CN103149484B - 一种换流器触发控制装置功能的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种换流器触发控制装置功能的检测方法，首先组建一二次一体化的动态模拟试验系统，检验上层控制保护系统与阀基电子设备之间接口逻辑功能的正确性；检验阀基电子设备与晶闸管监控设备之间的接口逻辑功能的正确性；检验晶闸管监控设备的触发功能、保护和监视功能的正确性；通过在上层控制保护系统模拟按整流时序连续触发晶闸管导通的试验方法，并经过长时间连续运行的方式检验整个换流器触发控制装置的功能的正确性。此方法可在高压直流输电、静止型高压动态无功补偿以及直流融冰等工程项目实施之前或者进行相关试验研究的过程中，有效地测试阀基电子设备的工作性能以及检验其在各种工况下与控制保护设备的配合是否满足系统设计的要求。
Description
技术领域
本发明属于大功率电力电子领域，特别涉及一种换流器触发控制装置功能的检测方法。
背景技术
换流器触发控制装置包括上层控制保护系统、阀基电子设备、晶闸管监控设备以及各环节设备之间的物理连接线缆，作为高压直流输电、静止型高压动态无功补偿以及直流融冰等工程中的核心二次设备，主要用于换流阀触发逻辑处理、控制晶闸管的导通、监视晶闸管及其相关设备的运行状态以及保护晶闸管免受阀应力的影响，确保换流器触发控制装置的安全可靠协调的运行是至关重要的。
目前在高压直流输电、静止型高压动态无功补偿以及直流融冰等电力电子领域使用的阀基电子设备及晶闸管控制监视装置等相关设备大多采用国外公司的技术，由国内厂商采购提供给用户。虽然部分国内生产厂商掌握了相关技术，能够生产出类似性能的产品，但是针对与其配合息息相关的控制保护设备的工作协调性和可靠性方面的功能验证仍然存在空白。一般要进行此类功能验证只能在工程现场，待所有设备安装到位且具备试验条件的情况下才能实施，但往往由于工期紧、试验条件或环境不满足条件等因素的影响，技术人员无法验证阀基电子设备及晶闸管控制监视装置等相关设备的所有功能，从而无法获得完整的试验资料，不能给后续其它试验或实际运行提供丰富详实的参考数据。
针对前述换流器触发控制装置的重要性和功能验证方面的缺陷，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种换流器触发控制装置功能的检测方法，其可在高压直流输电、静止型高压动态无功补偿以及直流融冰等工程项目实施之前或者进行相关试验研究的过程中，有效地测试阀基电子设备的工作性能以及检验其在各种工况下与控制保护设备的配合是否满足系统设计的要求。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种换流器触发控制装置功能的检测方法，首先需要组建一二次一体化的动态模拟试验系统，所述动态模拟试验系统包括上层控制保护系统、阀基电子设备、换流阀晶闸管设备、晶闸管监控设备、电压调节装置、电压采集装置及功率负载设备，电压调节装置一次侧与电源采用电缆连接，二次侧与换流阀晶闸管设备的三相接入端采用电缆连接；换流阀晶闸管设备的输出端与功率负载设备采用电缆连接；电压采集装置一次侧与电源采用电缆连接，二次侧与上层控制保护系统采用电缆连接；上层控制保护系统与阀基电子设备采用电缆或光缆连接；阀基电子设备与换流阀晶闸管设备采用光缆连接；阀基电子设备与晶闸管监控设备通过光缆连接；晶闸管监控设备与晶闸管器件采用电缆连接；所述电压调节装置为换流阀晶闸管设备提供工作电源，而电压采集装置为上层控制保护系统提供电压采集；
所述检测方法的内容是：通过在线设置调试变量的试验方式检验上层控制保护系统与阀基电子设备之间的接口逻辑功能的正确性；通过控制上层控制保护系统的触发逻辑时序或阀基电子设备进入测试模式的试验方式检验阀基电子设备与晶闸管监控设备之间的接口逻辑功能的正确性；在晶闸管上加载交变电压，通过调整电压值大小的方式检验晶闸管监控设备的触发功能、保护和监视功能的正确性；通过在上层控制保护系统模拟按整流时序连续触发晶闸管导通的试验方法，并经过长时间连续运行的方式检验整个换流器触发控制装置的功能的正确性。
上述检测方法包括如下内容：
（1）在上层控制保护系统在线设置与阀基电子设备之间的触发脉冲、控制及状态类信号变量，给变量整定不同的值，观察阀基电子设备的信号接收情况和相关运行状态；
（2）在阀基电子设备上模拟上送给上层控制保护系统的反馈信号和装置状态，在上层控制保护系统观察信号接收和处理情况；
（3）由上层控制保护系统和阀基电子设备组成一一对应的双系统配置的冗余主备系统，在该冗余系统上模拟上层控制保护系统正常切换、上层控制保护系统或阀基电子设备的故障状态下的系统切换，观察系统在切换前后的变化情况；
（4）在上层控制保护系统或者阀基电子设备上模拟信号，使阀基电子设备能够发送触发信号给晶闸管监控设备，观察晶闸管监控设备对触发信号的接收和处理情况；
（5）在晶闸管监控设备检测到换流阀晶闸管设备承受正向电压具备导通能力时或保护性触发保护晶闸管器件免受阀应力后发送指示信号到阀基电子设备，观察阀基电子设备接收到的指示信号情况；
（6）在上层控制保护系统或者阀基电子设备上模拟信号，使阀基电子设备能够发送触发信号给晶闸管监控设备，晶闸管监控设备接收触发信号并产生门极脉冲触发晶闸管导通，观察晶闸管是否正常导通；
（7）在上层控制保护系统模拟按整流时序连续触发晶闸管导通，观察晶闸管导通情况以及在此连续运行工况下上层控制保护系统、阀基电子设备和晶闸管监控设备的触发时序配合的稳定性和状态监控的正确性。
上述方法（1）所述的在上层控制保护系统在线设置与阀基电子设备之间的触发脉冲、控制及状态类信号变量，并通过改变变量的值，在阀基电子设备上测量实际对应信号的状态值或观察状态指示结果，判断阀基电子设备接收上层控制保护系统信号的正确性。
如上述方法所述，在上层控制保护系统中在线设置与阀基电子设备之间的触发脉冲、控制及状态类信号变量，其在线设置方法按照触发逻辑时序或状态变化顺序设置，或直接对被测信号变量本身进行设置。
上述方法（2）所述的在阀基电子设备上模拟上送给上层控制保护系统的反馈信号和装置状态，在上层控制保护系统上测量实际对应信号的状态值或在线观察对应信号在线实时显示的状态情况，判断上层控制保护系统接收和处理信号的正确性。
上述方法（3）所述的由上层控制保护系统和阀基电子设备组成一一对应的双系统配置的冗余主备系统，在该冗余系统上模拟上层控制保护系统正常切换、上层控制保护系统或阀基电子设备的故障状态下的系统切换，验证不同切换方式下上层控制保护系统和阀基电子设备系统的动态响应一致性以及对系统暂态运行的影响。
上述方法（4）所述的在上层控制保护系统或者阀基电子设备上模拟信号，使阀基电子设备能够发送触发信号给晶闸管监控设备，其具体内容为，通过控制上层控制保护系统的触发逻辑时序，并将触发脉冲、控制及状态信号发送给阀基电子设备，由阀基电子设备处理并产生触发信号发送给晶闸管监控设备；或者通过使阀基电子设备进入测试模式，用于连续发送触发信号给晶闸管监控设备，在晶闸管监控设备上测量触发信号的状态值，判断晶闸管监控设备接收触发信号的正确性。
上述方法（5）所述的在晶闸管监控设备检测到换流阀晶闸管设备承受正向电压具备导通能力时或保护性触发保护晶闸管器件免受阀应力后发送指示信号到阀基电子设备，其具体内容为，在晶闸管监控设备对应晶闸管上加载交变电压，当电压在正向上升期达到指示信号门槛值，该门槛值被晶闸管监控设备检测并产生发送给阀基电子设备；或通过调节晶闸管正向电压值达到保护性触发门槛值，晶闸管监控装置检测到该门槛值产生门极脉冲触发晶闸管器件导通，并产生保护性触发指示信号发送给阀基电子设备；在阀基电子设备上测量该返回指示信号的状态值或观察状态指示结果，判断阀基电子设备接收来自于晶闸管监控设备指示信号的正确性。
上述方法（6）所述的在上层控制保护系统或者阀基电子设备上模拟信号，使阀基电子设备能够发送触发信号给晶闸管监控设备，在晶闸管监控设备接收触发信号并处理后产生门极脉冲触发对应晶闸管器件，在晶闸管监控设备上测量门极脉冲信号并观察晶闸管器件导通前后电压状态，判断晶闸管导通的正确性。
上述方法（7）所述的在上层控制保护系统模拟按整流时序连续触发晶闸管导通，在整流模式下，通过在上层控制保护系统按照整流触发时序操作，观察各晶闸管器件导通前后电压状态，在连续运行工况下检验上层控制保护系统、阀基电子设备和晶闸管监控设备的触发时序配合的稳定性和状态监控的正确性，判断整个换流器触发控制装置的功能是否正确。
采用上述方案后，本发明提供一种在高压直流输电、静止型高压动态无功补偿以及直流融冰等工程项目实施之前或者进行相关试验研究的过程中，有效地测试阀基电子设备的工作性能以及检验其在各种工况下与控制保护装置的配合是否满足系统设计的要求的检测方法，具有以下优点：
（1）本发明对不同技术的阀基电子设备及晶闸管控制监视装置均适用。在使用本发明检验某种技术的阀基电子设备及晶闸管控制监视装置时，只需适当更换上层控制保护系统一侧与阀基电子设备的硬件接口以保证接口的正确匹配即可；
（2）本发明能够在试验环境中采用动态模拟方法检验阀基电子设备及晶闸管控制监视装置等相关设备的各种功能，并且可以验证其接口功能与控制保护装置是否匹配以及运行是否稳定可靠。该检测方法的应用可以为其它相关试验研究提供参考依据，也可以为实际工程的稳定可靠运行提供验证方法和技术数据的支撑。
附图说明
图1是本发明检测方法的操作步骤示意图；
图2是本发明中换流器触发控制装置示意图；
图3是本发明中系统冗余配置结构示意图；
图4是本发明中试验系统回路示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供一种换流器触发控制装置功能的检测方法，首先需要组建一二次一体化的动态模拟试验系统，所述动态模拟试验系统包括上层控制保护系统、阀基电子设备、换流阀晶闸管设备、晶闸管监控设备、电压调节装置、电压采集装置、功率负载设备以及各环节设备之间的物理连接线缆，所述物理连接线缆主要包括电缆和光缆；试验系统回路如图4所示，电压调节装置一次侧与电源采用电缆连接，二次侧与换流阀晶闸管设备的三相接入端采用电缆连接；换流阀晶闸管设备的输出端与功率负载设备采用电缆连接；电压采集装置一次侧与电源采用电缆连接，二次侧与上层控制保护系统采用电缆连接；上层控制保护系统与阀基电子设备采用电缆或光缆连接；阀基电子设备与换流阀晶闸管设备采用光缆连接；阀基电子设备与晶闸管监控设备通过光缆连接；晶闸管监控设备与晶闸管器件采用电缆连接；所述电压调节装置为换流阀晶闸管设备提供工作电源，而电压采集装置为上层控制保护系统提供电压采集。
本实施例中，被测换流器触发控制装置由上层控制保护系统、阀基电子设备、晶闸管监控设备以及各环节设备之间的物理连接线缆组成，该换流器触发控制装置试验连接回路如图2所示，上层控制保护系统与阀基电子设备之间采用电缆或光缆连接，连接方式的匹配由硬件接口完成；阀基电子设备与晶闸管监控设备采用光缆连接；晶闸管监控设备与晶闸管器件采用电缆连接。
依据本实施例检验过程如图1所示。
依据本实施例所作试验内容及目的如下：
（1）上层控制保护系统对下发送信号至阀基电子设备，验证阀基电子设备接收上层控制保护系统信号的正确性；
（2）阀基电子设备对上发送信号至上层控制保护系统，验证上层控制保护系统接收和处理信号的正确性；
（3）上层控制保护系统和阀基电子设备之间的冗余主备系统切换，验证不同切换方式下上层控制保护系统和阀基电子设备的动态响应一致性以及对系统暂态运行的影响；
（4）阀基电子设备对下发送信号至晶闸管监控设备，验证晶闸管监控设备接收触发信号的正确性；
（5）晶闸管监控设备对上发送信号至阀基电子设备，验证阀基电子设备接收来自于晶闸管监控设备指示信号的正确性；
（6）晶闸管监控设备接收处理触发信号并导通晶闸管，验证晶闸管导通的正确性；
（7）换流器触发控制装置稳态运行性能试验，验证换流器触发控制装置的稳定运行的能力。
如上所述试验（1）具体实施内容为：在上层控制保护系统在线设置与阀基电子设备之间的触发脉冲、控制及状态类信号变量，并通过改变变量的值，在阀基电子设备上测量实际对应信号的状态值或观察状态指示结果，判断阀基电子设备接收上层控制保护系统信号的正确性。
在上层控制保护系统中在线设置与阀基电子设备之间的触发脉冲、控制及状态类信号变量，其在线设置方法可以按照触发逻辑时序或状态变化顺序设置，也可以直接对被测信号变量本身进行设置。
如上所述试验（2）具体实施内容为：在阀基电子设备上模拟上送给上层控制保护系统的反馈信号和装置状态，在上层控制保护系统上测量实际对应信号的状态值或在线观察对应信号在线实时显示的状态情况，判断上层控制保护系统接收和处理信号的正确性。
如上所述试验（3）具体实施内容为：由上层控制保护系统和阀基电子设备组成一一对应的双系统配置的冗余主备系统，冗余系统连接示意图如图3所示，两套配置完全一致的控制保护系统A和控制保护系统B分别与阀基电子设备提供的两路接口连接。在该冗余系统上模拟上层控制保护系统正常切换、上层控制保护系统或阀基电子设备的故障状态下的系统切换，验证不同切换方式下上层控制保护系统和阀基电子设备系统的动态响应一致性以及对系统暂态运行的影响。
如上所述试验（4）具体实施内容为：在上层控制保护系统或者阀基电子设备上模拟信号，使阀基电子设备能够发送触发信号给晶闸管监控设备，其具体内容为，通过控制上层控制保护系统的触发逻辑时序，并将触发脉冲、控制及状态信号发送给阀基电子设备，由阀基电子设备处理并产生触发信号发送给晶闸管监控设备；或者通过使阀基电子设备进入测试模式，用于连续发送触发信号给晶闸管监控设备。在晶闸管监控设备上测量触发信号的状态值，判断晶闸管监控设备接收触发信号的正确性。
如上所述试验（5）具体实施内容为：在晶闸管监控设备检测到换流阀晶闸管设备承受正向电压具备导通能力时或保护性触发保护晶闸管器件免受阀应力后发送指示信号到阀基电子设备，其具体内容，在晶闸管监控设备对应晶闸管上加载交变电压，当电压在正向上升期达到指示信号门槛值，该门槛值被晶闸管监控设备检测并产生发送给阀基电子设备；或通过调节晶闸管正向电压值达到保护性触发门槛值，晶闸管监控设备检测到该门槛值产生门极脉冲触发晶闸管器件导通，并产生保护性触发指示信号发送给阀基电子设备。在阀基电子设备上测量该返回指示信号的状态值或观察状态指示结果，判断阀基电子设备接收来自于晶闸管监控设备指示信号的正确性。
如上所述试验（6）具体实施内容为：在上层控制保护系统或者阀基电子设备上模拟信号，使阀基电子设备能够发送触发信号给晶闸管监控设备，具体实施如上述第三优选方案的方法所述。在晶闸管监控设备接收触发信号并处理后产生门极脉冲触发对应晶闸管器件，在晶闸管监控设备上测量门极脉冲信号并观察晶闸管器件导通前后电压状态，判断晶闸管导通的正确性。
如上所述试验（7）具体实施内容为：在上层控制保护系统模拟按整流时序连续触发晶闸管导通，其特征为在整流模式下，通过在上层控制保护系统按照整流触发时序操作，观察各晶闸管器件导通前后电压状态，在连续运行工况下检验上层控制保护系统、阀基电子设备和晶闸管监控设备的触发时序配合的稳定性和状态监控的正确性，判断整个换流器触发控制装置的功能是否正确。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种换流器触发控制装置功能的检测方法，其特征在于：首先组建一二次一体化的动态模拟试验系统，所述动态模拟试验系统包括上层控制保护系统、阀基电子设备、换流阀晶闸管设备、晶闸管监控设备、电压调节装置、电压采集装置及功率负载设备，电压调节装置一次侧与电源采用电缆连接，二次侧与换流阀晶闸管设备的三相接入端采用电缆连接；换流阀晶闸管设备的输出端与功率负载设备采用电缆连接；电压采集装置一次侧与电源采用电缆连接，二次侧与上层控制保护系统采用电缆连接；上层控制保护系统与阀基电子设备采用电缆或光缆连接；阀基电子设备与换流阀晶闸管设备采用光缆连接；阀基电子设备与晶闸管监控设备通过光缆连接；晶闸管监控设备与晶闸管器件采用电缆连接；所述电压调节装置为换流阀晶闸管设备提供工作电源，而电压采集装置为上层控制保护系统提供电压采集；
所述检测方法的内容是：通过在线设置调试变量的试验方式检验上层控制保护系统与阀基电子设备之间的接口逻辑功能的正确性；通过控制上层控制保护系统的触发逻辑时序或阀基电子设备进入测试模式的试验方式检验阀基电子设备与晶闸管监控设备之间的接口逻辑功能的正确性；在晶闸管上加载交变电压，通过调整电压值大小的方式检验晶闸管监控设备的触发功能、保护和监视功能的正确性；通过在上层控制保护系统模拟按整流时序连续触发晶闸管导通的试验方法，并经过长时间连续运行的方式检验整个换流器触发控制装置的功能的正确性。
2.如权利要求1所述的一种换流器触发控制装置功能的检测方法，其特征在于：所述检测方法包括如下内容：
(1)在上层控制保护系统在线设置与阀基电子设备之间的触发脉冲、控制及状态类信号变量，给变量整定不同的值，观察阀基电子设备的信号接收情况和相关运行状态；
(2)在阀基电子设备上模拟上送给上层控制保护系统的反馈信号和装置状态，在上层控制保护系统观察信号接收和处理情况；
(3)由上层控制保护系统和阀基电子设备组成一一对应的双系统配置的冗余主备系统，在该冗余系统上模拟上层控制保护系统正常切换、上层控制保护系统或阀基电子设备的故障状态下的系统切换，观察系统在切换前后的变化情况；
(4)在上层控制保护系统或者阀基电子设备上模拟信号，使阀基电子设备能够发送触发信号给晶闸管监控设备，观察晶闸管监控设备对触发信号的接收和处理情况；
(5)在晶闸管监控设备检测到换流阀晶闸管设备承受正向电压具备导通能力时或保护性触发保护晶闸管器件免受阀应力后发送指示信号到阀基电子设备，观察阀基电子设备接收到的指示信号情况；
(6)在上层控制保护系统或者阀基电子设备上模拟信号，使阀基电子设备能够发送触发信号给晶闸管监控设备，晶闸管监控设备接收触发信号并产生门极脉冲触发晶闸管导通，观察晶闸管是否正常导通；
(7)在上层控制保护系统模拟按整流时序连续触发晶闸管导通，观察晶闸管导通情况以及在此连续运行工况下上层控制保护系统、阀基电子设备和晶闸管监控设备的触发时序配合的稳定性和状态监控的正确性。
3.如权利要求2所述的一种换流器触发控制装置功能的检测方法，其特征在于：所述方法(1)所述的在上层控制保护系统在线设置与阀基电子设备之间的触发脉冲、控制及状态类信号变量，并通过改变变量的值，在阀基电子设备上测量实际对应信号的状态值或观察状态指示结果，判断阀基电子设备接收上层控制保护系统信号的正确性。
4.如权利要求3所述的一种换流器触发控制装置功能的检测方法，其特征在于：如所述方法所述，在上层控制保护系统中在线设置与阀基电子设备之间的触发脉冲、控制及状态类信号变量，其在线设置方法按照触发逻辑时序或状态变化顺序设置，或直接对被测信号变量本身进行设置。
5.如权利要求2所述的一种换流器触发控制装置功能的检测方法，其特征在于：所述方法(2)所述的在阀基电子设备上模拟上送给上层控制保护系统的反馈信号和装置状态，在上层控制保护系统上测量实际对应信号的状态值或在线观察对应信号在线实时显示的状态情况，判断上层控制保护系统接收和处理信号的正确性。
6.如权利要求2所述的一种换流器触发控制装置功能的检测方法，其特征在于：所述方法(3)所述的由上层控制保护系统和阀基电子设备组成一一对应的双系统配置的冗余主备系统，在该冗余系统上模拟上层控制保护系统正常切换、上层控制保护系统或阀基电子设备的故障状态下的系统切换，验证不同切换方式下上层控制保护系统和阀基电子设备系统的动态响应一致性以及对系统暂态运行的影响。
7.如权利要求2所述的一种换流器触发控制装置功能的检测方法，其特征在于：所述方法(4)所述的在上层控制保护系统或者阀基电子设备上模拟信号，使阀基电子设备能够发送触发信号给晶闸管监控设备，其具体内容为，通过控制上层控制保护系统的触发逻辑时序，并将触发脉冲、控制及状态信号发送给阀基电子设备，由阀基电子设备处理并产生触发信号发送给晶闸管监控设备；或者通过使阀基电子设备进入测试模式，用于连续发送触发信号给晶闸管监控设备，在晶闸管监控设备上测量触发信号的状态值，判断晶闸管监控设备接收触发信号的正确性。
8.如权利要求2所述的一种换流器触发控制装置功能的检测方法，其特征在于：所述方法(5)所述的在晶闸管监控设备检测到换流阀晶闸管设备承受正向电压具备导通能力时或保护性触发保护晶闸管器件免受阀应力后发送指示信号到阀基电子设备，其具体内容为，在晶闸管监控设备对应晶闸管上加载交变电压，当电压在正向上升期达到指示信号门槛值，该门槛值被晶闸管监控设备检测并产生发送给阀基电子设备；或通过调节晶闸管正向电压值达到保护性触发门槛值，晶闸管监控装置检测到该门槛值产生门极脉冲触发晶闸管器件导通，并产生保护性触发指示信号发送给阀基电子设备；在阀基电子设备上测量上述两种情况下返回的指示信号的状态值或观察状态指示结果，判断阀基电子设备接收来自于晶闸管监控设备指示信号的正确性。
9.如权利要求2所述的一种换流器触发控制装置功能的检测方法，其特征在于：所述方法(6)所述的在上层控制保护系统或者阀基电子设备上模拟信号，使阀基电子设备能够发送触发信号给晶闸管监控设备，在晶闸管监控设备接收触发信号并处理后产生门极脉冲触发对应晶闸管器件，在晶闸管监控设备上测量门极脉冲信号并观察晶闸管器件导通前后电压状态，判断晶闸管导通的正确性。
10.如权利要求2所述的一种换流器触发控制装置功能的检测方法，其特征在于：所述方法(7)所述的在上层控制保护系统模拟按整流时序连续触发晶闸管导通，在整流模式下，通过在上层控制保护系统按照整流触发时序操作，观察各晶闸管器件导通前后电压状态，在连续运行工况下检验上层控制保护系统、阀基电子设备和晶闸管监控设备的触发时序配合的稳定性和状态监控的正确性，判断整个换流器触发控制装置的功能是否正确。
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