CN107918093A - 一种柔性直流阻尼模块测试装置 - Google Patents

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张中锋
笃峻
于哲
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    • G—PHYSICS
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    • G01R31/2848—Fault-finding or characterising using hard- or software simulation or using knowledge-based systems, e.g. expert systems, artificial intelligence or interactive algorithms using simulation

Abstract

本发明公开了一种柔性直流阻尼模块测试装置，包括管理单元、MMC控制模拟单元、采集单元、能量输出单元；管理单元提供人机接口；MMC控制模拟单元用于模拟柔性直流保护系统的MMC控制单元,接收柔性直流保护系统的状态数据；采集单元用于采集测试过程中柔性直流保护系统的模拟量数据,用于测试结果的判断；能量输出单元主要根据柔性直流保护系统的需要输出相应等级的交直流电压,保证柔性直流保护系统的正常工作。本发明分析了目前柔性直流保护系统的测试中存在的问题，采用模块化单元和灵活配置的方式解决柔性直流保护系统的现场测试、硬件故障检修，原理简单，方便快捷，具有很高的实用价值。

Description

一种柔性直流阻尼模块测试装置
技术领域
本发明涉及柔性直流保护系统的测试领域,特别涉及柔性直流阻尼保护系统的测试装置和测试方法。
背景技术
随着直流输电系统在电力系统中的大力推广和应用,越来越多的电力电子技术和功率器件得到了广泛的应用,应用这些技术的模块与以往传统的交流保护装置无论是控制方式还是保护算法都不一样,以往的测试仪器和测试方法无法应用到现场的工程和生产测试中,目前测柔性直流的工程调试一般采用大功率电路模拟一次设备，柔性直流系统采用实际运行方式进行测试；研发调试一般采用RTDS等仿真系统进行调试。大功率电路模拟一次设备进行调试受限于采用的模拟设备的电压等级,不可能模拟所有场景和所有工况的故障，而且试验过程繁琐，工程浩大，且无法自动判断定位故障，只能依靠系统自身的信息由测试人员自行判断，对测试人员要求比较高；RTDS仿真系统是验证柔性直流系统的绝佳方案，但是这两种方法比较适合验证系统的保护逻辑，也没法有针对性的测试出直流保护系统的硬件故障，而且也无法在现场应用。
少数厂家已经针对一些特定的直流系统进行测试，但是开发的测试装置仅针对特定型号,不通用,因而无法进行推广。
发明内容
本发明的目的是：柔性直流保护系统调试手段的缺乏，提供一种可通用于柔性直流保护系统测试的装置，通过模拟控制协议的方式控制被测模块,结合通信协议的状态信息和采集被测模块相关模拟量,达到快速检测被测模块硬件电路,定位故障的目的。
为了达成上述目的，本发明的技术方案为：柔性直流测试装置装置，其特征在于：包括管理单元、可扩展的MMC控制模拟单元、采集单元和可控能量输出单元；
所述管理模单元提供人机接口,用于根据工程需要配置MMC控制模拟单元的数量,采用的控制协议,配置采集单元的数量和采样计算参数,以及控制能量输出单元的输出,最后根据配置控制柔性直流保护系统的测试过程,通过MMC控制模拟单元收集被测柔性直流阻尼模块的状态数据,通过采集单元的采集数据判断测试结果,并给出测试报告；
可扩展的MMC控制模拟单元,该单元用于模拟柔性直流阻尼模块控制单元,通过通讯协议控制阻尼模块的IGBT的导通关断、闭锁、解锁、KM开关分合等,并接收阻尼模块的反馈的状态数据,解析后传递给管理单元。
采集单元，该单元用于采集柔性直流阻尼模块的模拟量信息，主要是各个测试点的直流电压，用于阻尼模块测试的结果判断；
能量输出单元，该单元采用市电供给能源，通过管理单元控制输出交直流电压源及输出交直流电压源的量级，用于给柔性直流阻尼模块的充电，保证测试不需要外围配合。
进一步的，装置采用数据和控制总线，MMC控制模拟单元和采集单元可以根据工程需要灵活扩展。
进一步的，管理单元可以根据收集所测试的柔性直流保护系统的的状态数据和采集的模拟量数据，精确定位柔性直流阻尼模块的故障。
进一步的，MMC控制模拟单元采用FPGA(现场可编程逻辑门阵列)实现柔性直流阻尼模块的控制协议的模拟,所模拟协议的格式、时钟频率等可灵活配置，用于支持不同直流系统的测试。
进一步的，能量输出单元采用可调节控制技术，控制输出交直流电压源的量级，以满足不同工程测试的需要。
本发明通过自身的能量输出单元给柔性直流系统的保护部分供电，摆脱了对一次系统部分的依赖，通过模拟MMC控制单元采用可配置的协议与阻尼模块控制部分进行通讯，控制阻尼模块进行各种功能测试，检测阻尼模块的内部硬件，通过采集单元以及模拟MMC控制单元单元的通信获取的状态数据，智能判断阻尼模块的硬件故障，并准确定位，通过可配置的软硬件单元，实现了柔性直流系统测试的通用化，本发明的便携、通用、智能、自动几个特点，简化了柔性直流系统测试，填补了柔性直流测试方面的空白，具有很高的实用价值。
附图说明
图1为本发明采用的柔直阻尼测试装置功能结构框图；
图2为本发明另一种采用的柔直阻尼测试装置功能结构框图；
图3是本发明的系统测试的示意图。
具体实施方式以下结合附图详细说明具体实施方式。
参见图1、图2，柔性直流测试装置，包括管理单元、可扩展的MMC控制模拟单元、采集单元和可控能量输出单元；本发明的系统测试的示意图如图3所示。
管理模单元提供人机接口,首先根据工程需要配置MMC控制模拟单元的数量、定义采用的控制协议、配置采集单元的数量和采样计算参数；然后控制调节能量输出单元的输出，给被测试的柔性直流保护系统的阻尼模块充电，保证阻尼模块不需要接入一次系统即可正常工作；最后根据配置控制柔性直流保护系统的测试过程,该过程的详细内容是:管理单元首先通过数据总线下发配置协议的内容、版本等信息给MMC控制模拟单元,MMC控制模拟单元建立正常的通信过程后,接收阻尼模块的回馈的状态信息,判断阻尼模块是否正常工作,如果未正常工作,直接退出自动测试,并显示故障的原因；如果阻尼模块工作正常,则根据阻尼模块的版本自动进行相关项目的测试,每个不同的工程根据工程版本会有不同的测试项目、不同的状态监测内容以及不同的采样数据的计算公式和逻辑判据，这些内容通过管理单元以预制案例的方式管理,测试项目进行中通过光纤通信实时收集被测试柔性直流阻尼模块的状态数据,通过采集单元实时采集计算模拟量数据，管理单元根据各个测试项目的判据判断测试结果，给出测试报告，定位故障；
可扩展的MMC控制模拟单元,该单元为FPGA实现的通用单元，用于模拟柔性直流阻尼模块控制单元，其模拟的具体控制协议和方式均由管理单元控制,该单元通过通讯协议控制阻尼模块，接收阻尼模块的反馈的状态数据,解析后传递给管理单元。
采集单元，该单元用于采集柔性直流阻尼模块的模拟量信息，主要是各个测试点的直流电压，采集电压上送管理单元，由管理单元根据故障和正常态电压的不同，结合状态信息，进行阻尼模块测试的结果判断；
能量输出单元，该单元采用市电供给能源，通过管理单元控制输出交直流电压源及输出交直流电压源的量级，用于给柔性直流阻尼模块的取能模块充电，保证测试不需要外围配合。
本发明中的测试装置采用数据和控制总线的方式，以实现MMC控制模拟单元和采集单元根据工程需要灵活扩展，图1中的实施例中只配置了一个MMC控制模拟单元和采集单元，图2的实施例中根据工程的需要配置了两个MMC控制模拟单元和采集单元，实现更为复杂的直流工程的测试。
MMC控制模拟单元采用FPGA(现场可编程逻辑门阵列)实现柔性直流阻尼模块的控制协议的模拟,所模拟协议的格式、时钟频率等可灵活配置，用于支持不同直流系统的测试。
采集单元则根据工程的需要灵活扩展，其采样参数和计算算法均由管理单元进行管理配置。
能量输出单元采用可调节控制技术，控制输出交直流电压源的量级，以满足不同工程测试的需要。

Claims (5)

1.一种柔性直流阻尼模块测试装置，其特征在于：包括管理单元、可扩展的MMC控制模拟单元、采集单元和可控能量输出单元；
所述管理单元提供人机接口,根据工程需要配置MMC控制模拟单元的数量、设定控制协议、配置采集单元的数量、采样计算参数,以及控制能量输出单元的输出,最后根据配置控制柔性直流保护系统的测试过程,通过MMC控制模拟单元收集被测柔性直流阻尼模块的状态数据,通过采集单元的采集数据判断测试结果,并给出测试报告，定位故障硬件；
所述可扩展的MMC控制模拟单元用于模拟柔性直流阻尼模块控制单元,通过通讯协议控制阻尼模块的IGBT的动作，并接收阻尼模块反馈的状态数据,解析后传递给管理单元；
所述采集单元用于采集柔性直流阻尼模块的模拟量信息，用于阻尼模块测试的结果判断；
所述能量输出单元采用市电供给能源，通过管理单元控制输出交直流电压源及输出交直流电压源的量级，用于给柔性直流阻尼模块的取能模块供电。
2.如权利要求1所述的一种柔性直流阻尼模块测试装置，其特征在于：所述管理单元、可扩展的MMC控制模拟单元、采集单元和可控能量输出单元彼此之间的通信和连接采用数据和控制总线，MMC控制模拟单元和采集单元的数量根据工程需要相应扩展。
3.如权利要求1所述的一种柔性直流阻尼模块测试装置，其特征在于：所述管理单元根据收集柔性直流保护系统的状态数据和采集的模拟量数据，精确定位柔性直流阻尼模块的故障。
4.如权利要求1所述的一种柔性直流阻尼模块测试装置，其特征在于：所述MMC控制模拟单元采用FPGA实现柔性直流阻尼模块的控制协议的模拟,所述控制协议的格式、时钟频率根据使用情况相应配置，支持不同直流系统的测试。
5.如权利要求1所述的一种柔性直流阻尼模块测试装置，其特征在于：所述能量输出单元采用可调节控制技术，控制输出交直流电压源的量级，以满足不同工程测试的需要。
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