CN109613425B - 换流阀测试系统及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换流阀测试系统及测试方法，该系统包括：触发信号控制设备，与阀基电子设备连接，用于控制阀基电子设备输出光触发信号，其中，光触发信号用于触发待测晶闸管级导通，待测晶闸管级为待测换流阀中的任意一个晶闸管级；换流阀测试设备，采用接触式的方式与待测晶闸管级连接，用于向待测晶闸管级的两端施加测试电压信号，以及采集待测晶闸管级的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，根据采集到的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，确定待测晶闸管级是否损坏。本发明可以实现在无需插拔电缆和光纤的情况下，快速完成换流阀中晶闸管级的测试，提高测试效率。

Description

换流阀测试系统及测试方法
技术领域
本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种换流阀测试系统及测试方法。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
换流阀又称晶闸管阀，作为高压直流输电工程中的重要元件，是一种基于晶闸管串联技术进行电能转换的电力设备。晶闸管是换流阀的核心部件，其决定了换流阀的通流能力，通过将多个晶闸管元件串联可得到希望的系统电压。由于高压直流输电电压等级高，换流阀通常由多级晶闸管串联组成。晶闸管级是换流阀中的最小单元，当高压直流输电换流站发生故障或检修时，需要对换流阀中的晶闸管级进行检测。
目前，现有的换流阀测试，需要人为插拔电缆和光纤才能完成晶闸管级的整个测试。由于换流站内的晶闸管级数量庞大，在换流站检修期间，需要在短时间内完成成百上千次试验，即要插拔电缆和光纤上千次，操作繁琐，且存在安全隐患，测试效率低下。
发明内容
本发明实施例提供一种换流阀测试系统，用以解决现有技术在对换流阀内的晶闸管进行测试的时候，需要插拔电缆和光纤才能完成整个测试，导致操作繁琐且存在安全隐患的技术问题，该系统包括：触发信号控制设备，与阀基电子设备连接，用于控制阀基电子设备输出光触发信号，其中，光触发信号用于触发待测晶闸管级导通，待测晶闸管级为待测换流阀中的任意一个晶闸管级；换流阀测试设备，采用接触式的方式与待测晶闸管级连接，用于向待测晶闸管级的两端施加测试电压信号，以及采集待测晶闸管级的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，根据采集到的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，确定待测晶闸管级是否损坏；
其中，换流阀测试设备包括：测试手柄，换流阀测试设备通过测试手柄与待测晶闸管级接触连接；
阀基电子设备通过触发光纤向待测晶闸管级发送光触发信号；待测晶闸管级通过回报光纤向阀基电子设备返回光回报信号，光回报信号用于表征待测晶闸管级正向导通电压高于第一电压阈值和/或反向阻断电压低于第二电压阈值。
本发明实施例还提供一种换流阀测试方法，应用于上述的换流阀测试系统，用以解决现有技术在对换流阀内的晶闸管进行测试的时候，需要插拔电缆和光纤才能完成整个测试，导致操作繁琐且存在安全隐患的技术问题，该方法包括：在换流阀测试设备向待测晶闸管级两端施加的测试电压信号为正电压的情况下，通过触发信号控制设备控制阀基电子设备输出光触发信号；通过换流阀测试设备采集待测晶闸管级的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，并根据采集到的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，确定待测晶闸管级是否损坏。
本发明实施例中，通过触发信号控制设备控制阀基电子设备输出用于触发换流阀中待测晶闸管级导通的光触发信号，通过换流阀测试设备以接触式的方式与待测晶闸管级连接，向待测晶闸管级的两端施加测试电压信号，并采集待测晶闸管级的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，以便根据采集到的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，确定待测晶闸管级是否损坏。
通过发明实施例，利用触发信号控制设备和换流阀测试设备配合完成换流阀中晶闸管级的测试，可以实现在无需插拔电缆和光纤的情况下，完成换流阀中晶闸管级的各项功能，提高测试效率。另外，本发明实施例中的换流阀测试设备与待测晶闸管级之间采用接触的方式连接，可以实现快速切换待测晶闸管进行测试的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。在附图中：
图1为本发明实施例中提供的一种换流阀测试系统示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种换流阀测试方法流程图；
图3为本发明实施例中提供的一种换流阀测试时序示意图；
图4为本发明实施例中提供的一种晶闸管级阻尼回路示意图。
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明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明实施例中提供了一种换流阀测试系统，图1为本发明实施例中提供的一种换流阀测试系统示意图，如图1所示，该系统包括：
触发信号控制设备1，与阀基电子设备3连接，用于控制阀基电子设备3输出光触发信号，其中，光触发信号用于触发待测晶闸管级4导通，待测晶闸管级为待测换流阀中的任意一个晶闸管级；
换流阀测试设备2，采用接触式的方式与待测晶闸管级4连接，用于向待测晶闸管级4的两端施加测试电压信号，以及采集待测晶闸管级4的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，根据采集到的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，确定待测晶闸管级是否损坏。
需要说明的是，由于换流阀中待测试的晶闸管级数量庞大，为了快速切换待测晶闸管进行测试，本发明实施例中的换流阀测试设备与待测晶闸管级之间以接触式方式连接，作为一种可选的实施方式，换流阀测试设备2上可以设置一个测试手柄，换流阀测试设备2通过测试手柄与待测晶闸管级接触连接。
作为一种可选的实施例，如图1所示，触发信号控制设备1具体可以包括：第一控制单元1-1和信号发生单元1-2；其中，信号发生单元1-2与阀基电子设备3连接，第一控制单元1-1与信号发生单元1-2连接，用于控制信号发生单元1-2产生符合阀基电子设备3电压的模拟极控信号，阀基电子设备3根据信号发生单元产生的模拟极控信号输出光触发信号。
可选地，第一控制单元1-1可以是FPGA芯片，由于其工作电压为3.3V，而阀基电子设备3的工作电压为24V，则第一控制单元1-1控制信号发生单元1-2产生符合阀基电子设备3电压的模拟极控信号。
作为一种可选的实施例，如图1所示，换流阀测试设备2具体可以包括：波形发生单元2-1、波形采集单元2-2、第二控制单元2-3和显示单元2-4；其中，波形发生单元2-1与待测晶闸管级4连接，用于向待测晶闸管级4产生预定频率的测试电压信号；波形采集单元2-2与待测晶闸管级4连接，用于采集待测晶闸管级4的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号；第二控制单元2-3与波形采集单元2-2连接，用于对波形采集单元2-2采集到的信号进行处理，得到测试结果；显示单元2-4与第二控制单元连接，用于输出测试结果。
可选地，第二控制单元2-3可以是STM32单片机。
需要说明的是，上述触发信号控制设备1和换流阀测试设备2配合完成对待测晶闸管级各项功能的测试，包括但不限于晶闸管级阻尼回路参数的测试、高电位板卡的触发测试、晶闸管的通断测试、光线回路的通断测试和阀基电子设备VBE回报功能测试。具体地，如图1所示，换流阀测试设备2中的第二控制单元2-3控制波形发生单元2-1生合适的激励，施加在待测晶闸管级4上，通过波形采集单元2-2收集相关信号，经过第二控制单元2-3的分析、判断和处理，将测试结果传输到显示单元2-4中。而触发信号控制设备1中的第一控制单元1-1模拟极控通过信号发生单元1-2向阀基电子设备3发送触发指令，以配合换流阀测试设备2完成晶闸管级的测试功能。
其中，阀基电子设备VBE产生光触发信号的条件为：
CB_ON＝1,UnderVoltage＝1,FP_ENable＝1,FP_ENableNot＝0,System_Active＝1,System_Pasitive＝0,ByPass＝0,FCS＝1。
触发信号控制设备1中的第一控制单元1-1控制信号发生单元1-2输出上述信号，在合适的时刻使VBE产生光触发信号，配合换流阀端完成晶闸管的触发测试。
进一步地，当触发信号控制设备1控制阀基电子设备3输出光触发信号后，阀基电子设备3可以通过触发光纤向待测晶闸管级4发送光触发信号；待测晶闸管级4通过回报光纤向阀基电子设备3返回光回报信号，光回报信号用于表征待测晶闸管级正向导通电压高于第一电压阈值和/或反向阻断电压低于第二电压阈值。
本发明实施例中还提供了一种应用于上述换流阀测试系统的换流阀测试方法，如下面的实施例所述。由于该方法实施例解决问题的原理与换流阀测试系统相似，因此该方法实施例的实施可以参见系统的实施，重复之处不再赘述。
图2为本发明实施例中提供的一种换流阀测试方法流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：
S201，在换流阀测试设备向待测晶闸管级两端施加的测试电压信号为正电压的情况下，通过触发信号控制设备控制阀基电子设备输出光触发信号；
S202，通过换流阀测试设备采集待测晶闸管级的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，并根据采集到的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，确定待测晶闸管级是否损坏。
需要说明的是，晶闸管导通的条件是晶闸管两端施加正电压且检测到触发信号，因而，在对换流阀中的晶闸管级进行测试的时候，需要在换流阀测试设备向待测晶闸管级两端施加的测试电压信号为正电压的情况下，通过触发信号控制设备控制阀基电子设备输出光触发信号，触发待测晶闸管级导通，然后通过换流阀测试设备采集待测晶闸管级的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，并根据采集到的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，确定待测晶闸管级是否损坏。
图3为本发明实施例中提供的一种换流阀测试时序示意图，如图3所示，触发信号控制设备检测工频电源相位，模拟极控输出相关信号，在T1时刻使阀基电子设备VBE产生光触发信号，触发待测晶闸管级中的晶闸管导通。由于晶闸管损坏的标志为：晶闸管正向导通压降太高，或者反向阻断电压太小。因而，本发明实施例可以在T1与T2之间通过换流阀测试设备采集晶闸管两端的电压信号，经过AD转换，FFT数字滤波，得到待测晶闸管级的正向导通电压；在T3和T4之间通过换流阀测试设备采集晶闸管的两端的电压波形，得到待测晶闸管级的反向阻断电压。经过运放组成的比较电路，如果采集到得电压波形超过预设电压阈值(例如，正向导通电压高于第一电压阈值和/或反向阻断电压低于第二电压阈值)就会输出信号，从而可以判断晶闸管是否损坏。
晶闸管级阻尼回路作用是保证串联晶闸管间的电压分布均匀，由阻尼电阻和阻尼电容组成，其对直流输电的安全运行具有重要意义。因此，阻尼回路元件参数的准确测试极其重要。但是由于单个换流站就有上千个晶闸管级，检修时开展阻尼回路参数测量工作巨大。现有技术中，对换流阀阻尼回路测试的传统方法主要是利用万用表、电桥等进行直接测试，这种方法需要将接线连接至换流阀中阻尼电容C和阻尼电阻R两端。由于阻尼电容C和阻尼电阻R分别位于换流阀组件两侧，接线不方便，需要多个试验人员配合，花费大量时间完成。而本发明实施例通过VBE控制端的触发信号控制设备和换流阀端的换流阀测试设备，配合工作，可以实现快速对闸管级阻尼回路参数测试。
图4为本发明实施例中提供的一种晶闸管级阻尼回路示意图，如图4所示，Thy表示为晶闸管，高电位板是晶闸管级单元的核心元件，可以接收VBE通过光纤传导来的光触发信号，将光触发信号转换为电触发信号，输入到晶闸管的门极，实现晶闸管导通。
由于高电位板卡内部存在阻容器件，将影响晶闸管级阻尼参数的测试结果，因而，在对晶闸管级阻尼回路参数测试的时候，作为一种可选的实施方式，上述方法还可以包括：在将待测晶闸管级的阻尼回路中的高电位板卡短路的情况下，测量待测晶闸管级阻尼回路的阻尼参数，其中，高电位板卡用于将阀基电子设备的光触发信号转换为电触发信号以触发待测晶闸管级。通过该实施方式，可以屏蔽高电位板卡内部阻尼器件对晶闸管级阻尼回路参数测试的影响。
下面结合图4对晶闸管阻尼参数测试的具体实施过程进行描述：首先，在测试之前通过控制继电器连接A、B两点，断开C、D两点；其次，向E、A两点施加不同频率幅值相同的正弦波U1和U2；最后，在两次不同频率正弦波激励下，从C点采集电压信号分别为U'1和U'2，经过AD转换、FFT滤波和计算后，得到Rs和Cs的测试结果。
基于基尔霍夫电路定律，在不同激励U1和U2下：
Figure GDA0002838423670000061
Figure GDA0002838423670000062
其中，f1和f2分别为激励U1和U2的频率；Rs为阻尼电阻；Cs为阻尼电容；R1为测试晶闸管级阻尼参数的高精度取样电阻。
另外，由于换流阀控制系统由阀基电子设备(VBE)，触发光缆，分光器(MSC)，触发短光缆，高电位板卡，回报光缆等组成。在整个控制回路中如果有一部分功能失效就会导致晶闸管不触发或者误报晶闸管故障。如果晶闸管能触发，就可以判断VBE触发功能以及触发光缆回路正常；如果接收到光回报信号，并且VBE中光接收板卡上的相关LED灯闪烁就可以判断回报光缆回路正常。
因而，为了完成VBE触发回报功能的测试，本发明实施例提供的换流阀测试方法还可以包括：检测待测晶闸管级是否被阀基电子设备触发；在待测晶闸管级被阀基电子设备触发的情况下，确定阀基电子设备的光触发功能和触发回路均正常。
为了完成光缆回路通断的测试，本发明实施例提供的换流阀测试方法还可以包括：检测阀基电子设备是否接收到来自待测晶闸管级的光回报信号；在阀基电子设备接收到来自待测晶闸管级的光回报信号的情况下，确定阀基电子设备的回报回路正常。
可选地，作为一种可选的实施方式，可以在阀基电子设备上设置指示灯，当阀基电子设备接收到来自待测晶闸管级的光回报信号的情况下，控制指示灯闪烁，以便工作人员可以通过阀基电子设备上的指示灯提示来快速确定阀基电子设备的回报回路正常。
综上所述，本发明实施例通过VBE控制端的触发信号控制设备和换流阀端的换流阀测试设备配合工作，在不额外插拔电缆和光纤的条件下，按照时序依次完成换流阀中晶闸管级阻尼回路参数测试、高电位板卡触发测试、晶闸管通断测试、光线回路的通断测试和VBE回报测试等多项功能测试，提高测试效率和换流阀系统的可靠性。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种换流阀测试系统，其特征在于，包括：
触发信号控制设备，与阀基电子设备连接，用于控制所述阀基电子设备输出光触发信号，其中，所述光触发信号用于触发待测晶闸管级导通，所述待测晶闸管级为待测换流阀中的任意一个晶闸管级；
换流阀测试设备，采用接触式的方式与所述待测晶闸管级连接，用于向所述待测晶闸管级的两端施加测试电压信号，以及采集所述待测晶闸管级的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，根据采集到的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，确定所述待测晶闸管级是否损坏；
其中，所述换流阀测试设备包括：测试手柄，所述换流阀测试设备通过测试手柄与所述待测晶闸管级接触连接；
所述阀基电子设备通过触发光纤向所述待测晶闸管级发送光触发信号；所述待测晶闸管级通过回报光纤向所述阀基电子设备返回光回报信号，所述光回报信号用于表征所述待测晶闸管级正向导通电压高于第一电压阈值和/或反向阻断电压低于第二电压阈值；
其中，所述触发信号控制设备包括：第一控制单元和信号发生单元；其中，所述信号发生单元与所述阀基电子设备连接，所述第一控制单元与所述信号发生单元连接，用于控制所述信号发生单元产生符合所述阀基电子设备电压的模拟极控信号，所述阀基电子设备根据所述信号发生单元产生的模拟极控信号输出光触发信号；
其中，所述换流阀测试设备包括：波形发生单元、波形采集单元、第二控制单元和显示单元；其中，所述波形发生单元与所述待测晶闸管级连接，用于向所述待测晶闸管级产生预定频率的测试电压信号；所述波形采集单元与所述待测晶闸管级连接，用于采集所述待测晶闸管级的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号；所述第二控制单元与所述波形采集单元连接，用于对所述波形采集单元采集到的信号进行处理，得到测试结果；所述显示单元与所述第二控制单元连接，用于输出所述测试结果；
其中，所述第一控制单元为FPGA芯片；第二控制单元为STM32单片机；
还包括：触发信号控制设备和换流阀测试设备配合，实现对晶闸管级阻尼回路参数测试，将所述待测晶闸管级的阻尼回路中的高电位板卡短路的情况下，测量所述待测晶闸管级阻尼回路的阻尼参数，其中，所述高电位板卡用于将所述阀基电子设备的光触发信号转换为电触发信号以触发所述待测晶闸管级。
2.一种换流阀测试方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1所述的换流阀测试系统，包括：
在所述换流阀测试设备向所述待测晶闸管级两端施加的测试电压信号为正电压的情况下，通过所述触发信号控制设备控制所述阀基电子设备输出光触发信号；
通过所述换流阀测试设备采集所述待测晶闸管级的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，并根据采集到的正向导通电压信号和/或反向阻断电压信号，确定所述待测晶闸管级是否损坏。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在将所述待测晶闸管级的阻尼回路中的高电位板卡短路的情况下，测量所述待测晶闸管级阻尼回路的阻尼参数，其中，所述高电位板卡用于将所述阀基电子设备的光触发信号转换为电触发信号以触发所述待测晶闸管级。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述待测晶闸管级是否被阀基电子设备触发；
在所述待测晶闸管级被阀基电子设备触发的情况下，确定所述阀基电子设备的光触发功能和触发回路均正常。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述阀基电子设备是否接收到来自所述待测晶闸管级的光回报信号；
在所述阀基电子设备接收到来自所述待测晶闸管级的光回报信号的情况下，确定所述阀基电子设备的回报回路正常。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述阀基电子设备包括：指示灯，其中，在所述阀基电子设备接收到来自所述待测晶闸管级的光回报信号的情况下，所述指示灯闪烁。
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