CN103197176B - 一种高压直流输电阀控设备试验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压直流输电阀控设备试验系统及方法，该实验系统包括具有互锁逻辑的主、备控制信号模拟装置，一个晶闸管级模拟装置，主、备信号监视装置和主、备监控后台，主、备控制信号模拟装置分别通过光纤接口用于连接主、备阀控设备的信号输入端口，晶闸管级模拟装置用于连接主、备阀控设备的信号输出端口，主、备监控后台分别通过CAN总线用于与主、备阀控设备通讯连接，主、备信号监视装置分别通过探头用于连接主、备阀控设备的信号测量接口，并分别连接晶闸管级模拟装置的信号输出端口。解决了现有试验系统集成度大、针对性不强的问题。

Description

一种高压直流输电阀控设备试验系统及方法

技术领域

本发明涉及一种高压直流输电阀控设备试验系统及方法。

背景技术

高压直流输电（High Voltage Direction Current，HVDC）主要作用是将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。高压直流输电由于自身的结构及性能，具备经济性、互联性、控制性等特点，在现代化中国电网中得到了广泛的应用。

换流装置是高压直流输电工程中最重要的装置，目前应用最多的是以晶闸管为核心电力电子器件构成的12个桥臂的换流装置，又称换流阀。阀控设备（以下简称VCE）是换流阀控制和监视的基本工作单元，同时还是阀和控制保护系统之间的连接设备。

近年来，随着高压直流输电在中国的高速发展，国内电力装备制造商已经拥有完全自主知识产权的高压直流输电换流阀和阀控设备（VCE），并在葛南工程、锦苏工程中已经得到应用。就现状而言，VCE的试验能力还比较薄弱，还是以第三方的联调试验为主，这种试验系统集成度大、针对性不强，很难满足VCE的专项针对性试验的需求。

实际在高压直流输电阀控设备领域，对阀控的功能、性能的要求非常高，特别是对阀控的可靠性要求尤为突出，而现在的试验能力做不到对VCE进行全方位、针对性的试验。本发明专利开创了一种结构简单、功能全面的试验方法，提供了一种试验系统建设方案，不但能模拟VCE现场运行环境，还能灵活配置多种异常状况，全面满足了VCE专项针对性试验需求，为VCE系统研发和改进提供了强有力的支撑，具备很强的实用性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压直流输电阀控设备试验系统及试验方法，用以解决现有VCE试验系统集成度大、针对性不强的问题。

为实现上述目的，本发明的系统方案是：一种高压直流输电阀控设备试验系统，包括具有互锁逻辑的主、备控制信号模拟装置，一个晶闸管级模拟装置，主、备信号监视装置和主、备监控后台，所述主、备控制信号模拟装置分别通过接口设备用于连接被测主、备阀控设备的信号输入端口，所述晶闸管级模拟装置用于连接所述被测主、备阀控设备的信号输出端口，所述主、备监控后台分别通过CAN总线用于与所述被测主、备阀控设备通讯连接，所述主、备信号监视装置分别通过探头用于连接所述被测主、备阀控设备的信号测量接口，并分别连接所述晶闸管级模拟装置的信号输出端口。

所述主、备控制信号模拟装置包括信号处理单元、开关控制单元和信号输出单元，所述信号处理单元用于通过开关控制单元的信号选择将控制信号输出到所述信号输出单元，所述信号输出单元用于将所述控制信号分别输出到主、备阀控设备。

所述晶闸管级模拟装置包括开关控制单元、信号处理单元和信号输出单元，所述开关控制单元用于接收所述主、备阀控设备输出的控制信号并经过信号处理单元输送到所述信号输出单元，所述信号输出单元用于输出晶闸管回检信号给所述主、备阀控设备。

所述接口设备为光纤接口。

本发明的方法方案是：一种高压直流输电阀控设备试验方法，包括如下步骤：

（1）根据试验项目，调节主、备控制信号模拟装置，使其输出试验所需的控制信号和触发使能信号；

（2）主、备阀控设备分别接收步骤（1）中主、备控制信号模拟装置输出的控制信号和触发使能信号，并进入相应试验运行工况；

（3）调节晶闸管级模拟装置，使其输出主、备阀控设备所需的晶闸管回检信号，并由主、备阀控设备分别发送到主、备监控后台；

（4）通过主、备信号监视装置实时读取主、备阀控设备输出的信号波形，并由主、备监控后台实时显示相应试验项目的运行状态，并对故障事件发出故障报警信号。

本发明达到的有益效果：本发明试验系统中，包括主控制信号模拟装置和备用信号模拟装置，通过主控制信号模拟装置和备用控制信号模拟装置的主备互锁逻辑，模拟阀控设备的真实运行状况下以一个为主，一个处于热备用状态的工作状态，同时对主备互锁逻辑提供的两路独立的控制信号采用互锁逻辑，可以模拟两个阀控设备真实运行状况下无扰切换的情况，因此能模拟VCE现场运行环境，全面满足了VCE专项针对性试验需求。

附图说明

图1是本发明试验系统结构图；

图2是本发明控制信号模拟装置结构图；

图3是本发明晶闸管级模拟装置结构图；

图4是本发明的信号时序图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明可进行专项试验项目包括：预检运行模式试验、换相运行模式试验、EOC输出信号试验、du/dt保护试验、状态检测试验、VCE_READY试验、晶闸管回检试验、保护触发试验、低电压试验、旁通试验、通道检测试验、通讯试验、主备切换试验、电源故障试验、系统校时试验、报警试验、跳闸试验、漏水检测试验等。

本发明试验系统实施例：

如图1所示，本发明试验系统由主控制信号模拟装置I、备用控制信号模拟装置II、主接口设备I、备用接口设备II、主阀控设备I、备用阀控设备II、晶闸管级模拟装置、主监控后台I、备用监控后台II、主信号监视装置I和备用信号监视装置II组成。

本实施例中，主控制信号模拟装置和备用控制信号模拟装置分别通过主接口设备和备用接口设备连接主阀控设备、备用阀控设备，主阀控设备和备用阀控设备分别通过光纤连接到晶闸管级模拟装置，主接口设备和备用接口设备的接口类型为光纤接口，主信号监视装置和备用信号监视装置分别通过探头连接主阀控设备和备用阀控设备的信号测试接口，并分别连接晶闸管模拟装置的信号输出端口，主监控设备和备用监控设备分别通过CAN总线与主阀控设备和备用阀控设备通讯连接。

本发明主阀控设备和备用阀控设备包括晶闸管监控单元和控制单元，用于输出控制信号给晶闸管级模拟装置和接收晶闸管级模拟装置输出的回检信号。

如图2所示，本发明的控制信号模拟装置包括开关控制单元、信号处理单元和信号输出单元，用于输出阀控设备所需的控制信号，该控制信号模拟装置的每一路输出信号都能通过开关单元独立投切，能更好地验证阀控设备在各种不同工况和异常情况下的表现。

如图3所示，本发明的晶闸管级模拟装置，包括开关控制单元、信号处理单元和信号输出单元，用于输出阀控设备所需的晶闸管级回检信号，该晶闸管级模拟装置可以通过开关控制单元中开关组合，形成不同工况下的回检信号，并通过光纤发送至阀控设备对应的晶闸管级通道。本发明的晶闸管级模拟装置具备扩展功能，可根据需要扩展出多路输出，可以将一路输出信号引至扩展装置，该扩展装置可以将该路信号复制成多路输出，以满足试验需求。

本发明采用一种后台监控软件，采用的Modbus/Profibus等通讯协议开发，通过RS485接口连接至VCE通讯接口，可实时监视阀控设备产生的事件信息。

本发明的试验系统由主控制信号模拟装置和备用控制信号模拟装置分别通过光纤输出光信号到主接口设备和备用接口设备，主接口设备和备用接口设备分别通过光纤给主阀控设备和备用阀控设备提供控制信号和触发使能信号，主控制信号模拟装置和备用控制信号模拟装置具有主备互锁逻辑，这样可以保证主阀控设备、备用阀控设备和实际运行一样，只以主阀控设备为主，备用阀控设备处于热备用状态，通过该试验系统可以模拟两个阀控设备主备无扰切换的试验需求。另外，主备互锁可以手动投切，这样可以模拟两个阀控设备主动信号丢失和主动信号重叠的试验需求。主备互锁逻辑通过控制信号模拟装置软件实现，主备互锁提供独立的两路光信号输出，软件中对这两路信号采用互斥逻辑，保证两个阀控设备无扰切换。

本发明的试验方法实施例：

本发明试验方法具体包括以下步骤：

（1）根据试验项目，调节控制信号模拟装置，使其输出试验所需的控制信号和触发使能信号；

（2）阀控设备接收步骤（1）中控制信号模拟装置输出的控制信号和触发使能信号，并进入相应试验运行工况；

（3）调节晶闸管级模拟装置，使其输出试验所需的晶闸管回检信号，阀控设备根据接收到的回检信号，监视晶闸管模拟装置运行状况，并发送到监控后台，同时通过信号监视装置查看阀控设备控制信号波形和晶闸管回检信号波形；

（4）监控后台根据接收到的阀控设备输出的控制信号和晶闸管模拟装置输出的回检信号显示试验项目的状态，并对故障事件进行显示，并发出故障报警信号。

本发明换相运行模式下的晶闸管跳闸试验过程：

操作主控制信号模拟装置I：投12路触发使能信号，投断路器闭合信号，投换流器解锁信号，投系统主动信号。主阀控设备I如正确接收上述信号，则主阀控设备I进入主动换相模式运行，主监控后台I事件显示“VCE系统I主动，换相运行模式产生”；

操作备用控制信号模拟装置II：投12路触发使能信号，投断路器闭合信号，投换流器解锁信号，投系统备动信号。VCE系统II如正确接收上述信号，则备用阀控设备II进入备动换相模式运行，备用监控后台II事件显示“VCE系统II备动，换相运行模式产生”；

信号监视装置可以查看到主阀控设备I在每一路触发使能信号上升沿时向晶闸管级模拟装置发送触发脉冲，如图4；

操作晶闸管级模拟装置：投晶闸管回检信号，并扩展出3路输出发送至同一单阀。主阀控设备I产生报警和跳闸信号，备用阀控设备II产生报警信号。主监控后台I事件显示“晶闸管1故障产生，晶闸管2故障产生，晶闸管3故障产生，晶闸管无冗余—跳闸产生”，备用监控后台II事件显示“晶闸管1故障产生，晶闸管2故障产生，晶闸管3故障产生”。

Claims (4)

1.一种高压直流输电阀控设备试验系统，其特征在于，包括具有互锁逻辑的主、备控制信号模拟装置，一个晶闸管级模拟装置，主、备信号监视装置和主、备监控后台，所述主、备控制信号模拟装置分别通过接口设备用于连接被测主、备阀控设备的信号输入端口，所述晶闸管级模拟装置用于连接所述被测主、备阀控设备的信号输出端口，所述主、备监控后台分别通过CAN总线用于与所述被测主、备阀控设备通讯连接，所述主、备信号监视装置分别通过探头用于连接所述被测主、备阀控设备的信号测量接口，并分别连接所述晶闸管级模拟装置的信号输出端口；

所述晶闸管级模拟装置包括开关控制单元、信号处理单元和信号输出单元，所述开关控制单元用于接收所述主、备阀控设备输出的控制信号并经过信号处理单元输送到所述信号输出单元，所述信号输出单元用于输出晶闸管回检信号给所述主、备阀控设备。

2.根据权利要求1所述的高压直流输电阀控设备试验系统，其特征在于，所述主、备控制信号模拟装置包括信号处理单元、开关控制单元和信号输出单元，所述信号处理单元用于通过开关控制单元的信号选择将控制信号输出到所述信号输出单元，所述信号输出单元用于将所述控制信号分别输出到主、备阀控设备。

3.根据权利要求1所述的高压直流输电阀控设备试验系统，其特征在于，所述接口设备为光纤接口。

4.一种如权利要求1所述高压直流输电阀控设备试验系统的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据试验项目，调节主、备控制信号模拟装置，使其输出试验所需的控制信号和触发使能信号；

(2)主、备阀控设备分别接收步骤(1)中主、备控制信号模拟装置输出的控制信号和触发使能信号，并进入相应试验运行工况；

(3)调节晶闸管级模拟装置，使其输出主、备阀控设备所需的晶闸管回检信号，并由主、备阀控设备分别发送到主、备监控后台；

(4)通过主、备信号监视装置实时读取主、备阀控设备输出的信号波形，并由主、备监控后台实时显示相应试验项目的运行状态，并对故障事件发出故障报警信号。