具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的目的在于提供一种针对有载分接开关用切换开关元件电气合成试验电路。本发明按照有载分接开关用切换元件的实际工况，综合控制施加电流和电压的时序及极性，实现对关键切换元件所承受电气应力的试验考核。本发明通过调节第一联动开关DK1和第二联动开关DK2的位置，实现施加电流和电压极性转化。第一联动开关DK1和第二联动开关DK2为机械开关，可靠性高，在冲击电压和电流下不易发生故障或损坏。第一联动开关DK1处于a端时，第一电容器C1充电为正极性；第一联动开关DK1处于b端时，第一电容器C1充电为负极性。第二联动开关DK2处于a端时，第二电容器C2充电为正极性；第二联动开关DK2处于b端时，第二电容器C2充电为负极性。因此，本发明通过调节第一联动开关DK1和第二联动开关DK2的位置，可能实现4种不同组合方式的电流和电压极性试验考核，分别是：正极性电流+负极性电压；负极性电流+正极性电压；正极性电流+正极性电压；负极性电流+负极性电压。

本实施例，分别以方式一“正极性电流+负极性电压”，方式二“负极性电流+正极性电压”两种试验组合为例，对所述的有载分接开关用切换开关元件电气合成试验电路构成及控制过程进行具体阐述。

(1)本实施例具体阐述方式一“正极性电流+负极性电压”电气合成试验电路及时序控制过程，即在整个试验过程中切换开关K_EUT经受一次承载和开断正极性电流的能力考核后，立即进入耐受负极性电压的考核。见附图1至附图4。

①试验前，即t₀时刻之前，切换开关K_EUT的初始状态为关合的导通状态。如附图3所示。通态工作单元首先开始工作，进行切换开关K_EUT承载和开断电流的能力考核。

②在t₀至t₁时段内，本实施例中调整第一联动开关DK1处于a端(如附图1)，对第一电容器C1充电所需电压值。本实施例中调整第二联动开关DK2处于b端(如附图1)，对第二电容器C2充电所需电压值。切换开关K_EUT、第一控制晶闸管模块SCR1、第二控制晶闸管模块SCR2、第三控制晶闸管模块SCR3和第四控制晶闸管模块SCR4关合位置如附图3所示。

③在t₁时刻，第一控制晶闸管模块SCR1导通，第二控制晶闸管模块SCR2处于关断状态，使得第一电容器C1经过第一电阻R1和第一电感L1，对试品形成放电回路。此时，回路中放电电路在第一电阻R1和第一电感L1调波作用，切换开关K_EUT通过50Hz或60Hz的正弦半波电流，如附图4。本实施例中，该电流峰值i_p1调节范围从100A至2000A，如附图4所示。

④在t₂时刻，控制断开切换开关K_EUT，使得其完全断开50Hz或60Hz的正弦半波电流。此时，切换开关K_EUT完成一次电流开断考核，通态工作单元的结束工作。

⑤切换开关K_EUT断开后，延时△t₁，△t₁取值为0.1ms至10ms，如附图3。在t₃时刻，控制第四晶闸管模块SCR4导通，第三晶闸管模块SCR3处于关断状态，使得第二电容器C2经过第二电阻R2和第二电感L2，对负载电阻R_p形成回路。此时段内，切换开关K_EUT将耐受一定的电压u_p，该电压范围可根据第二电容器C2充电电压，在1000V至8000V范围内调节。这样，该电路能够实现考核切换开关K_EUT通过电流后绝缘耐受能力。R_p为高阻值的高压电阻，用于维持第三晶闸管模块SCR3和第四晶闸管模块SCR4的导通所需维持电流。切换开关K_EUT处于分断状态，两端将承受电压u_p考核，断态工作单元的开始工作，如附图4。

⑥维持控制第四晶闸管模块SCR4导通至在t₄时刻，在t₃至t₄时间间隔为20至40ms。至此，K_EUT完成一次电压考核。在t₄时刻，关合切换开关K_EUT。第二电容器C2经切换开关K_EUT形成放电的冲击电流i_p2。此时，切换开关K_EUT经受一次合闸冲击电流考核。冲击电流电流峰值i_p2为2000A至5000A。上升沿为50至100us，冲击电流脉冲宽度为1至2ms。如附图4所示。

⑦至t₅时刻，试验结束。按照本实施例，在整个试验过程中切换开关K_EUT经受一次承载和开断正极性电流的能力考核后，立即进入耐受负极性电压的考核，并完成了一次合闸冲击电流试验考核。

(2)本实施例具体阐述方式二“负极性电流+正极性电压”电气合成试验电路及时序控制过程，即在整个试验过程中切换开关K_EUT经受一次承载和开断负极性电流的能力考核后，立即进入耐受正极性电压的考核。见附图5至附图7。

①试验前，即t₀时刻之前，切换开关K_EUT的初始状态为关合的导通状态。如附图6所示。通态工作单元首先开始工作，进行切换开关K_EUT承载和开断电流的能力考核。

②在t₀至t₁时段内，本实施例中调整第一联动开关DK1处于b端(如附图5)，对第一电容器C1充电所需电压值。本实施例中调整第二联动开关DK2处于a端(如附图5)，对第二电容器C2充电所需电压值。切换开关K_EUT、第一控制晶闸管模块SCR1、第二控制晶闸管模块SCR2、第三控制晶闸管模块SCR3和第四控制晶闸管模块SCR4关合位置如附图6所示。

③在t₁时刻，第二控制晶闸管模块SCR2导通，第一控制晶闸管模块SCR1处于关断状态，使得第一电容器C1经过第一电阻R1和第一电感L1，对试品形成放电回路。此时，回路中放电电路在第一电阻R1和第一电感L1调波作用，切换开关K_EUT通过50Hz或60Hz的正弦半波电流，如附图7。本实施例中，该电流峰值i_p1调节范围从100A至2000A，如附图7所示。

④在t₂时刻，控制断开切换开关K_EUT，使得其完全断开50Hz或60Hz的正弦半波电流。此时，切换开关K_EUT完成一次电流开断考核，通态工作单元的结束工作。

⑤切换开关K_EUT断开后，延时△t₁，△t₁取值为0.1ms至10ms，如附图6。在t₃时刻，控制第三晶闸管模块SCR3导通，第四晶闸管模块SCR4处于关断状态，使得第二电容器C2经过第二电阻R2和第二电感L2，对负载电阻Rp形成回路。此时段内，切换开关K_EUT将耐受一定的电压u_p，该电压范围可根据第二电容器C2充电电压，在1000V至8000V范围内调节。这样，该电路能够实现考核切换开关K_EUT通过电流后绝缘耐受能力。R_p为高阻值的高压电阻，用于维持第三晶闸管模块SCR3和第四晶闸管模块SCR4的导通所需维持电流。切换开关K_EUT处于分断状态，两端将承受电压u_p考核，断态工作单元的开始工作，如附图7。

⑥维持控制第三晶闸管模块SCR3导通至在t₄时刻，在t₃至t₄时间间隔为20至40ms。至此，切换开关K_EUT完成一次电压考核。在t₄时刻，关合切换开关K_EUT。第二电容器C2经切换开关K_EUT形成放电的冲击电流i_p2。此时，切换开关K_EUT经受一次合闸冲击电流考核。冲击电流电流峰值i_p2为2000A至5000A。上升沿为50至100us，冲击电流脉冲宽度为1至2ms。如附图7所示。

⑦至t₅时刻，试验结束。按照本实施例，在整个试验过程中切换开关K_EUT经受一次承载和开断负极性电流的能力考核后，立即进入耐受正极性电压的考核，并完成了一次合闸冲击电流试验考核。

本发明提供一种用于验证电力变压器分接开关切换开关性能的电路，其特征在于，所述电路包括：通态工作单元、断态工作单元、负载电阻R_p和切换开关K_EUT；

所述通态工作单元由第一直流电源DC1，第一二极管D1，第二二极管D2，第一联动开关DK1，第一电容器C1、第一电阻R1和第一电感L1，及第一晶闸管模块SCR1和第二晶闸管模块SCR2组成；第一直流电源DC1与第一二极管D1串联后再与第二二极管D2并联，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极相连接，第一直流电源DC1经过第一二极管D1和第一联动开关DK1与第一电容器C1两端相连，第一联动开关DK1为机械开关，并且自身有a端和b端；第一电容器C1的一端与第一电阻R1、第一电感L1相连，另一端接地，第一电阻R1和第一电感L1串联；第一晶闸管模块SCR1和第二晶闸管模块SCR2并联，一端与第一电感L1相连，另一端与切换开关K_EUT和负载电阻R_p连接，负载电阻R_p一端与第一晶闸管模块SCR1和第二晶闸管模块SCR2连接，另一端接地，并与切换开关K_EUT并联连接在通态工作单元和断态工作单元之间；

所述断态工作单元由第二直流电源DC2，第三二极管D3，第四二极管D4，第二联动开关DK2，第二电容器C2、第二电阻R2和第二电感L2，及第三晶闸管模块SCR3和第四晶闸管模块SCR4组成；第二直流电源DC2与第三二极管D3串联后再与第四二极管D4并联，第三二极管D3的阴极和第四二极管D4的阴极相连接，第二直流电源DC2经过第三二极管D3和第二联动开关DK2与第二电容器C2两端相连，第二联动开关DK2为机械开关，并且自身有a端和b端；第二电容器C2的一端与第二电阻R2、第二电感L2相连，另一端接地，第二电阻R2和第二电感L2串联；第三晶闸管模块SCR3和第四晶闸管模块SCR4并联，一端与第二电感L2相连，另一端与切换开关K_EUT和负载电阻R_p连接，负载电阻R_p一端与第三晶闸管模块SCR3和第四晶闸管模块SCR4连接，另一端接地，并与切换开关K_EUT并联连接在通态工作单元和断态工作单元之间；

调整切换开关K_EUT为导通状态，通态工作单元开始工作，调整第一联动开关DK1处于a端，此时第一电容器C1充电为正极性，控制晶闸管模块SCR1导通，SCR2处于关断状态，使得第一电容器C1经过第一电阻R1和第一电感L1，对切换元件K_EUT形成放电回路，切换开关K_EUT通过电流之后，断开切换开关K_EUT，使切换开关K_EUT完成一次电流开断考核，通态工作单元的结束工作；

调整第二联动开关DK2处于b端，对第二电容器C2充电为负极性，控制第四晶闸管模块SCR4导通，第三晶闸管模块SCR3处于关断状态，切换开关K_EUT处于分断状态，断态工作单元开始工作，使得第二电容器C2经过第二电阻R2和第二电感L2，对负载电阻R_p形成回路，切换开关K_EUT将耐受一定的电压，实现考核切换开关K_EUT通过电流后绝缘耐受能力，切换开关K_EUT完成一次电压考核；关合切换开关K_EUT为导通状态，第二电容器C2经切换开关K_EUT形成放电的冲击电流，使切换开关K_EUT经受一次合闸冲击电流的考核，使第二联动开关DK2处于断开状态，断态工作单元的结束工作。

通态工作单元能产生一个工频半波或近似正弦半波的电流，用于考核切换开关的大电流的承载和关断能力，通态工作单元通过调节第一直流电源DC1对第一电容C1充电电压的幅值大小，实现对通态工作单元输出近似正弦半波的电流的幅值大小的调整，电流调节范围从100A至2000A。

通态工作单元的电感L1是与电容C1和电阻R1共同组成一个调波电路，通过调节电流波形从而对切换元件进行承载大电流能力的考核；二极管D1用于防止电流发生反向流入直流电源DC1，二极管D2用于为回路中感性电流提供续流通道；断态工作单元的电感L2是与电容C2和电阻R2共同组成一个调波电路，通过调节电压波形从而对切换元件进行承受高电压能力的考核；二极管D3用于防止电流发生反向流入直流电源DC2，二极管D4用于为回路中感性电流提供续流通道。

断态工作单元控制第三晶闸管模块SCR3或第四晶闸管模块SCR4的导通时刻，从而实现在切换开关承载大电流后延时的极短时间(0.1ms至10ms)，再由断态工作单元施加电压；断态工作单元通过调节第二直流电源DC2对第二电容C2充电电压的幅值的幅值大小，实现对断态工作单元输出电压幅值大小的调整，电压调节范围为1000V至8000V，断态工作单元能在切换开关承载大电流后的极短时间(0.1ms至10ms)内，在切换开关K_EUT上产生一个较高电压，用于考核切换开关承载大电流的后绝缘恢复能力。

通过调节第一联动开关DK1和第二联动开关DK2的位置，容易实现通态工作单元施加电流和断态工作单元施加电压的极性转化,第一联动开关DK1和第二联动开关DK2为机械开关，可靠性高，在冲击电压和电流下不易发生故障或损坏；负载电阻R_p选取高阻值的高压电阻，用于控制第一晶闸管模块SCR1、第二晶闸管模块SCR2、第三晶闸管模块SCR3和第四晶闸管模块SCR4的导通所需维持电流。

变压器中分接开关包括分接选择器和切换开关，分接开关切换开关也称切换芯子，在变压器中是承载、通断负荷电流的一种开关装置，切换开关在实际应用中承受较大的电压和电流，是变压器重要的核心部件，如果切换开关可靠性强，将会提高变压器的运行可靠性，切换开关K_EUT包含真空开关或双向晶闸管模块等功率器件，按照有载分接开关用切换元件的实际工况，综合控制施加电流和电压的时序及极性，实现对关键切换元件所承受电气应力的试验考核。

根据本发明的另一面，提供一种用于验证电力变压器分接开关切换开关性能的方法，其特征在于，所述方法包括：将第一直流电源DC1，第一二极管D1，第二二极管D2，第一联动开关DK1，第一电容器C1、第一电阻R1和第一电感L1，及第一晶闸管模块SCR1和第二晶闸管模块SCR2组成通态工作单元；

在所述通态工作单元中，第一直流电源DC1与第一二极管D1串联后再与第二二极管D2并联，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极相连接，第一直流电源DC1经过第一二极管D1和第一联动开关DK1与第一电容器C1两端相连，第一联动开关DK1为机械开关，并且自身有a端和b端；第一电容器C1的一端与第一电阻R1、第一电感L1相连，另一端接地，第一电阻R1和第一电感L1串联；第一晶闸管模块SCR1和第二晶闸管模块SCR2并联，一端与第一电感L1相连，另一端与切换开关K_EUT和负载电阻R_p连接，负载电阻R_p一端与第一晶闸管模块SCR1和第二晶闸管模块SCR2连接，另一端接地，并与切换开关K_EUT并联连接在通态工作单元和断态工作单元之间；

将第二直流电源DC2，第三二极管D3，第四二极管D4，第二联动开关DK2，第二电容器C2、第二电阻R2和第二电感L2，及第三晶闸管模块SCR3和第四晶闸管模块SCR4组成断态工作单元；

在所述断态工作单元中，第二直流电源DC2与第三二极管D3串联后再与第四二极管D4并联，第三二极管D3的阴极和第四二极管D4的阴极相连接，第二直流电源DC2经过第三二极管D3和第二联动开关DK2与第二电容器C2两端相连，第二联动开关DK2为机械开关，并且自身有a端和b端；第二电容器C2的一端与第二电阻R2、第二电感L2相连，另一端接地，第二电阻R2和第二电感L2串联；第三晶闸管模块SCR3和第四晶闸管模块SCR4并联，一端与第二电感L2相连，另一端与切换开关K_EUT和负载电阻R_p连接，负载电阻R_p一端与第三晶闸管模块SCR3和第四晶闸管模块SCR4连接，另一端接地，并与切换开关K_EUT并联连接在通态工作单元和断态工作单元之间；

调整切换开关K_EUT为导通状态，通态工作单元开始工作，调整第一联动开关DK1处于a端，此时第一电容器C1充电为正极性，控制晶闸管模块SCR1导通，SCR2处于关断状态，使得第一电容器C1经过第一电阻R1和第一电感L1，对切换元件K_EUT形成放电回路，切换开关K_EUT通过电流之后，断开切换开关K_EUT，使切换开关K_EUT完成一次电流开断考核，通态工作单元的结束工作；

调整第二联动开关DK2处于b端，对第二电容器C2充电为负极性，控制第四晶闸管模块SCR4导通，第三晶闸管模块SCR3处于关断状态，切换开关K_EUT处于分断状态，断态工作单元开始工作，使得第二电容器C2经过第二电阻R2和第二电感L2，对负载电阻Rp形成回路，切换开关K_EUT将耐受一定的电压，实现考核切换开关K_EUT通过电流后绝缘耐受能力，切换开关K_EUT完成一次电压考核；关合切换开关K_EUT为导通状态，第二电容器C2经切换开关K_EUT形成放电的冲击电流，使切换开关K_EUT经受一次合闸冲击电流的考核，使第二联动开关DK2处于断开状态，断态工作单元的结束工作。

通态工作单元能产生一个工频半波或近似正弦半波的电流，用于考核切换开关的大电流的承载和关断能力，通态工作单元通过调节第一直流电源DC1对第一电容C1充电电压的幅值大小，实现对通态工作单元输出近似正弦半波的电流的幅值大小的调整，电流调节范围从100A至2000A。

通态工作单元的电感L1是与电容C1和电阻R1共同组成一个调波电路，通过调节电流波形从而对切换元件进行承载大电流能力的考核；二极管D1用于防止电流发生反向流入直流电源DC1，二极管D2用于为回路中感性电流提供续流通道；断态工作单元的电感L2是与电容C2和电阻R2共同组成一个调波电路，通过调节电压波形从而对切换元件进行承受高电压能力的考核；二极管D3用于防止电流发生反向流入直流电源DC2，二极管D4用于为回路中感性电流提供续流通道。

断态工作单元控制第三晶闸管模块SCR3或第四晶闸管模块SCR4的导通时刻，从而实现在切换开关承载大电流后延时的极短时间(0.1ms至10ms)，再由断态工作单元施加电压；断态工作单元通过调节第二直流电源DC2对第二电容C2充电电压的幅值的幅值大小，实现对断态工作单元输出电压幅值大小的调整，电压调节范围为1000V至8000V，断态工作单元能在切换开关承载大电流后的极短时间(0.1ms至10ms)内，在切换开关K_EUT上产生一个较高电压，用于考核切换开关承载大电流的后绝缘恢复能力。

通过调节第一联动开关DK1和第二联动开关DK2的位置，容易实现通态工作单元施加电流和断态工作单元施加电压的极性转化,第一联动开关DK1和第二联动开关DK2为机械开关，可靠性高，在冲击电压和电流下不易发生故障或损坏；负载电阻R_p选取高阻值的高压电阻，用于控制第一晶闸管模块SCR1、第二晶闸管模块SCR2、第三晶闸管模块SCR3和第四晶闸管模块SCR4的导通所需维持电流。

变压器中分接开关包括分接选择器和切换开关，分接开关切换开关也称切换芯子，在变压器中是承载、通断负荷电流的一种开关装置，切换开关在实际应用中承受较大的电压和电流，是变压器重要的核心部件，如果切换开关可靠性强，将会提高变压器的运行可靠性，切换开关K_EUT包含真空开关或双向晶闸管模块等功率器件，按照有载分接开关用切换元件的实际工况，综合控制施加电流和电压的时序及极性，实现对关键切换元件所承受电气应力的试验考核。

技术效果

本发明避免采用晶闸管作为正负极性切换元件，简化试验回路，降低控制时序的难度和复杂性，大大提高了试验电路自身的可靠性，可以在电源侧通过机械开关组合方法实现多种的施加电流和电压极性的不同组合，具有较高的可靠性，可以满足有载分接开关用切换元件的真空开关或双向晶闸管模块等电气合成试验要求。