CN109270382A - 柔直换流阀测试装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔直换流阀测试装置及系统，涉及柔性直流输电技术领域，包括上位机，以及与上位机连接的控制器；控制器与柔直换流阀通过光纤接口连接；上位机设置有人机交互界面，用于向用户展示预设的测试功能列表，以使用户基于测试功能列表选择目标测试功能；上位机还用于生成与目标测试功能对应的测试指令，并将测试指令发送至控制器；其中，测试功能列表中呈现有柔直换流阀测试装置的多种测试功能；控制器用于接收上位机发送的测试指令，生成测试指令对应的目标信号；控制器还用于通过测试端口与柔直换流阀相接，并执行与目标信号对应的柔直换流阀测试操作。本发明能够有效提高对柔直换流阀的测试效率。

Description

柔直换流阀测试装置及系统

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其是涉及一种柔直换流阀测试装置及系统。

背景技术

目前柔性直流输电技术在逐步发展于推广，其电压等级与传输能力不断的在提高，使得对柔直换流阀可靠性也提出了更高的要求，其中，MMC(Modular MultilevelConverter，模块化多电平换流器)子模块作为柔直换流阀的核心部分，其可靠工作直接影响了整个柔直换流阀的可靠运行。目前，在测试MMC子模块的各项功能时，需要对MMC子模块的多个测试对象分别进行测试，并且每一项测试都需要单独的测试设备，又因为每个柔直换流阀上设置有多个MMC子模块，所以对柔直换流阀进行测试时，测试过程较为繁琐，且测试效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种柔直换流阀测试装置及系统，能够有效提高对柔直换流阀的测试效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种柔直换流阀测试装置，包括上位机，以及与上位机连接的控制器；控制器与柔直换流阀通过光纤接口连接；控制器设置有与柔直换流阀相连的测试端口；其中，上位机设置有人机交互界面，用于向用户展示预设的测试功能列表，以使用户基于测试功能列表选择目标测试功能；上位机还用于生成与目标测试功能对应的测试指令，并将测试指令发送至控制器；其中，测试功能列表中呈现有柔直换流阀测试装置的多种测试功能；控制器用于接收上位机发送的测试指令，生成测试指令对应的目标信号；控制器还用于通过测试端口与柔直换流阀相接，并执行与目标信号对应的柔直换流阀测试操作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述控制器包括微处理器，以及与微处理器连接的接口单元；其中，微处理器用于接收接口单元中的接收端传递的测试指令，生成测试指令对应的目标信号，并将目标信号传递至接口单元的发送端；接口单元用于传递测试指令和目标信号。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述接口单元包括接收端和发送端；其中，接收端用于接收上位机发送的测试指令，并将测试指令传递至微处理器；发送端用于接收微处理器传递的目标信号，并通过光纤接口将目标信号发送至柔直换流阀。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述微处理器为ARM处理器；上述接口单元包括FPGA芯片。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述装置还包括与柔直换流阀连接的示波器，用于观测柔直换流阀的运行状态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述装置还包括与控制器的电源单元，用于向控制器供电。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述装置还包括与电源单元连接的放电单元，用于当控制器接收到测试指令时，对柔直换流阀进行放电。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述装置还包括回传电路，用于将柔直换流阀的测试结果回传至上位机，以使上位机显示柔直换流阀的测试结果。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述柔直换流阀测试装置还包括壳体，上位机和控制器均设置于壳体内；壳体的底部还设置有滚轮。

第二方面，本发明实施例提供了一种柔直换流阀测试系统，该系统包括第一方面至第一方面的第八种可能的实施方式任一项的柔直换流阀测试装置，以及与柔直换流阀测试装置相连接的柔直换流阀。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的柔直换流阀测试装置及系统，包括上位机以及与其上位机连接的控制器，通过在控制器上设置测试端口实现与柔直换流阀之间的光纤通信，上位机上设置有人机交互界面，用以向用户展示功能测试列表，以使用户基于测试功能列表选择目标测试功能，并根据用户许纳泽的目标测试功能生成测试指令，将测试指令发送至控制器，控制器在接收到测试指令后，生成与测试指令对应的目标信号，并执行与目标信号对应的柔直换流阀测试操作。本发明实施例能够向用户提供柔直换流阀的多种测试功能，通过光纤通信快速高效地对柔直换流阀进行多项测试，提高测试柔直换流阀子模块各项功能的效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种柔直换流阀测试装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种人机交互界面的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种柔直换流阀测试装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种控制器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种柔直换流阀测试系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种柔直换流阀测试系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前在对柔直换流阀的功能可靠性进行测试时，需要对多个MMC子模块的多项功能通过不同的测试设备分别进行测试，基于此，本发明实施例提供的一种柔直换流阀测试装置及系统，可以有效提高对柔直换流阀的测试效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种柔直换流阀测试装置进行详细介绍，参见图1所示的一种柔直换流阀测试装置的结构示意图，该装置包括上位机100，以及与上位机100连接的控制器200。

控制器200设置有与柔直换流阀相连的测试端口202，该测试端口即为光纤接口，以使控制器与柔直换流阀之间通过光信号进行通信。其中，控制器为VBC(Valve BaseControl，阀座控制)控制器，VBC是柔性直流输电控制系统中的中间环节，用于实现联系上层控制系统和底层开关器件控制的中间枢纽，光纤接口可以为FC(Ferrule Connector，金属箍连接器)光纤接口、ST(Stab&Twist，直入旋转式)光纤接口、SC(Square Connector，方形连接器)光纤接口和LC(Lucent Connector，朗讯连接器)光纤接口。

上位机100设置有人机交互界面102，用于向用户展示预设的测试功能列表，以使用户基于测试功能列表选择目标测试功能，其中，测试功能列表中呈现有柔直换流阀测试装置的多种测试功能，测试功能列表中可以展示的测试功能包括通讯测试、电压采样精度测试、旁路开关触发测试、取能电源故障测试、通讯故障测试、PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)触发测试、软件过压故障测试和硬件过电压故障测试等。

进一步的，人机交互界面采用单页模式设计，可以向用户提供较为流畅的使用体验，该人机交互界面可以如图2所示，其中该人机交互界面也即柔直换流阀装置的软件界面，例如，该柔直换流阀包括两个SM(Single Mode，单模块)，即SM1和SM2，在界面上方显示“MMC子模块测试系统”以及当前时间，在界面左侧设置“测试中断”按钮，并显示“已运行时间”、子模块“SM1误码数”子模块“SM2误码数”和“误码检测使能”，在界面中间分别显示子模块SM1和子模块SM2的测试内容，用以提示用户需要对柔直换流阀进行的测试内容，测试内容包括“旁路开关状态”、“旁路开关拒合”、“晶闸管驱动故障”、“子模块过压”、“VBC-SMC通讯故障”、“IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管芯片)过流故障”、“IGBT驱动故障”和“取能电源故障”，另外，还在每个子模块测试内容下方显示每个子模块的电容电压，同时还向用户提供测试上述测试内容所需勾选的条件，即“PWM使能”、“触发旁路开关”、“触发晶闸管”以及“桥臂过压使能”，通过上述条件对子模块进行相应的控制，仅当勾选正确的条件时，上位机才能正确的生成与测试内容对用的测试指令。

上位机100还用于生成与目标测试功能对应的测试指令，并将测试指令发送至控制器。例如，当用户在上位机人机交互界面选择“晶闸管驱动故障”测试功能，且勾选了“触发晶闸管”条件，则上位机将会生成用于与“晶闸管驱动故障”测试功能对应的测试指令，并将测试指令发送至控制器。

控制器200用于接收上位机发送的测试指令，生成测试指令对应的目标信号。例如，当控制器接收到上位机发送的“晶闸管驱动故障”测试指令时，将对“晶闸管驱动故障”测试指令进行处理，以生成与“晶闸管驱动故障”测试指令对应的目标信号。控制器还用于通过测试端口与柔直换流阀相接，并执行与目标信号对应的柔直换流阀测试操作，即当控制器生成与“晶闸管驱动故障”测试指令对应的目标信号后，通过测试端口将目标信号发送至柔直换流阀，以执行与目标信号对应的MMC子模块测试操作。

本发明实施例提供的柔直换流阀测试装置，包括上位机以及与其上位机连接的控制器，通过在控制器上设置测试端口实现与柔直换流阀之间的光纤通信，上位机上设置有人机交互界面，用以向用户展示功能测试列表，以使用户基于测试功能列表选择目标测试功能，并根据用户许纳泽的目标测试功能生成测试指令，将测试指令发送至控制器，控制器在接收到测试指令后，生成与测试指令对应的目标信号，并执行与目标信号对应的柔直换流阀测试操作。本发明实施例能够向用户提供柔直换流阀的多种测试功能，并通过光纤通信快速高效地对柔直换流阀进行多项测试，提高测试柔直换流阀子模块各项功能的效率。

为便于对上述实施例提供的柔直换流阀测试装置进行理解，本实施例提供了另一种柔直换流阀测试装置，参见图3所示的另一种柔直换流阀测试装置的结构示意图。

上位机通过串口与工装控制板连接，该工装控制板即为前述控制器。通常情况下，MMC子模块中一般会设置有光纤，所以工装控制板通过光纤接口与MMC子模块相连，通过光信号将目标信号传输至MMC子模块，以实现对MMC子模块的测试。

其中，上位机向用户展示测试功能列表，当用户通过上位机的人机交互界面选择MMC子模块的测试功能时，点击对应的执行按钮进行相应的功能测试。进一步的，可以在上位机内设置监测系统，对测试的MMC子模块的各部分状态进行观测，监测系统通过人机交互界面完成对MMC子模块自动化控制和状态显示，上位机根据用户选择的测试功能生成对应的测试指令，当测试指令发出后，将会在人机交互界面上显示当前测试的MMC子模块各状态，用以判断MMC子模块的各部分功能是否正常。进一步的，用户可以选择保存测试得到的测试结果，以便于后续查询浏览。另外，因为整个测试过程中的状态信息都是实时采集的，并且通过控制器上传给上位机，上位机会自动处理测量结果，并将处理得到的测量结果显示在人机交互界面，以便于用户批量对测量结果进行分析。

进一步的，上述控制器包括微处理器，以及与微处理器连接的接口单元。其中，微处理器为ARM(Advanced RISC Machine，进阶精简指令集机器)处理器，用于接收接口单元中的接收端传递的测试指令，生成测试指令对应的目标信号，并将目标信号传递至接口单元的发送端。接口单元包括串口以及FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片，其中，串口即为前述接口单元中的接收端，用于接收上位机发送的测试指令，并将测试指令传递至微处理器；FPGA即为前述接口单元中的发送端，用于接收微处理器传递的目标信号，并通过光纤接口将目标信号发送至MMC子模块，FPGA还用于管理所有接口，管理的内容包括配置被检板运行、配置IGBT通断、构造CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)错误、记录故障保护延时时间和查询故障状态。另外，控制器内还设置有继电器，用于切换目标信号，即当用户选择下一项测试功能时，ARM基于上位机发送的下一项测试功能的测试指令生成目标信号，并由继电器将下一项测试功能的目标信号设置为当前的目标信号，以对MMC子模块进行下一项测试。

考虑到在测试MMC子模块的某些功能时，需要打开或者关闭MMC子模块中的IGBT，所以该装置还包括与柔直换流阀连接的示波器，即通过探头连接在MMC子模块母排上示波器，用于观测MMC子模块是否正常开通或者关断，以确保MMC子模块在正常工况下可以稳定运行以及在非正常工况下可以自动退出。

为了使上述示波器、工装控制板和MMC子模块能够在正常电压下工作，所以该装置还包括与示波器、工装控制板和MMC子模块分别连接的电源单元，用于向示波器、工装控制板和MMC子模块供电。

考虑到MMC子模块的电容很大，在测试时会进行高压充电，而且充电后放电很慢，为了不影响下一个子模块的测试，所以该装置还包括与电源单元连接的放电单元，用于当控制器接收到测试指令时，对MMC子模块进行放电，优选的，可以选择大功率电阻作为放电单元。

进一步的，为了实时显示MMC子模块的电容电压以及MMC子模块在测试时的状态信息和保护动作信息，需要在装置中设置回传电路，用于将柔直换流阀中的MMC子模块的测试结果回传至上位机，以使上位机显示柔直换流阀中的MMC子模块的测试结果。

本发明实施例能够通过ARM对测试指令进行处理得到目标信号，通过光纤通信快速高效地对柔直换流阀进行多项测试，通过示波器观测MMC子模块的IGBT是否在正常工况下，并通过大功率电阻对MMC子模块进行放电处理，以实现快速、安全的测试柔直换流阀，同时向用户提供柔直换流阀的多种测试功能，以提高测试柔直换流阀子模块各项功能的效率。

因为控制器为本实施例提供的柔直换流阀测试装置的核心部分，所以本发明实施例提供了一种控制器的结构示意图，参见图4所示的一种控制器的结构示意图。

控制器主要由通讯单元、接口单元和处理单元三个部分组成，其中，通信单元包括通讯、状态接收和控制指令发送。并且，控制器作为柔直换流器测试装置的核心部件，控制器主要用于实现以下四个功能：(1)MMC子模块电容电压在运行时的实时采集；(2)采用VBC的通信协议，对子模块进行逻辑控制、指令下发等功能；(3)实现MMC子模块与VBC通信情况监测，接收MMC子模块反馈的子模块状态信息和保护动作信息；(4)实现和上位机之间的回报通信。

通信单元中的通讯用于实现与上位机的信息交互，状态接收用于接收MMC子模块在测试时的实时状态信息，控制指令用于向MMC子模块发送控制指令，例如采集信号等控制指令。通信单元完成控制器内部的数据交互，同时完成控制器与MMC子模块和上位机之间的通信，兼容了网口和串口通讯方式。

接口单元包括I/O(Input/Output Interface,输入/输出)接口、通讯接口、控制接口和接收接口，具体的，上述接口通过I/O接口板和光纤接口板实现，以实现控制器与MMC子模块和上位机之间的信号连接。

处理单元是对上位机与MMC子模块发送的数据进行处理，生成所需的同步信号、触发信号以及上位机显示需要的子模块电容电压、通讯建立、误码数和MMC子模块状态等数据。

本发明实施例通过通讯单元和接口单元实现控制器与上位机和MMC子模块之间的通讯，并通过控制器对上位机和MMC子模块发送的信息进行对应的处理得到所需结果，可以高效可靠的对柔直换流阀的功能进行测试，以保证柔直换流阀可靠运行。

优选的，柔直换流阀测试装置还包括壳体，上位机和控制器均设置于壳体内。进一步的，为便于柔直换流阀测试装置的移动以及便于对柔直换流阀进行测试，上述壳体的底部还设置有滚轮，即柔直换流阀采用便携移动推车式的设计。

为便于对上述实施例提供的柔直换流阀装置进行理解，本发明实施例还提供了一种柔直换流阀测试系统，参见图5所示的一种柔直换流阀测试系统的结构示意图，该系统包括上述实施例提供的柔直换流阀测试装置1，以及与柔直换流阀测试装置1相连接的柔直换流阀2。

进一步的，参见图6所示的另一种柔直换流阀测试系统的结构示意图，SMTE(Single Mode Test，子模块测试)装置与被测子模块之间通过测量正负极连接，即柔直换流阀测试装置通过测量正负极与柔直换流阀的MMC子模块之间进行连接，通过连接不同的MMC子模块，以实现对不同MMC子模块的不同功能进行测试。

综上所述，本发明实施例能够向用户提供柔直换流阀的多种测试功能，通过光纤通信快速高效地对柔直换流阀进行多项测试，提高测试柔直换流阀子模块各项功能的效率。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应装置，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种柔直换流阀测试装置，其特征在于，包括上位机，以及与所述上位机连接的控制器；所述控制器与所述柔直换流阀通过光纤接口连接；所述控制器设置有与柔直换流阀相连的测试端口；其中，

所述上位机设置有人机交互界面，用于向用户展示预设的测试功能列表，以使用户基于所述测试功能列表选择目标测试功能；所述上位机还用于生成与所述目标测试功能对应的测试指令，并将所述测试指令发送至所述控制器；其中，所述测试功能列表中呈现有柔直换流阀测试装置的多种测试功能；

所述控制器用于接收所述上位机发送的测试指令，生成所述测试指令对应的目标信号；所述控制器还用于通过所述测试端口与所述柔直换流阀相接，并执行与所述目标信号对应的柔直换流阀测试操作。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器包括微处理器，以及与所述微处理器连接的接口单元；其中，

所述微处理器用于接收所述接口单元中的接收端传递的测试指令，生成所述测试指令对应的目标信号，并将所述目标信号传递至所述接口单元的发送端；

所述接口单元用于传递所述测试指令和所述目标信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述接口单元包括接收端和发送端；其中，

所述接收端用于接收所述上位机发送的测试指令，并将所述测试指令传递至所述微处理器；

所述发送端用于接收所述微处理器传递的目标信号，并通过所述光纤接口将所述目标信号发送至所述柔直换流阀。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述微处理器为ARM处理器；所述接口单元包括FPGA芯片。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述柔直换流阀连接的示波器，用于观测所述柔直换流阀的运行状态。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述控制器的电源单元，用于向所述控制器供电。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述电源单元连接的放电单元，用于当所述控制器接收到所述测试指令时，对所述柔直换流阀进行放电。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括回传电路，用于将所述柔直换流阀的测试结果回传至所述上位机，以使所述上位机显示所述柔直换流阀的测试结果。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔直换流阀测试装置还包括壳体，所述上位机和所述控制器均设置于所述壳体内；所述壳体的底部还设置有滚轮。

10.一种柔直换流阀测试系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1至9任一项所述的柔直换流阀测试装置，以及与所述柔直换流阀测试装置相连接的柔直换流阀。