CN109490740A - Igct阀组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种IGCT阀组件，包括：待检测的IGCT换流阀、用于给IGCT换流阀发送触发信号的阀基电子设备、用于实现IGCT换流阀全工况的模拟以及信号的逻辑控制并收集阀基电子设备和IGCT换流阀的信号状态信息并执行保护策略的极控制保护系统以及用于向控制保护系统下发自动化测试指令以及接收控制保护系统上传的测试结果实现人机自动化测试的监督控制及数据采集系统；极控制保护系统分别与IGCT换流阀、阀基电子设备、监督控制及数据采集系统电性连接，IGCT换流阀与阀基电子设备电性连接。该IGCT阀组件可以对IGCT换流阀进行自动化测试评价，有效减少其投入使用后带来的安全风险。

Description

IGCT阀组件

技术领域

本发明涉及高压直流输电技术领域，尤其是涉及IGCT阀组件。

背景技术

换相失败作为LCC-HVDC逆变器最常见的故障之一，它将导致直流电压降低、直流电流突增、输送功率减少、换流阀寿命缩短等不良后果，继发性的换相失败最终会使电力系统失稳，给电网的安全稳定运行带来严重的威胁，而接连性换相失败将对电网安全运行带来更严峻的挑战。若在换相失败发生前，能够实现任意电流水平下对应阀臂的成功关断，采取固定时间给予主动关断信号，能够有效避免换相失败的发生，因此采用具有自关断能力的可控硅作为换流阀的换流元件是目前抵御换相失败的趋势。IGCT(Integrated GateCommutated Thyristor，集成门极换流晶闸管)是一种门极可控制关断的开关器件，IGCT兼具GTO与IGBT的优点，其关断特性如晶体管，而开通特性像晶闸管，具有阻断电压高、功率容量大、开关速度快、通态损耗低、无需关断吸收电路、易于串并联等优点。目前对于IGCT换流阀缺乏有效的评价手段，无法对于将要投入使用的IGCT换流阀进行全面有效的评估，导致后续使用存在一定的风险。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述问题，提供了一种IGCT阀组件用于解决现有技术的不足。

具体地，本发明实施例提供了一种IGCT阀组件，包括：IGCT换流阀、用于给所述IGCT换流阀发送触发信号的阀基电子设备、用于实现所述IGCT换流阀全工况的模拟以及信号的逻辑控制、收集所述阀基电子设备和所述IGCT换流阀的状态信息、并执行保护策略的极控制保护系统、以及用于向所述极控制保护系统下发自动化测试指令、并接收所述控制保护系统上传的测试结果以实现自动化测试的监督控制及数据采集系统；

所述极控制保护系统分别与所述IGCT换流阀、所述阀基电子设备、所述监督控制及数据采集系统电性连接，所述IGCT换流阀与所述阀基电子设备电性连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述极控制保护系统包括通讯单元、接口单元、采集单元和处理单元；所述通讯单元、所述接口单元、所述采集单元均与所述处理单元电性连接；所述通讯单元用于通信协议转化；所述接口单元用于与所述IGCT换流阀、所述阀基电子设备以及所述监督控制及数据采集系统建立通讯物理连接；所述采集单元用于采集所述IGCT换流阀中的模拟量信息；所述处理单元对数所述采集单元采集的数据进行处理生成所需的同步信号以及触发信号以及生成所述监督控制及数据采集系统所需的功率、功率因素、角度数据。

作为上述技术方案的进一步改进，所述接口单元包括IO接口和光纤接口板。

作为上述技术方案的进一步改进，所述采集单元包括调理采集板，所述调理采集板对采集信号进行调理、隔离运放、AD采样。

作为上述技术方案的进一步改进，所述IGCT换流阀中的模拟量信息包括电压值和电流值。

作为上述技术方案的进一步改进，所述极控制保护系统还包括显示单元；所述显示单元用于将所述采集单元采集的模拟量信息通过所述显示单元显示出来。

作为上述技术方案的进一步改进，所述处理单元包括用于确定保护策略的CPU与用于管理所有的接口单元的FPGA。

作为上述技术方案的进一步改进，所述监督控制及数据采集系统通过以太网接口与所述极控制保护系统连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述监督控制及数据采集系统接收测试人员下发的IGCT换流阀的测试指令，所述监督控制及数据采集系统将测试信息传送给所述极控制保护系统，所述极控制保护系统自动分析和判断测试项目要求生成相应的控制指令，并下发给所述阀基电子设备和所述IGCT换流阀，实现自动测试；所述极控制保护系统将实时采集的状态信息上传给所述监督控制及数据采集系统；所述监督控制及数据采集系统根据所述极控制保护系统上传的数据生成测试评价报告。

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，至少具有如下有益效果：该IGCT阀组件可以对IGCT换流阀进行自动化测试评价，有效减少其投入使用后带来的安全风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明一实施例提出的IGCT阀组件的结构示意图。

主要元件符号说明：

10-IGCT换流阀；20-阀基电子设备；30-极控制保护系统；40-监督控制及数据采集系统。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开保护范围限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中，表述“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语“用户”可指示使用电子装置的人或使用电子装置的装置(例如，人工智能电子装置)。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供了一种IGCT阀组件，包括：待检测的IGCT换流阀10、用于给IGCT换流阀10发送触发信号的阀基电子设备20(英文全称：Valve Base ElectronicEquipment，简称VBE)、用于实现IGCT换流阀10全工况的模拟以及信号的逻辑控制、收集阀基电子设备20和IGCT换流阀10的信号状态信息、并执行保护策略的极控制保护系统30(英文全称：Pole Control Protection，简称CPC)以及用于向控制保护系统30下发自动化测试指令以及接收控制保护系统30上传的测试结果实现人机自动化测试的监督控制及数据采集系统40(英文全称：Supervisory Control And Data Acquisition，简称SCADA)。

极控制保护系统30分别与IGCT换流阀10、阀基电子设备20、监督控制及数据采集系统电性连接，所述IGCT换流阀与所述阀基电子设备电性连接。

该IGCT阀组件可以监测和控制阀基电子设备20的工作状态。监督控制及数据采集系统40通过与极控制保护系统30以及阀基电子设备20之间的通讯，实时获取阀基电子设备20和阀基电子设备20的状态信息，包括VBE事件报文、交流电压和电流值，直流电压和电流值等信息。极控制保护系统30能够下发不同的控制指令，分别给IGCT换流阀10和阀基电子设备20，根据IGCT换流阀10运行状态的要求，调整阀基电子设备20与极控制保护系统30的接口信号，实现IGCT换流阀10全工况运行状态的模拟。同时，极控制保护系统30采集IGCT换流阀10的电压、电流等信号，并上传给监督控制及数据采集系统40。

极控制保护系统30实现IGCT换流阀全工况的模拟和信号的逻辑控制，收集阀基电子设备20和IGCT换流阀10的信号状态信息，执行保护功能。极控制保护系统执行的主要功能如下：实现一次回路信号的采集、处理和数据上传；实现IGCT换流阀的运行、换相失败故障模拟；实现IGCT换流阀以及所述阀基电子设备运行状态的监控和保护动作；实现与所述监督控制及数据采集系统以及所述阀基电子设备之间的通讯。

在本实施例中，极控制保护系统30包括通讯单元、接口单元、采集单元和处理单元；通讯单元、接口单元、采集单元均与处理单元电性连接；通讯单元用于通信协议转化；接口单元用于与IGCT换流阀、阀基电子设备以及监督控制及数据采集系统建立通讯物理连接；采集单元用于采集IGCT换流阀中的模拟量信息；处理单元对数采集单元采集的数据进行处理生成所需的同步信号以及触发信号以及生成监督控制及数据采集系统所需的功率、功率因素、角度数据。

通讯单元不仅完成极控制保护系统30内部数据的交互，而且完成极控制保护系统30和阀基电子设备20、监督控制及数据采集系统40之间的通信。兼容了Profibus、LAN、HDLC等不同通讯方式，以通信管理机的形式，完成自动测试系统的通信管理。

接口单元通过IO接口板和光纤接口板实现，实现控制保护系统和其他设备的信号连接。

采集单元实现模拟量的采集，对IGCT换流阀中主要的电流电压等信号进行了采集，对采集信号进行调理、隔离运放、AD采样，就地转换降低受干扰的可能，采用差分电路通过核心处理板和通成数字量传输到核心板，讯单元进行数据向上传输。采集单元包括调理采集板，调理采集板对采集信号进行调理、隔离运放、AD采样。

极控制保护系统20还包括显示单元；显示单元用于将采集单元采集的模拟量信息通过显示单元显示出来。

处理单元是极控制保护系统20的核心单元，对采集单元采集的数据进行处理，生成所需的同步信号，触发信号，以及监督控制及数据采集系统40显示所需功率、功率因素、角度等数据。根据IGCT换流阀的触发和关断等运行要求生成相应的控制逻辑信号，按照测试项目要求完成信号投切和动作保护，通过接口单元实现信号的输出。处理单元模拟实际工程的控制逻辑，将基于IGCT换流阀的控制保护系统的运行数据进行处理后上传给监督控制及数据采集系统40。

核心处理板是处理单元的核心部分，硬件电路设计采用CPU+FPGA的组合形式，FPGA负责所有接口的管理，CPU负责保护策略决策。

监督控制及数据采集系统40通过以太网接口与极控制保护系统30连接。

监督控制及数据采集系统40实现IGCT换流阀控制保护装置智能化操作。监督控制及数据采集系统接收测试人员下发的IGCT换流阀的测试指令，监督控制及数据采集系统将测试信息传送给极控制保护系统，极控制保护系统自动分析和判断测试项目要求生成相应的控制指令，并下发给阀基电子设备和IGCT换流阀，实现自动测试；极控制保护系统将实时采集的状态信息上传给监督控制及数据采集系统；监督控制及数据采集系统根据极控制保护系统上传的数据生成测试评价报告。监督控制及数据采集系统提供数据交互界面，便于测试人员对批量数量的分析。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种IGCT阀组件，其特征在于，包括：IGCT换流阀、用于给所述IGCT换流阀发送触发信号的阀基电子设备、用于实现所述IGCT换流阀全工况的模拟以及信号的逻辑控制、收集所述阀基电子设备和所述IGCT换流阀的状态信息、并执行保护策略的极控制保护系统、以及用于向所述极控制保护系统下发自动化测试指令、并接收所述控制保护系统上传的测试结果以实现自动化测试的监督控制及数据采集系统；

所述极控制保护系统分别与所述IGCT换流阀、所述阀基电子设备、所述监督控制及数据采集系统电性连接，所述IGCT换流阀与所述阀基电子设备电性连接。

2.根据权利要求1所述的IGCT阀组件，其特征在于，所述极控制保护系统包括通讯单元、接口单元、采集单元和处理单元；所述通讯单元、所述接口单元、所述采集单元均与所述处理单元电性连接；所述通讯单元用于通信协议转化；所述接口单元用于与所述IGCT换流阀、所述阀基电子设备以及所述监督控制及数据采集系统建立通讯物理连接；所述采集单元用于采集所述IGCT换流阀中的模拟量信息；所述处理单元对数所述采集单元采集的数据进行处理生成所需的同步信号以及触发信号以及生成所述监督控制及数据采集系统所需的功率、功率因素、角度数据。

3.根据权利要求2所述的IGCT阀组件，其特征在于，所述接口单元包括IO接口和光纤接口板。

4.根据权利要求2所述的IGCT阀组件，其特征在于，所述采集单元包括调理采集板，所述调理采集板对采集信号进行调理、隔离运放、AD采样。

5.根据权利要求2所述的IGCT阀组件，其特征在于，所述IGCT换流阀中的模拟量信息包括电压值和电流值。

6.根据权利要求2所述的IGCT阀组件，其特征在于，所述极控制保护系统还包括显示单元；所述显示单元用于将所述采集单元采集的模拟量信息通过所述显示单元显示出来。

7.根据权利要求2所述的IGCT阀组件，其特征在于，所述处理单元包括用于确定保护策略的CPU与用于管理所有的接口单元的FPGA。

8.根据权利要求1所述的IGCT阀组件，其特征在于，所述监督控制及数据采集系统通过以太网接口与所述极控制保护系统连接。

9.根据权利要求1所述的IGCT阀组件，其特征在于，所述监督控制及数据采集系统接收测试人员下发的IGCT换流阀的测试指令，所述监督控制及数据采集系统将测试信息传送给所述极控制保护系统，所述极控制保护系统自动分析和判断测试项目要求生成相应的控制指令，并下发给所述阀基电子设备和所述IGCT换流阀，实现自动测试；所述极控制保护系统将实时采集的状态信息上传给所述监督控制及数据采集系统；所述监督控制及数据采集系统根据所述极控制保护系统上传的数据生成测试评价报告。