CN107516907B - 一种基于阀级电压的触发系统熄弧角检测方法 - Google Patents

一种基于阀级电压的触发系统熄弧角检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于阀级电压的触发系统熄弧角检测方法，阀基电子设备具备根据晶闸管阀电压监测板反馈的电压回报信号直接计算并监测熄弧角的功能。采用实测型熄弧角测量的控制系统，原来通过比较来自VBE系统的电流过零信号与来自模拟量测量系统的电压信号过零点得到熄弧角，采用本发明专利后，可以有效避免电流过零脉冲信号(EOC)在传输过程中产生的干扰以及电压过零信号(模拟信号)与EOC之间的延时导致的熄弧角计算误差，从而大大提高实测熄弧角的精度和速度，进而提升控制系统的工作效率以及高压直流输电系统的稳定性，可以在实际工程中推广应用。

Description

一种基于阀级电压的触发系统熄弧角检测方法
技术领域
本发明属于高压直流输电技术，涉及大功率电力电子技术，尤其涉及一种 基于阀级电压的触发系统熄弧角检测方法。
背景技术
熄弧角控制是高压直流输电工程逆变侧的一种主要控制策略之一，该控制 器的主要目的是将熄弧角控制在设定范围内，防止由于熄弧角过小造成换相失 败。在正常运行时，该控制器常常处于备用状态，而在系统中有异常扰动，如 交流故障或电压异常降低情况下，该控制器立刻投入，迅速调整，避免换相失 败，维持系统的连续运行。由于现代高压直流输电工程输送容量巨大，达到500 万千瓦以上，因此，如何提高熄弧角控制器可靠性、正确性，越来越受到重视。
熄弧角的测量是熄弧角控制器的输入环节，当前主流直流输电技术中，极 控设备中有通过采集阀基电子设备反馈的电流过零信号，与本身采集的交流电 压比较产生的过零信号比较而得到熄弧角的实测型熄弧角测量方法，也有通过 采集电流和触发角度，根据计算公式推导出熄弧角的预测型熄弧角测量方法。 实测型熄弧角直观、可靠，有很多的实际应用，但是实测型熄弧角测量方法对 阀片电流过零信号的采集和传输提出了很高的要求，由于实际运行时，阀片上 的工况较为复杂，因此经常会出现电流过零信号测量偏移的情况。预测型熄弧 角测量方法计算工作量较大，对设备硬件提出了很高的要求，另外一方面，在 扰动情况下，准确度也不能保证。因此，探索更加可靠、快速、实现方便熄弧 角测量的方法，有使用价值。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种基于阀级电压的触发系统 熄弧角检测方法，以解决实测型熄弧角测量方法存在的测量值偏移情况。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于阀级电压的触发系统熄弧角检测方法，系统由晶闸管阀监视单元、 阀基电子设备和极控制设备，极控制设备与阀基电子设备通过37针扁平电缆线 连接，阀基电子设备与晶闸管阀监视单元通过光纤连接；
晶闸管阀监视单元检测到晶闸管上负向电压建立后通过回检光纤将负电压 建立信NEG号送至阀基电子设备，阀基电子设备基于此产生阀电流过零点信号 EOC；
晶闸管阀监视单元在阀上晶闸管电压满足正向条件时，发出正向电压建立 信号POS；阀基电子设备接收到正向电压建立信号POS作为阀上晶闸管是否具 备导通条件的判据之一；阀基电子设备将正向电压建立信号POS作为电压正过 零信号使用，利用阀基电子设备接收的负电压建立信号NEG与正电压建立信号 POS之间的时间角度差近似计算熄弧角，计算结果实时上传极控制设备。
进一步，阀基电子设备中加入负电压建立信号NEG与正电压建立信号POS 之间的时间角度差的计算逻辑模块，用于进行当前熄弧角的实时判断及计算。
进一步，晶闸管阀监视单元检测到晶闸管上负向电压建立后通过回检光纤 向阀基电子设备发出长度约2微秒的负电压建立信NEG号。
进一步，晶闸管阀监视单元在阀上晶闸管电压满足正向条件时，发出长度 约为6微秒的正向电压建立信号。
进一步，晶闸管阀监视单元在晶闸管两端电达到50V左右时，发出正向电 压建立信号POS。
本发明的换流阀触发系统自治型熄弧角测量方法，阀基电子设备具备根据 晶闸管阀电压监测板反馈的电压回报信号直接监测并计算熄弧角的功能，采用 实测型熄弧角测量的控制系统通过比较来自VBE系统的电流过零信号与来自模 拟量测量系统的电压信号过零点得到熄弧角；可以有效避免电流过零脉冲信号 (EOC)在传输过程中产生的干扰以及电压过零信号(模拟信号)与EOC之间 的延时导致的熄弧角计算误差，大大提高实测熄弧角的精度和速度，进而提升 控制系统的工作效率以及高压直流输电系统的稳定性，可以在实际工程中推广 应用。
本发明利用常规实测型熄弧角测量中的EOC信号传输通道(37针并行电 缆)，仅通过改变其编码方式即可实现熄弧角测量结果向极控(PCP)测量系统 的实时传递。
附图说明
图1为实测熄弧角测量流程图
图2为并行通讯口示意图
图3为阀基电子设备的运行时序图
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。交直流两种情况。
本发明的基于阀基电子设备的自治型熄弧角测量方法，在实测型熄弧角测 量方法中，系统由三个部分组成，分别是晶闸管阀监视单元TVM、阀基电子设 备VBE、极控制设备PCP，他们之间分别通过光纤、37针扁平电缆线连接，如 图2所示。
图3是正常工况下一个工频周期内的时序图。TVM板在阶段2检测到晶闸 管上负向电压建立后，利用回检光纤将负电压建立信NEG号送至VBE，VBE 基于此产生阀电流过零点信号EOC。
另外，TVM板除了在阶段2向VBE发出长度约2微秒的NEG信号，还会 在在第4阶段，阀上晶闸管电压满足正向条件时，发出长度约为6微秒的正向 电压建立信号POS。VBE接收到POS信号作为阀上晶闸管是否具备导通条件的 判据之一。正电压建立的条件通常为晶闸管两端电压达到50V左右，一旦电压 过零后在微秒级(取决于电压等级)即满足。因此，VBE可以将POS信号作为 电压正过零信号使用，通过计算从NEG信号到POS信号之间的时间长度，自治 实测熄弧角。
采用这样的测量方法，POS信号与NEG信号均来自TVM板，他们的采集 机理、传输通道均一致，具有完全相同的延时，可以有效地避免传统实测型熄 弧角测量方法中的偏移特性。另外，采用这种测量方法后，对于12脉动阀组， 每个周波能够完全不相干地产生12组EOC计算数据，大大增加了系统的可靠 性。这种VBE自治测量熄弧角的方法，实现简单，只需要在VBE中进行编程 就可以实现。
在传统的实测型熄弧角测量中，为了将EOC信号从VBE传递到极控，采 用了37针并行电缆，进行脉冲信号(150微秒)的传输，这种信号传输，非常 容易受到扰动。在自治型熄弧角测量方法中，对此传输通道进行改进，利用原 来的37针并行电缆中12对EOC信号差分线，构成了并行通讯接口，其中8对 差分线采用编码的形式，传递以电气角度0.1度为分辨率的熄弧角测量结果，测 量范围0度到25.5度；另外四对差分线分别是数据有效位，NEG无效位，POS 无效位，奇偶校验位。数据保持时间1ms。采用这样的数据传输设计，可以在保 留原来整个系统接口不变的情况下，仅通过软件的改动，实现从实测型熄弧角 测量向自治型熄弧角测量的升级。
自治型熄弧角测量在不更改任何硬件结构配置的基础上，利用VBE与极控 之间传送EOC信号的37针并行电缆线，通过对VBE程序以及通讯编码形式稍 加修改，达到向极控提供熄弧角实时检测量的目的。取代EOC的信号命名为 GAM。
GAM信号并不是一个有固定脉宽的脉冲信号，其宽度为负电压建立NEG信 号与下一个正电压建立POS信号之间的时间间隔。如果时间间隔小于1.5ms即 为有效熄弧角实时检测量。程序流程如图1所示。
通讯接口结构不变，还是采用37针并行电缆。将原有的12对EOC信号差 分线改成8+4的格式，其中8对差分线采用编码形式传输有效熄弧角实测量GAM， 精度为0.1°；其余4位分别为：数据有效位，NEG无效位，POS无效位，奇偶 校验位。传输数据每1.667ms更新一次。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围 的限制，所述领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域 技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护 范围以内。

Claims (2)

1.一种基于阀级电压的触发系统熄弧角检测方法，其特征在于：
应用于实测型熄弧角测量；
系统由晶闸管阀监视单元(TVM)、阀基电子设备(VBE)和极控制设备(PCP)组成，极控制设备(PCP)与阀基电子设备(VBE)通过37针扁平电缆线连接，阀基电子设备(VBE)与晶闸管阀监视单元(TVM)通过光纤连接；
晶闸管阀监视单元(TVM)检测到晶闸管上负向电压建立后通过回检光纤将长度为2微秒的负电压建立信号NEG送至阀基电子设备(VBE)，阀基电子设备(VBE)基于此产生阀电流过零点信号EOC；
晶闸管阀监视单元(TVM)在阀上晶闸管电压满足正向条件时，发出长度为6微秒的正向电压建立信号POS；阀基电子设备(VBE)接收到正向电压建立信号POS作为阀上晶闸管是否具备导通条件的判据之一；
阀基电子设备(VBE)中加入负电压建立信号NEG与正电压建立信号POS之间的时间角度差的计算逻辑模块，用于进行当前熄弧角的实时判断及计算；
阀基电子设备(VBE)将正向电压建立信号POS作为电压正过零信号使用，利用阀基电子设备(VBE)接收的负电压建立信号NEG与正电压建立信号POS之间的时间角度差，直接在阀基电子设备(VBE)中近似计算熄弧角，得到熄弧角测量数据，应用于12脉动阀，产生12组熄弧角测量数据，阀基电子设备(VBE)将12组熄弧角测量数据实时上传极控制设备(PCP)；
其中，37针扁平电缆线包括12对差分线，8对差分线采用编码的形式传递熄弧角测量数据，其余4对差分线分别是数据有效位、NEG无效位、POS无效位和奇偶校验位。
2.根据权利要求1所述的基于阀级电压的触发系统熄弧角检测方法，其特征在于：晶闸管阀监视单元(TVM)在晶闸管两端电达到50V左右时，发出正向电压建立信号POS。
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