开关、第一测量模块、第二测量模块、直流电压模块供电。
42.直流电压模块提供可调节的直流电源，通过电源转换模块形成。
43.转换开关模块用于控制回路的通断，使晶闸管级试品连接在不用的回路中，一种是连接在放电模块的回路中，一种是连接在直流电压模块的回路中，两种连接是独立的不可以同时存在。
44.图2和图3中是典型的晶闸管级电路，其中，晶闸管阳极连接有第二电阻r
41
、第三电阻r
42
和第一电阻r1、第一电容cc1，晶闸管阴极连接有第二电容cc2，晶闸管门极连接有tce(触发控制电路)和第三电容c3。
45.控制模块信号连接直流电压模块、转换开关模块、第一测量模块及第二测量模块。控制模块发送控制信号控制转换开关模块进行回路的切换，具体可切换为晶闸管级试品与直流电压模块连接，以及切换为晶闸管级试品与放电模块连接。控制模块和直流电压模块信号连接，可控制直流电压模块输出稳定的直流电压。控制模块和第一测量模块信号连接，可获取通过第一测量模块获取放电模块电压变化。控制模块和第二测量模块信号连接，可通过第二测量模块获取直流电压模块电压变化。控制模块上可连接显示器用于显示数据。
46.本技术设计的绝缘测试装置，转换开关模块切换晶闸管级试品与放电模块及直流电压模块的连接关系，当晶闸管级试品放电时，控制模块根据第一测量模块测量的放电模块电压变化拟合出晶闸管级试品的试验波形，并计算出时间常数t，根据时间常数t与时间
常数标准值t的比较结果可获取晶闸管级试品的绝缘老化信息；本装置简单可靠、可获取晶闸管级的绝缘老化问题，避免了现场高压测量对设备造成损坏，能够满足工程现场的应用需求。
47.实施例2
48.本技术第二方面公开了一种换流站晶闸管级现场绝缘老化测试方法，方法应用实施例1所述的一种换流站晶闸管级现场绝缘老化测试装置，如图6所示，方法包括如下步骤：
49.步骤1)、通过转换开关模块将直流电压模块正向加在晶闸管级试品的两端进行充电，直流电压逐渐上升直到达到预设值，如图2。
50.步骤2)、当晶闸管级试品电压达到预设值，通过转换开关模块将晶闸管级试品与放电模块连接，晶闸管级试品通过放电模块进行放电，如图3。第一测量模块测量放电模块电压变化，控制模块根据第一测量模块测量的放电模块电压变化拟合出晶闸管级试品的试验波形，典型正向试验波形如图4。
51.步骤3)、根据试验波形计算出时间常数t，计算方法为利用y＝y0+ae-x/t
公式拟合曲线。其中，纵坐标y为晶闸管级试品两端的电压，y0为晶闸管级试品的初始电压，a为斜率系数，横坐标x为时间，t为时间常数，e为自然对数的底数。
52.步骤4)、判断时间常数t幅值与设定的标准值t进行比较，如果t幅值比t减小10％或以上，则判断晶闸管级试品正向绝缘老化，如果t幅值不小于t的10％，则判断晶闸管级试品正向绝缘合格；
53.步骤5)、将直流电源的反向加在晶闸级试品的两端，重复步骤1)-步骤4)。
54.步骤6)、综合正向和反向测试结果，判断晶闸管级试品绝缘老化情况。
55.发明优势：本发明公开了一种换流站晶闸管级现场绝缘老化测试装置及方法，装置简单可靠，方法简单容易实施，避免了现场高压测量对设备造成损坏，通过比较时间常数拟合值和标准值之间的误差，可以有效能够满足工程现场的应用需求。
56.下面进行具体的举例说明：在某特高压站应用换流站晶闸管级现场绝缘老化测试装置开展了晶闸管级老化测试，晶闸管额定电压为8500v。
57.换流站晶闸管级现场绝缘老化测试装置中的直流电压模块可以用电容器实现，通过外部交流电源整流后给电容器充电。
58.装置中的放电模块可以用小电阻实现，通过给小电阻放电构成放电回路。
59.测试中预设值一般选低于额定电压的一半，这样试验电压不会对晶闸管级造成损坏。
60.测试实施如下：
61.1)通过转换开关模块将直流电压模块正向加在晶闸管级试品的两端进行充电，直流电压逐渐上升直到达到预设值，预设值为3350v；
62.2)当晶闸管级电压达到3350v，通过转换开关模块将晶闸管级试品与放电模块连接，晶闸管级试品通过放电模块进行放电，第一测量模块测量放电模块电压变化，控制模块根据第一测量模块测量的放电模块电压变化拟合出晶闸管级试品的试验波形，如图5所示。
63.3)根据试验波形计算出时间常数t，计算方法为利用y＝y0+ae-x/t
公式拟合曲线，得到t＝0.2043；
64.4)判断时间常数t幅值与设定的标准值t进行比较，标准值t＝0.19。因为t幅值大
于t，则判断晶闸管级试品正向绝缘合格；
65.5)通过转换开关模块将直流电压模块反向加在晶闸管级试品的两端进行充电，直流电压逐渐上升直到达到预设值，预设值为3350v；
66.6)当晶闸管级试品电压达到3350v，通过转换开关模块将晶闸管级与放电模块连接，晶闸管级试品通过放电模块进行放电，第一测量模块测量放电模块电压变化，控制模块根据第一测量模块测量的放电模块电压变化拟合出晶闸管级试品的试验波形，图5所示。
67.7)根据试验波形计算出时间常数t，计算方法为利用y＝y0+ae-x/t
公式拟合曲线，得到t＝0.2036；
68.8)判断时间常数t幅值与设定的标准值t进行比较，标准值t＝0.19。因为t幅值大于t，则判断晶闸管级反向绝缘合格。
69.9)综合正向和反向测试结果，判断晶闸管级试品绝缘性能合格。
70.实施例3
71.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
72.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
73.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
74.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
75.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

技术特征：
1.一种晶闸管级现场绝缘测试装置，所述装置与晶闸管级试品并联，其特征在于，包括放电模块、直流电压模块、转换开关模块、第一测量模块、第二测量模块以及控制模块；所述放电模块的一端和直流电压模块的一端连接晶闸管级试品的一端；所述放电模块的另一端和转换开关模块的第一输入端之间连接有第一测量模块，第一测量模块用于测量放电模块电压变化；所述直流电压模块的另一端和转换开关模块的第二输入端之间连接有第二测量模块，第二测量模块用于测量直流电压模块电压变化；所述转换开关模块的输出端连接晶闸管级试品的另一端；当转换开关模块切换为晶闸管级试品与所述直流电压模块连接时，直流电压模块向晶闸管级试品充电，当转换开关模块切换为晶闸管级试品与所述放电模块连接时，晶闸管级试品通过放电模块放电；当所述晶闸管级试品放电时，所述控制模块根据所述第一测量模块测量的放电模块电压变化拟合出所述晶闸管级试品的试验波形，并根据所述试验波形计算出时间常数t；所述控制模块还用于将时间常数t与时间常数标准值t进行比较，根据比较结果获取晶闸管级试品的绝缘老化信息。2.根据权利要求1所述的晶闸管级现场绝缘测试装置，其特征在于，所述直流电压模块、测量模块、转换开关模块和控制模块还通过电源转换模块和外部交流电源相连接。3.根据权利要求1所述的晶闸管级现场绝缘测试装置，其特征在于，所述直流电压模块、转换开关模块、第一测量模块及第二测量模块均和控制模块信号连接。4.根据权利要求1所述的晶闸管级现场绝缘测试装置，其特征在于，若时间常数t的幅值小于等于时间常数标准值t的幅值的10％，则判定晶闸管级试品正向绝缘老化或反向绝缘老化，否则判定晶闸管级试品正向绝缘合格或反向绝缘合格。5.一种晶闸管级现场绝缘测试方法，利用权利要求1至4任一项所述装置而实现，其特征在于，包括：将晶闸管级试品切换至与直流电压模块连接，对晶闸管级试品充电；当晶闸管级试品充电至电压预设值后将晶闸管级试品切换至和放电模块连接，对晶闸管级试品放电；当所述晶闸管级试品放电时，获取所述晶闸管级试品的试验波形，并根据所述试验波形计算出时间常数t；将时间常数t与时间常数标准值t进行比较，根据比较结果获取晶闸管级试品的绝缘老化信息。6.根据权利要求5所述的晶闸管级现场绝缘测试方法，其特征在于，若得到的时间常数t的幅值小于等于时间常数标准值t的10％，则判定晶闸管级试品正向绝缘老化或反向绝缘老化，否则判定晶闸管级试品正向绝缘合格或反向绝缘合格。7.根据权利要求5所述的晶闸管级现场绝缘测试方法，其特征在于，所述时间常数t采用公式y＝y0+ae-x/t
进行拟合获得；其中，纵坐标y为晶闸管级试品两端的直流电压，y0为晶闸管级试品的初始电压，a为斜率系数，横坐标x为时间，t为时间常数，e为自然对数的底数。8.根据权利要求5所述的晶闸管级现场绝缘测试方法，其特征在于，所述晶闸管级试品充电的电压预设值小于晶闸管级试品额定电压的一半。
9.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求5-8任一项所述方法的步骤。10.一种设备，其特征在于，包括：存储器，用于存储指令；处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现如权利要求5-8任一项所述的晶闸管级现场绝缘测试方法的操作。

技术总结
本发明公开了一种晶闸管级现场绝缘测试装置、方法及存储介质，该装置包括放电模块、直流电压模块、转换开关模块、第一测量模块、第二测量模块以及控制模块；放电模块的一端和直流电压模块的一端连接晶闸管级试品的一端；放电模块的另一端和转换开关模块的第一输入端之间连接有第一测量模块，直流电压模块的另一端和转换开关模块的第二输入端之间连接有第二测量模块，转换开关模块的输出端连接晶闸管级试品的另一端；转换开关模块切换晶闸管级试品和直流电压模块或放电模块连接。本装置简单可靠、可获取晶闸管级的绝缘老化问题，避免了现场高压测量对设备造成损坏，能够满足工程现场的应用需求。的应用需求。的应用需求。


技术研发人员：徐阳 陶风波 张照辉 庞磊
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/28