CN106646099A - 一种高压直流输电ttm板卡故障定位系统及其故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压直流输电TTM板卡故障定位系统及其故障定位方法，该系统包括依次连接的录波监控系统、VBE和阀模块，阀模块中的晶闸管触发监测单元TTM板卡对换流阀需要监测的节点信号进行采集处理，随后将处理判断信号传输至信号汇总通信板，信号存储到信号汇总通信板卡存储芯片中；当VBE的触发监测机箱检测到某一级或多级晶闸管的TTM板卡发送过电压保护回报脉冲、取能回报脉冲消失或信息汇总通信板检测到自身关键信号异常时，自动启动录波或通过手动方式启动录波；故障录波装置进行故障定位。本发明解决在高压直流输电换流阀本体内，在强电磁场干扰的工况下，无法实现在故障区间内对TTM板卡关键信号节点追踪的问题。

Description

一种高压直流输电TTM板卡故障定位系统及其故障定位方法

技术领域

本发明涉及一种特高压直流输电技术领域的故障定位方法，具体涉及一种高压直流输电TTM板卡故障定位系统及其故障定位方法。

背景技术

TTM板是换流阀实现交直流电能转换的核心控制和保护单元，其运行可靠性直接影响换流阀乃至整个直流输电工程的安全稳定性。当TTM板中关键信号出现异常或VBE检测到晶闸管故障或过电压保护动作时，TTM板的关键信号会有明显的非正常常态参数。高压直流输电中TTM板安装在换流阀本体内，在换流阀正常工况下，TTM板处于强电磁场干扰的环境中，这为TTM故障追踪的信号节点采集和信号传输提出了挑战，而通过对TTM板故障区间内关键节点波形的追踪分析，可以为换流阀本体的运行状态评估和停电检修提供更方便、更高效、更准确的技术基础。

目前在高压直流输电领域，换流阀本体内，在强电磁场干扰的工况下，无法实现在故障区间内的内对TTM板卡关键信号节点的追踪。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种高压直流输电TTM板卡故障定位系统及其故障定位方法，解决在高压直流输电领域，换流阀本体内，在强电磁场干扰的工况下，无法实现在故障区间内对TTM板卡关键信号节点的追踪的问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种高压直流输电TTM板卡故障定位系统，所述故障定位系统包括依次连接的录波监控系统、阀基电子设备VBE和阀模块，所述阀模块包括至少一个阀段，其改进之处在于，所述阀段中的晶闸管触发监测单元TTM板卡与信号汇总通信板连接，所述晶闸管触发监测单元TTM板卡对监控信号进行处理分析，并通过数据传输光纤与信号汇总通信板连接，所述信号汇总通信板与阀基电子设备VBE的故障录波装置连接。

进一步地，每一个所述阀段包括若干个依次连接的晶闸管触发监测单元TTM板卡；晶闸管触发监测单元TTM板卡对信号进行采集、处理、分析后汇总到阀模块的信号汇总通信板卡中，信号汇总通信板卡的中央处理器将全部晶闸管级的录波信号转换成2进制编码后存储到信号汇总通信板卡存储芯片中，在未启动录波时，信号汇总通信板存储芯片中的数据被实时刷新。

进一步地，所述录波监控系统与阀基电子设备VBE之间进行通信时遵循IEC61850协议。

进一步地，所述阀基电子设备VBE包括连接的故障录波装置和触发监测机箱，故障录波装置和触发监测机箱之间的数据传输遵循HDLC协议；所述故障录波装置通过eTDM总线与阀段中的信号汇总通信板连接；所述触发监测机箱通过触发回报光纤与阀段中的晶闸管触发监测单元TTM板卡连接。

进一步地，所述故障录波装置发送录波启动信号包括手动录波方式和自动录波方式；

当阀基电子设备VBE的触发监测机箱检测到某一级或多级晶闸管的晶闸管触发监测单元TTM板卡发送过电压保护回报脉冲、取能回报脉冲消失或信息汇总通信板检测到自身关键信号异常时，触发监测机箱将相应的单阀晶闸管级位置信息和启动录波指令发送给故障录波装置，故障录波装置接收到录波启动指令后将启动指令通过eTDM总线发送给对应阀模块的信号汇总通信板，并读取相应的录波数据；或通过录波监控系统手动启动录波，录波监控系统设置相应的启动录波按钮和晶闸管位置信息设定栏，手动启动后通过IEC61850协议将录波启动信号和晶闸管级位置信息发送给故障录波装置。

进一步地，手动录波采用网线的方式下发录波启动命令，自动录波是在阀基电子设备VBE监测到故障发生时，通过光纤下发录波启动信号命令；两种录波方式在对换流阀信号点的参数采集、处理、分析和上传的方式上相同，录波信号上传均采用光信号上传的方式。

本发明提供一种应用高压直流输电TTM板卡故障定位系统的故障定位方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

(1)晶闸管触发监测单元TTM板卡对换流阀需要监测的节点信号进行信号采集、处理和分析；

(2)晶闸管触发监测单元TTM板卡将信号汇总到阀模块的信号汇总通信板，并储到信号汇总通信板卡存储芯片中，在未启动录波时，信号汇总通信板存储芯片中的数据被实时刷新；

(3)当阀基电子设备VBE的触发监测机箱检测到某一级或多级晶闸管的晶闸管触发监测单元TTM板卡发送过电压保护回报脉冲、取能回报脉冲消失或信息汇总通信板检测到自身关键信号异常时，自动启动录波或通过手动方式启动录波；

进一步地，所述步骤(3)中，自动启动录播包括：触发监测机箱将录波启动前200ms和后200ms相应的单阀晶闸管级位置信息和启动录波指令发送给故障录波装置，故障录波装置接收到录波启动指令后将启动指令通过eTDM总线发送给对应阀模块的信号汇总通信板，并读取相应的录波数据；

手动方式启动录波包括：通过录波监控系统手动启动录波，录波监控系统设置相应的启动录波按钮和晶闸管位置信息设定栏，手动启动后通过IEC61850协议将录波启动信号和晶闸管级位置信息发送给故障录波装置。

本发明提供的技术方案具有的优异效果是：

1)本发明提供的高压直流输电TTM板卡故障定位系统及其故障定位方法，可解决强电磁干扰的工况下，TTM板卡关键节点的信号采集和传输，通过转换成光信号传输来规避干扰环境的影响。

2)高压直流输电TTM板卡故障定位系统及其故障定位方法，可以实现换流阀ms级故障追踪和定位，帮助提高换流站的检修效率，节约换流站停电检修时间。

3)高压直流输电TTM板卡故障定位系统及其故障定位方法，实现了数千块晶闸管级TTM板卡的同时并行信号采集和传输，此外由于采用可拓展模块化设计方法，可以根据工程的扩大而优化升级。

附图说明

图1是本发明提供的高压直流输电TTM板卡故障定位系统的拓扑示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

一种高压直流输电TTM板卡故障定位系统，所述故障定位系统包括依次连接的录波监控系统、阀基电子设备VBE和阀模块，所述阀模块包括至少一个阀段，所述阀段中的晶闸管触发监测单元TTM板卡与TTM数据采集板连接，所述晶闸管触发监测单元TTM板卡通过数据传输光纤与信号汇总通信板连接，所述信号汇总通信板与阀基电子设备VBE的故障录波装置连接。每一个所述阀段包括若干个依次连接的晶闸管触发监测单元TTM板卡。录波监控系统与阀基电子设备VBE之间进行通信时遵循IEC61850协议。阀基电子设备VBE包括连接的故障录波装置和触发监测机箱，故障录波装置和触发监测机箱之间的数据传输遵循HDLC协议；所述故障录波装置通过eTDM总线与阀段中的信号汇总通信板连接；所述触发监测机箱通过触发回报光纤与阀段中的晶闸管触发监测单元TTM板卡连接。

为规避高压高电磁干扰工况，换流阀阀塔内及其到阀基电子设备VBE之间的全部通信均采用光纤传输的方式。

本发明还提供一种高压直流输电TTM板卡故障定位系统的故障定位方法，包括：

晶闸管触发监测单元TTM板卡信号通过通过连接端子传输至TTM数据采集板中，TTM数据采集板对接收到的信号进行光电转换处理，信号汇总到阀模块的信号汇总通信板卡中；

信号汇总通信板卡的中央处理器将全部晶闸管级的录波信号转换成2进制编码后存储到信号汇总通信板卡存储芯片中，在未启动录波时，信号汇总通信板存储芯片中的数据被实时刷新；

当阀模块数据汇总通信板卡接收到阀基电子设备VBE故障录波装置发送的相应晶闸管级启动录波信号指令或TTM板监测到其自身关键信号异常时，将启动故障录波功能，并将录波启动前200ms和后200ms的相应晶闸管级录波数据通过eTDM总线发送给VBE故障录波装置；

故障录波装置发送录波启动信号包括手动录波方式和自动录波方式；当阀基电子设备VBE的触发监测机箱检测到某一级或多级晶闸管的晶闸管触发监测单元TTM板卡发送过电压保护回报脉冲、取能回报脉冲消失或信息汇总通信板检测到自身关键信号异常时，触发监测机箱将相应的单阀晶闸管级位置信息和启动录波指令发送给故障录波装置，故障录波装置接收到录波启动指令后将启动指令通过eTDM总线发送给对应阀模块的信号汇总通信板，并读取相应的录波数据；或通过录波监控系统手动启动录波，录波监控系统设置相应的启动录波按钮和晶闸管位置信息设定栏，手动启动后通过IEC61850协议将录波启动信号和晶闸管级位置信息发送给故障录波装置，手动录波与自动录波数据传输方式相同。

本发明着重突破，多路并行故障追踪和高压高电磁干扰工况信号采集传送等方面故障追踪障碍。本发明采用信息汇总通信板通过eTDM总线将每个阀段的9个晶闸管级的TTM板关键信号的实时状态发送给智能化监测机箱，智能化监测机箱通过IEC61850协议将接收到的TTM板状态数据发送给在线监测系统，智能化监测机箱接收到全部晶闸管级的TTM板关键信号状态信息数据后，通过IEC61850协议将数据发送到在线监测系统中，在线监测系统会实时反映TTM板的运行状态，并及时反映TTM板的故障状态。

本发明解决了在高压直流输电领域，换流阀本体内，在强电磁场干扰的工况下，无法实现在故障区间内的内对TTM板卡关键信号节点的追踪的问题，从而方便换流站运行检修人员对换流阀本运行状态评估和TTM板卡故障的分析定位，提高换流站运行检修的效率和准确性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高压直流输电TTM板卡故障定位系统，所述故障定位系统包括依次连接的录波监控系统、阀基电子设备VBE和阀模块，所述阀模块包括至少一个阀段，其特征在于，所述阀段中的晶闸管触发监测单元TTM板卡与信号汇总通信板连接，所述晶闸管触发监测单元TTM板卡对监控信号进行处理分析，并通过数据传输光纤与信号汇总通信板连接，所述信号汇总通信板与阀基电子设备VBE的故障录波装置连接。

2.如权利要求1所述的高压直流输电TTM板卡故障定位系统，其特征在于，每一个所述阀段包括若干个依次连接的晶闸管触发监测单元TTM板卡；晶闸管触发监测单元TTM板卡对信号进行采集、处理、分析后汇总到阀模块的信号汇总通信板卡中，信号汇总通信板卡的中央处理器将全部晶闸管级的录波信号转换成2进制编码后存储到信号汇总通信板卡存储芯片中，在未启动录波时，信号汇总通信板存储芯片中的数据被实时刷新。

3.如权利要求1所述的高压直流输电TTM板卡故障定位系统，其特征在于，所述录波监控系统与阀基电子设备VBE之间进行通信时遵循IEC61850协议。

4.如权利要求1所述的高压直流输电TTM板卡故障定位系统，其特征在于，所述阀基电子设备VBE包括连接的故障录波装置和触发监测机箱，故障录波装置和触发监测机箱之间的数据传输遵循HDLC协议；所述故障录波装置通过eTDM总线与阀段中的信号汇总通信板连接；所述触发监测机箱通过触发回报光纤与阀段中的晶闸管触发监测单元TTM板卡连接。

5.如权利要求4所述的高压直流输电TTM板卡故障定位系统，其特征在于，所述故障录波装置发送录波启动信号包括手动录波方式和自动录波方式；

当阀基电子设备VBE的触发监测机箱检测到某一级或多级晶闸管的晶闸管触发监测单元TTM板卡发送过电压保护回报脉冲、取能回报脉冲消失或信息汇总通信板检测到自身关键信号异常时，触发监测机箱将相应的单阀晶闸管级位置信息和启动录波指令发送给故障录波装置，故障录波装置接收到录波启动指令后将启动指令通过eTDM总线发送给对应阀模块的信号汇总通信板，并读取相应的录波数据；或通过录波监控系统手动启动录波，录波监控系统设置相应的启动录波按钮和晶闸管位置信息设定栏，手动启动后通过IEC61850协议将录波启动信号和晶闸管级位置信息发送给故障录波装置。

6.如权利要求5所述的高压直流输电TTM板卡故障定位系统，其特征在于，手动录波采用网线的方式下发录波启动命令，自动录波是在阀基电子设备VBE监测到故障发生时，通过光纤下发录波启动信号命令；两种录波方式在对换流阀信号点的参数采集、处理、分析和上传的方式上相同，录波信号上传均采用光信号上传的方式。

7.一种应用如权利要求1-6中任一项所述的高压直流输电TTM板卡故障定位系统的故障定位方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)晶闸管触发监测单元TTM板卡对换流阀需要监测的节点信号进行信号采集、处理和分析；

(2)晶闸管触发监测单元TTM板卡将信号汇总到阀模块的信号汇总通信板，并储到信号汇总通信板卡存储芯片中，在未启动录波时，信号汇总通信板存储芯片中的数据被实时刷新；

(3)当阀基电子设备VBE的触发监测机箱检测到某一级或多级晶闸管的晶闸管触发监测单元TTM板卡发送过电压保护回报脉冲、取能回报脉冲消失或信息汇总通信板检测到自身关键信号异常时，自动启动录波或通过手动方式启动录波。

8.如权利要求7所述的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(3)中，自动启动录播包括：触发监测机箱将录波启动前200ms和后200ms相应的单阀晶闸管级位置信息和启动录波指令发送给故障录波装置，故障录波装置接收到录波启动指令后将启动指令通过eTDM总线发送给对应阀模块的信号汇总通信板，并读取相应的录波数据；

手动方式启动录波包括：通过录波监控系统手动启动录波，录波监控系统设置相应的启动录波按钮和晶闸管位置信息设定栏，手动启动后通过IEC61850协议将录波启动信号和晶闸管级位置信息发送给故障录波装置。