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超高压直流输电由于具有稳定性高,调节迅速灵活等一系列优点,在国内外得到广泛应用。但用于输电的绝缘设施常会受到工业污秽或自然污秽的污染,在不利气候条件下可能发生闪络,影响电力系统的安全运行,给国民经济带来巨大的损失。人工直流污秽试验可在短期内获得污秽地区直流输电外绝缘设计所需的数据,对线路的设计和安全运行起着至关重要的作用。
在进行人工直流污秽试验时,试验电源的输出电压自始至终要保持不变。但是,染污绝缘子的泄漏电流具有持续时间长、波动和幅值大等特点,泄漏电流势必造成电源输出电压的大幅度波动,考验控制系统的跟随性和抗扰性。特别是由于绝缘子表面放电熄灭引起负荷释放造成的相对电压过冲,若控制不迅速,则可能造成闪络,影响试验结果。
为研制符合国标输出性能参数要求的直流污秽试验系统,本文采用了仿真与模拟试验相结合的方法,在定量研究可控硅触发角变化与电源输出性能参数关系的基础上,找出且量化了相对最优的控制角变化大小及方式,并对试验电源提出了一种基于单片机控制的可控硅反馈控制策略,开发了快速调压控制系统。快速调压控制系统以AVR 8 位微处理器为中央处理器,系统由高压取电及保护模块、光电隔离及触发模块、同步模块、采样模块以及通讯模块等组成,微处理器通过比较电压整定值与实际输出电压值之间的偏差,由偏差值决定可控硅的导通及触发角。
本文对所提出的控制策略进行了Simulink 仿真及低压模拟试验的验证,仿真及模拟试验均证明,应用本文所提策略控制的试验电源的输出性能参数远高于国标对相对电压降、相对电压过冲和纹波因数等参数的要求。所开发的快速调压控制系统具有实现成本低、性能稳定等优点,可以用于人工直流污秽试验系统的控制。