CN108983110B - 一种换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统，包括换流阀试验子系统和电气参数监测模块，换流阀试验子系统用于模拟产生换流阀的运行状态，当换流阀试验子系统模拟产生换流阀的某一个运行状态时，电气参数监测模块监测供电电源输出电能的相关电气参数，根据电气参数是否处于对应的正常区间来判断供电电源是否正常输出电能。换流阀试验子系统模拟换流阀的多种运行工况，在每种运行工况下均进行供电电源的可靠性测试，实现供电电源在换流阀多种运行工况下的可靠性测试，确保供电电源对应的监测设备不会对任何工况下的直流输电系统造成干扰，并且能够稳定运行。

Description

一种换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统

技术领域

本发明涉及一种换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统。

背景技术

随着直流输电的迅速发展，换流站也越来越多，而换流站的核心设备换流阀因为处于高压强磁的密闭环境中，运维人员无法直接监测换流阀的运行状态，常规的监控摄像装置无法实现全面的监视换流阀组件的状态，因此需要研制一种可以应用于高压强磁环境中的一种高可靠性的换流阀监测设备，比如换流阀全景巡检与状态监测设备。申请公布号为CN107643454A的中国专利申请文件中公开了一种高压直流换流阀在线监测系统，包括智能监测机箱等监测设备，实现换流阀的在线实时监测。系统中设置有供电电源，为监测设备进行供电，保证监测的持续进行。所以，供电电源的供电可靠性决定着监测设备的可靠运行，进而影响换流阀系统的实时监测，而且，换流阀系统的运行状态也一定程度上影响着供电电源的可靠性，因此，换流阀的监测设备的供电电源的可靠性对换流阀监测起至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统，用以对换流阀监测设备的供电电源的可靠性进行检测和测试。

为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。

一种换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统，换流阀监测设备的供电电源的电能输入部分包括用于从换流阀进行取能的高压取能设备，所述检测系统包括换流阀试验子系统和电气参数监测模块，所述换流阀试验子系统用于模拟产生换流阀的运行状态，所述高压取能设备从所述换流阀试验子系统中的试品换流阀组件中进行取能，所述供电电源的电能输出端输出连接所述电气参数监测模块，当换流阀试验子系统模拟产生换流阀的某一个运行状态时，电气参数监测模块监测所述供电电源输出电能的相关电气参数，根据电气参数是否处于对应的正常区间来判断供电电源是否正常输出电能。

换流阀试验子系统为一种模拟系统，模拟换流阀的真实运行环境，能够模拟换流阀的各种运行工况，包括一些比较极端的运行工况，保证了测试环境与设备应用环境的一致性，比如：产生换流阀高电压、大电流的运行状态。因此，采用换流阀试验子系统模拟换流阀的运行状态，更接近换流阀监测设备真实的工作环境。由于供电电源的电能输入包括从高压换流阀的高压侧取出的电能，因此，换流阀的运行状态影响供电电源的正常运行，所以，在换流阀试验子系统模拟产生换流阀的某一个运行状态时，电气参数监测模块监测供电电源输出电能的电气参数，根据电气参数是否处于对应的正常区间来判断供电电源是否正常输出电能，当各电气参数均处于对应的正常区间内时，表示供电电源的电能输出正常，相反，当有部分电气参数异常时，表示供电电源的电能输出不正常，通过这种方式能够实现在换流阀某一个运行状态下，供电系统的可靠性测试。而且，由于能够模拟换流阀的多种运行工况，因此，还可以通过模拟换流阀的多种运行工况，在每种运行工况下均进行供电电源的可靠性测试，实现供电电源在换流阀多种运行工况下的可靠性测试，确保供电电源对应的监测设备不会对任何工况下的直流输电系统造成干扰，并且能够稳定运行。

进一步地，所述供电电源的电能输入部分还包括激光取能设备，所述激光取能设备与所述高压取能设备冗余设置。

进一步地，所述电气参数监测模块包括用于监视所述供电电源的图像采集单元以及数据处理单元，所述供电电源的电能输出端输出连接所述图像采集单元，所述图像采集单元的图像信号输出端输出连接所述数据处理单元，当供电电源的输出电压与图像采集单元的额定电压的误差值大于设定电压阈值或图像采集单元的额定功率与供电电源的输出功率的误差值大于设定功率阈值时，图像采集单元的录像存储功能就会中断，通过检测图像采集单元的录像存储功能是否中断判断供电电源的可靠性。

采用具有图像采集和存储功能的图像采集单元作为测试工具，实现在高压环境中对低压供电电源的监视，能够直观地体现供电电源的电能输出情况，通过检测图像采集单元的录像存储功能是否中断判断供电电源的可靠性，无需通过电气检测设备进行电气参数的检测，可以降低在高压环境中测量低压供电电源电气参数的风险，有效的避免了高压侧对低压侧测量的干扰，提高了高压环境中测量低压供电电源的精度。

进一步地，在测试过程中关闭激光取能设备设定长度的时间，根据供电电源输出电能的电气参数检测冗余电源失效时供电电源的可靠性。

在测试过程中关闭激光取能设备一段时间，可以有效的监测冗余电源失效时供电电源的稳定性和可靠性，实现在不同工况下对高压直流输电换流阀监测设备的激光取能和高压取能互为冗余供电电源的可靠性的测试。

进一步地，所述检测系统还包括用于监测换流阀试验子系统的运行状态的监测子系统。

进一步地，所述监测子系统包括用于监测换流阀试验子系统运行参数的监测单元和用于监视换流阀试验子系统的摄像头。

监测单元监测换流阀试验子系统的运行参数，摄像头监视换流阀试验子系统，通过监测换流阀的运行参数以及监视换流阀的运行状态，确保换流阀的稳定可靠运行。

进一步地，所述换流阀试验子系统还包括换流阀试验子系统一次侧以及换流阀试验子系统控制侧，所述高压取能设备通过高压导线并联于所述试品换流阀组件其中一级晶闸管的两端，进行高压取能。

进一步地，所述供电电源还包括耦合模块，所述激光取能设备的电能输出端和所述高压取能设备的电能输出端连接所述耦合模块的一侧，所述耦合模块的另一侧为所述供电电源的电能输出端。

附图说明

图1是换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统框图；

图2是被测品组成及连接示意图；

图3是测试流程图。

具体实施方式

本实施例提供一种换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统，该检测系统的测试对象是换流阀监测设备的供电电源。该检测系统包括换流阀试验子系统和电气参数监测模块，供电电源的电能输出端输出连接电气参数监测模块。换流阀试验子系统用于模拟产生换流阀的运行状态。该供电电源的电能输入部分包括用于从换流阀高压侧进行取能的高压取能设备，即从换流阀试验子系统中对应的试品换流阀组件中的高压侧进行取能。换流阀试验子系统模拟换流阀的真实运行环境，能够模拟已知的换流阀运行阶段可能会出现的各种运行工况，包括一些比较极端的运行工况，保证了测试环境与设备应用环境的一致性。当换流阀试验子系统模拟产生换流阀的某一个运行状态时，电气参数监测模块监测供电电源输出电能的电气参数。当供电电源正常输出时，输出的各电气参数均正常，即均在对应的正常数值区间内，相应地，当供电电源异常时，输出的各电气参数中可能有部分或者全部异常，这些异常的电气参数的数值可能就会过大或者过小，不会在对应的正常数值区间内。那么，根据电气参数是否处于对应的正常区间就能够判断得到供电电源是否正常输出电能。其中，电气参数根据实际要求进行检测，比如功率、电压等。

基于上述基本技术方案，下面结合附图进行详细说明。

由于现有技术中已存在用于模拟换流阀的运行状态的模拟系统，那么，本实施例中的换流阀试验子系统可以为现有设备，作为一个具体的实施方式，本实施例给出一种组成结构，如图1所示，换流阀试验子系统包括换流阀试验子系统一次侧、试品换流阀组件以及换流阀试验子系统控制侧，换流阀试验子系统一次侧和换流阀试验子系统控制侧分别模拟换流阀系统中的对应真实的部分。本实施例中，试品换流阀组件的晶闸管级数大于5级。

由于检测系统对供电电源的可靠性进行测试，因此，供电电源本身的结构并不影响测试过程，那么，作为一个具体的实施方式，供电电源除了包括高压取能设备之外，电能输入部分还包括激光取能设备，激光取能设备与高压取能设备冗余设置，因此，该供电电源是激光取能和高压取能互为冗余供电的供电电源进一步地，如图2所示，供电电源还包括耦合模块，激光取能设备的电能输出端和高压取能设备的电能输出端连接耦合模块的一侧，该耦合模块的另一侧就是供电电源的电能输出端。高压取能设备通过高压导线并联于试品换流阀组件其中一级晶闸管的两端，进行高压取能。由于激光取能设备属于现有技术，这里就不再对激光取能的工作原理以及硬件结构进行具体说明。

电气参数监测模块包括图像采集单元和数据处理单元，图像采集单元通过采集供电电源的图像信息来监视供电电源，供电电源的电能输出端输出连接图像采集单元，图像采集单元的图像信号输出端输出连接数据处理单元。本实施例中，图像采集单元为换流阀监测设备成像模块，具有录像功能和录像存储功能，数据处理单元为录像分析计算机，用于数据处理，比如对读取录像信息。成像模块具有以下功能作用：当供电电源的输出电压过高(即输出电压与成像模块的额定电压的误差值大于设定电压阈值)或供电电源的输出功率过低(即输出电压无法满足成像模块的额定功率，还可以说成像模块的额定功率与供电电源的输出功率的误差值大于设定功率阈值)时，成像模块的供电异常，录像存储功能就会中断，自动停止录像功能，当供电电源的输出恢复稳定后成像模块可以恢复到待机模式。因此，成像模块是否中断录像功能就可以反应出供电电源的可靠性。当计算机接收到成像模块输出的录像时，表示成像模块正常运行，供电电源正常，当计算机接收不到成像模块输出的录像时，表示成像模块异常，供电电源输出异常，因此，通过检测成像模块的录像功能是否中断来判断供电电源的可靠性。另外，还可以通过观测录像还可以直观得到供电电源的运行情况。

而且，在测试过程中还可以关闭激光取能设备设定长度的时间，比如在测试考试前开启激光取能设备，在换流阀试验子系统运行达到预定工况并稳定后，即在试品换流阀组件达到预定运行工况后，关闭激光取能设备，并在试验结束前恢复激光取能设备的正常运行，根据供电电源输出的电能参数检测冗余电源失效时供电电源的可靠性。

检测系统还包括监测子系统(图1中的录波监视系统)，用于监测换流阀试验子系统的运行状态，进一步地，监测子系统包括监测单元和摄像头，监测单元用于监测换流阀试验子系统运行参数，摄像头用于监视换流阀试验子系统。其中，摄像头为安装于高压侧的光耦隔离探头，监测单元为安装在控制室中的录波分析仪，所以，该监测子系统能够实时监视换流阀试验子系统以及监测试品换流阀组件的运行参数，以确保换流阀的稳定可靠运行。

以下给出检测系统的一种具体实现过程。

换流阀的监测设备以及供电电源安装于试品换流阀组件上，安装方式同工程应用方式一致。其中供电电源内部组成及内外连接方式如图2所示，高压取能设备通过高压导线并联于试品换流阀组件其中一级晶闸管两端。激光取能设备的电能输出端和高压取能设备的电能输出端通过耦合模块后连接至成像模块的电源输入端口。

其中，测试流程如图3所示，当然，本发明并不局限于图3所示的具体流程。试验开始后首先启动激光取能设备，在激光取能设备稳定且成像模块进入待机状态后，启动成像模块，开始视频录制。启动换流阀试验子系统，在系统运行达到预定工况并稳定后，关闭激光取能设备，并在试验结束前恢复激光取能设备。在闭锁换流阀试验子系统后，可通过录像分析计算机读取成像模块存储的数据，并进行分析。上述测试流程是换流阀其中一个模拟运行工况下的测试过程，上述测试流程完成后，切换到另外一个运行工况，然后按照上述过程实现测试，以此类推，完成换流阀多种运行工况下的测试。

所以，该测试流程达到从设备的启动、运行和供电电源冗余切换方面对供电电源进行可靠性测试的目的。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统，换流阀监测设备的供电电源的电能输入部分包括用于从换流阀进行取能的高压取能设备，其特征在于，所述检测系统包括换流阀试验子系统和电气参数监测模块，所述换流阀试验子系统用于模拟产生换流阀的运行状态，所述高压取能设备从所述换流阀试验子系统中的试品换流阀组件中进行取能，所述供电电源的电能输出端输出连接所述电气参数监测模块，当换流阀试验子系统模拟产生换流阀的某一个运行状态时，电气参数监测模块监测所述供电电源输出电能的相关电气参数，根据电气参数是否处于对应的正常区间来判断供电电源是否正常输出电能。

2.根据权利要求1所述的换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统，其特征在于，所述供电电源的电能输入部分还包括激光取能设备，所述激光取能设备与所述高压取能设备冗余设置。

3.根据权利要求1或2所述的换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统，其特征在于，所述电气参数监测模块包括用于监视所述供电电源的图像采集单元以及数据处理单元，所述供电电源的电能输出端输出连接所述图像采集单元，所述图像采集单元的图像信号输出端输出连接所述数据处理单元，当供电电源的输出电压与图像采集单元的额定电压的误差值大于设定电压阈值或图像采集单元的额定功率与供电电源的输出功率的误差值大于设定功率阈值时，图像采集单元的录像存储功能就会中断，通过检测图像采集单元的录像存储功能是否中断判断供电电源的可靠性。

4.根据权利要求2所述的换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统，其特征在于，在测试过程中关闭激光取能设备设定长度的时间，根据供电电源输出电能的电气参数检测冗余电源失效时供电电源的可靠性。

5.根据权利要求1或2所述的换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括用于监测换流阀试验子系统的运行状态的监测子系统。

6.根据权利要求5所述的换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统，其特征在于，所述监测子系统包括用于监测换流阀试验子系统运行参数的监测单元和用于监视换流阀试验子系统的摄像头。

7.根据权利要求1或2所述的换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统，其特征在于，所述换流阀试验子系统还包括换流阀试验子系统一次侧以及换流阀试验子系统控制侧，所述高压取能设备通过高压导线并联于所述试品换流阀组件其中一级晶闸管的两端，进行高压取能。

8.根据权利要求2所述的换流阀监测设备的供电电源可靠性检测系统，其特征在于，所述供电电源还包括耦合模块，所述激光取能设备的电能输出端和所述高压取能设备的电能输出端连接所述耦合模块的一侧，所述耦合模块的另一侧为所述供电电源的电能输出端。

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