储能式大容量短路试验装置的制作方法

本发明属于短路试验装置，具体而言，涉及一种储能式大容量短路试验装置。

背景技术：

1、大容量短路试验是电力系统及相关设备安全运行的重要检验手段，主要用于验证系统或设备在短路故障条件下的抗冲击能力和过电流保护装置的可靠性。在现有的短路试验技术中，通常采用直流电源或交流电网作为试验电源，输出大电流短路电流。这种方式存在一些明显的缺点：

2、1.直流电源体积较大，输出功率有限，难以满足大容量短路试验的需求。交流电网作为试验电源，虽然可输出较大电流，但需要借助大容量变压器和电抗器来模拟短路故障，设备投资大，试验场地要求也较高。

3、2.直流电源和电网输出电压的谐波含量较高，会对短路试验结果产生干扰。许多测量设备对输入电压的谐波敏感度较高，试验结果的准确性难以保证。

4、3.直流电源和电网供电方式缺乏灵活性，难以模拟实际系统中复杂多变的短路故障情况，试验数据的代表性也较差。

5、针对上述问题，业内研究人员开始尝试采用可编程变频电源作为短路试验电源，借助其输出波形可编程的特点，实现了更加灵活的短路试验方式。如某些研究利用变频器输出的spwm波形作为试验电源，通过闭环控制调节输出电流波形，模拟不同类型的短路故障。该方法在一定程度上改善了试验电源的性能，但也存在以下缺点：

6、1.大容量短路试验装置中的变频器输出电压的谐波含量较高，会对试验测量设备产生干扰，影响结果准确性。

7、2.大容量短路试验装置中的变频器输出电压存在一定的波动和漂移，难以长时间稳定输出大电流，限制了试验的持续时间。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种储能式大容量短路试验装置，能够解决现有的大容量短路试验装置中的变频器输出电压的谐波含量较高，且有一定的波动和漂移，难以长时间稳定输出大电流，限制了试验的持续时间，且会对试验测量设备产生干扰，影响结果准确性的技术问题。

2、本发明是这样实现的：

3、本发明的第一方面提供一种储能式大容量短路试验装置，其中，包括控制器、第一电压传感器、第二电压传感器、第三电压传感器以及依次连接的供电电源、进线接触器、充电变压器、补偿装置、变频器，所述变频器用于输出spwm波形的变频电流，所述供电电源为380v供电电源，所述进线接触器用于接通和断开380v供电电源与所述充电变压器的连接，所述充电变压器包括多绕组升压变压器、整流器和电容器，所述充电变压器输入的电流升压后的电压经整流后对所述电容器充电；所述第一电压传感器用于检测所述电容器两极的电压，所述第二电压传感器用于检测所述整流器输入端的电压，所述第三电压传感器用于检测所述变频器输出的电压；所述补偿装置用于加载补偿电压，并输出到变频器；所述控制器内包含有装置控制模块以及补偿控制模块，所述装置控制模块用于控制进线接触器的开闭、控制变频器的开闭，所述补偿控制模块基于所述第一电压传感器、第二电压传感器、第三电压传感器实时监测得到的电压波形，计算不同的供电电源的电气参数带来的输出spwm波形变频电流的谐波参数，并基于所述谐波参数计算补偿电压，输出给所述补偿装置，实现输出spwm波形变频电流的谐波抑制。

4、与现有技术相比较，本发明提供的一种储能式大容量短路试验装置的有益效果是：

5、1.输出电压波形优良。通过在变频器输出端加载补偿电压，有效抑制了输出电压的谐波含量，测量结果的准确性得到保证。补偿控制采用斐波那契模型预测电容器电压衰减特性，并使用神经网络学习实时电压数据与预测数据之间的映射关系，实现了对变频器输出电压的精确补偿。

6、2.输出电流大幅增强。相比直接使用变频器输出，本装置采用大容量储能电容器作为能量源，能够输出更大幅度的短路电流，满足大容量设备的试验需求。充电变压器的升压设计确保了电容器能够储存足够的能量，变频器的大功率设计保证了短路电流的高输出能力。

7、3.试验时间延长。由于采用了储能放电的方式，本装置无需依赖外部电网或发电机组供电，能够长时间输出稳定的试验电压，试验持续时间得到延长。当电容器放电至某一阈值时，可通过自动重新充电的方式，确保试验持续进行。

8、因此，本发明的技术方案，解决了现有的大容量短路试验装置中的变频器输出电压的谐波含量较高，且有一定的波动和漂移，难以长时间稳定输出大电流，限制了试验的持续时间，且会对试验测量设备产生干扰，影响结果准确性的技术问题。

技术特征：

1.一种储能式大容量短路试验装置，其特征在于，包括控制器、第一电压传感器、第二电压传感器、第三电压传感器以及依次连接的供电电源、进线接触器、充电变压器、补偿装置、变频器，所述变频器用于输出spwm波形的变频电流，所述供电电源为380v供电电源，所述进线接触器用于接通和断开380v供电电源与所述充电变压器的连接，所述充电变压器包括多绕组升压变压器、整流器和电容器，所述充电变压器输入的电流升压后的电压经整流后对所述电容器充电；所述第一电压传感器用于检测所述电容器两极的电压，所述第二电压传感器用于检测所述整流器输入端的电压，所述第三电压传感器用于检测所述变频器输出的电压；所述补偿装置用于加载补偿电压，并输出到变频器；所述控制器内包含有装置控制模块以及补偿控制模块，所述装置控制模块用于控制进线接触器的开闭、控制变频器的开闭，所述补偿控制模块基于所述第一电压传感器、第二电压传感器、第三电压传感器实时监测得到的电压波形，计算不同的供电电源的电气参数带来的输出spwm波形变频电流的谐波参数，并基于所述谐波参数计算补偿电压，输出给所述补偿装置，实现输出spwm波形变频电流的谐波抑制。

2.根据权利要求1所述的一种储能式大容量短路试验装置，其特征在于，所述装置控制模块用于执行以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种储能式大容量短路试验装置，其特征在于：所述补偿控制模块用于执行以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种储能式大容量短路试验装置，其特征在于：所述补偿控制模块执行步骤s21时，具体包括:

5.根据权利要求3所述的一种储能式大容量短路试验装置，其特征在于：所述补偿控制模块执行步骤s22时，具体包括:

6.根据权利要求3所述的一种储能式大容量短路试验装置，其特征在于：所述补偿控制模块执行步骤s24时，具体包括:

7.根据权利要求3所述的一种储能式大容量短路试验装置，其特征在于：所述补偿控制模块执行步骤s25时，具体包括:子步骤s251、将步骤s242计算得到的补偿电压值，输出至补偿装置，实现对变频器输出电压的补偿。

8.根据权利要求3所述的一种储能式大容量短路试验装置，其特征在于：所述补偿控制模块在执行步骤s22时，将第一、第二和第三电压传感器的采样值进行滤波处理，消除测量噪声，提高数据的可靠性。

9.根据权利要求3所述的一种储能式大容量短路试验装置，其特征在于：所述补偿控制模块在执行步骤s23时，采用最小二乘法对电容器电压衰减曲线进行曲线拟合，提高预测精度。

10.根据权利要求3所述的一种储能式大容量短路试验装置，其特征在于：所述神经网络模型采用3层前馈神经网络结构。

技术总结
本发明提供了一种储能式大容量短路试验装置，属于短路试验装置技术领域，包括：控制器、第一电压传感器、第二电压传感器、第三电压传感器以及依次连接的供电电源、进线接触器、充电变压器、补偿装置、变频器，充电变压器包括多绕组升压变压器、整流器和电容器，充电变压器输入的电源升压后的电压经整流后对电容器充电；第一电压传感器用于检测电容器两极的电压，第二电压传感器用于检测整流器输入端的电压，第三电压传感器用于检测变频器输出的电压；补偿装置用于加载补偿电压，并输出到变频器；控制器内包含有装置控制模块以及误差分析模块，补偿控制模块用于计算补偿电压，输出给补偿装置，实现输出SPWM波形变频电流的谐波抑制。

技术研发人员：牛勃,鲁玮,韩旭涛,刘威峰,吴旭涛,刘世涛,葛凯,于家英,闫振华,白涛,苑龙祥,郝震,杨泉,孙尚鹏,祁升龙
受保护的技术使用者：国网宁夏电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23