CN110568294A - 一种电力电子设备测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电力电子设备测试系统，包括测试装置、M个功率器件阀组和M个控制装置。本发明还公开一种测试方法，步骤是：控制装置根据功率器件阀组上送的状态量或测试装置上送的测试指令，确定被测子单元编号，将被测子单元状态量转发给测试装置；测试装置根据测试项目内容施加电气激励，同时下发功率器件开通关断信号；测试装置采集被测子单元的电气量，并接收被测子单元状态量；测试装置根据测试项目要求，综合电气量和状态量响应，判断被测子单元、相应通讯回路和控制装置功能是否通过测试项目。此种技术方案可以实现在无需插拔功率器件阀组光纤的情况下，对功率器件阀组的电气性能、状态量、通讯回路进行全面测试，保证了测试的简洁高效。

Description

一种电力电子设备测试系统及测试方法

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种给电力电子设备进行功能测试的测试系统及测试方法。

背景技术

电力电子设备是一种基于全控性功率半导体器件进行电能转换的电气设备，它采用多个子单元模块化串并联而组成，同时受控制装置的监测和控制，是构建柔性直流换流阀、直流断路器、静止同步补偿器等大功率电力电子设备的核心元件。

基于功率器件阀组和控制装置打造的电力电子设备已经广泛应用于各电压等级的输电、配电电网，各类工矿企业，风电、光伏电站，直流输电换流站等多种场景；为了确保功率器件阀组在应用中的有效性、稳定性、可靠性、安全性，需要对其进行完备的工程现场试验，以验证其在各种工况下的运行性能。

随着电压等级的不断提高，电力电子设备需要多个功率器件阀组串联组成，功率器件阀组子单元数量急剧增加，相应的控制装置数量也相应增加。同时基于全控性功率半导体器件的电力电子设备，需要对其功率器件阀组各子单元的电气性能、控制单元状态量和控制装置功能等进行全面测试，从而确保设备的可靠性。此外在工程现场测试时，一般所有的功率器件阀组子单元和控制装置之间的光纤铺设和连接已经完成，现有的测试手段需要将功率器件阀组子单元上和控制装置连接的光纤拔出，然后再用另外的光纤将功率器件阀组子单元和测试装置连接。如图1所示，这种做法需要人为插拔电缆和光纤才能完成功率器件阀组的整个测试，现有测试方法存在光路受污染隐患、操作繁琐、测试效率低下、通讯回路未校验、单次只能测试一个子单元等诸多问题。

本发明的电力电子设备测试系统与测试方法正是为了解决以上问题而提出。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种电力电子设备测试系统及测试方法，在满足所有测试内容和测试要求的基础上，既不用插拔现场功率器件阀组各子单元和控制装置之间已连接的光纤，又能对功率器件阀组的电气性能、状态量、控制装置功能和整个通讯回路进行全面测试。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种电力电子设备测试系统，包括测试装置、M个功率器件阀组和M个控制装置，功率器件阀组与控制装置一一对应，M≥1，其中，功率器件阀组包含N个子单元，N≥2；控制装置与相应功率器件阀组的N个子单元分别连接，对各子单元进行监测和控制；测试装置采用接触式的方式与某一功率器件阀组的至少一级子单元连接施加电气激励，采用编码通讯的方式与被测功率器件阀组的控制装置交互测试信息，根据直接采集的电气量和控制装置转发的子单元状态量判断测试结果。

上述控制装置与相应功率器件阀组的N个子单元分别通过光纤连接。

上述测试装置与功率器件阀组的子单元通过电缆连接。

上述测试装置与功率器件阀组相应的控制装置之间通过光纤连接。

基于如前所述的一种电力电子设备测试系统的测试方法，包括如下步骤：

步骤1，测试装置与控制装置通讯连接，测试装置与功率器件阀组的被测子单元电气连接；

步骤2，控制装置根据功率器件阀组上送的状态量或测试装置上送的测试指令，确定被测子单元编号，将被测子单元状态量转发给测试装置；

步骤3，测试装置根据测试项目内容，施加相应的电气激励，同时通过控制装置下发功率器件开通关断信号；

步骤4，测试装置采集被测子单元的电气量，并接收控制装置转发的被测子单元状态量；

步骤5，测试装置根据测试项目要求，综合电气量和状态量响应，判断被测子单元、相应通讯回路和控制装置功能是否通过测试项目。

上述步骤2中，控制装置根据定位到的被测子单元编号，将相应编号的至少一个子单元状态量转发至测试装置，将测试装置下发的测试信号转发至相应编号的至少一个子单元。

上述步骤3中，测试项目包括功率器件阀组子单元的控制单元状态监测、功率器件开通关断测试、辅助回路功能测试、控制装置功能测试和通讯回路检查。

测试装置与控制装置之间采用编码通讯方式连接；测试装置发送至控制装置的信息至少包括至少一个子单元的功率器件开通与关断指令；控制装置发送至测试装置信息至少包括相应编号的至少一个子单元状态量。

测试装置发送至控制装置的信息还包括被测至少一个子单元的编号；控制装置发送至测试装置的信息还包括控制装置的编号。

上述步骤5后，测试完成后，在人机交互界面显示试验结果。

采用上述方案后，本发明的有益效果在于：

(1)测试系统对功率器件阀组、控制装置和相互间的通讯回路作为一个整体进行测试，不需要人为插拔功率器件阀组侧的光纤，有效避免光纤回路的二次污秽和磨损问题，同时不需要光纤插拔带来的复测检查；

(2)测试系统通过控制装置测试模式下的中转功能，可以点对点精准地对功率器件阀组各子单元的电气量、状态量和相应的光纤回路进行测试，全面考核功率器件阀组子单元内部的器件、控制单元、辅助回路，控制装置功能和整个通讯回路等部件；

(3)整个测试过程简洁高效，操作便利；特别是功率器件阀组子单元数量庞大的情况，需短时间内完成成百上千次试验，可以有效缩短测试工时。

附图说明

图1是现有技术的一种电力电子设备测试系统示意图；

图2是本发明提出的一种电力电子设备测试系统示意图；

图3是本发明提出的一种电力电子设备测试方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

基于全控型功率器件的功率器件阀组，需要对阀组子单元的一次电气回路、二次板卡状态和通讯回路测试。以前的测试方法是人为断开阀组子单元与控制装置之间的光纤回路，然后测试装置直接和模组建立通讯连接，完成相关测试。这样的话需要多次插拔光纤，且测试完还需要对控制装置与各子单元的通讯回路进行测试。基于半控型功率器件的功率器件阀组，阀组子单元控制相对简单，不需要对子单元二次板卡状态进行测试，不需要确定被测子单元的状态量。用于半控型功率器件的功率器件阀组测试系统不适用于全控型功率器件的功率器件阀组。

本发明提供一种电力电子设备测试系统，包括测试装置、M个功率器件阀组(M≥1)和M个控制装置(M≥1)，其中，功率器件阀组包含N个子单元(N≥2)，子单元至少包含一个全控型功率器件、一个控制单元和所需的辅助回路；控制装置与相应功率器件阀组的N个子单元分别连接，对各子单元进行监测和控制；测试装置采用接触式的方式与某一功率器件阀组的至少一级子单元连接施加电气激励，采用编码通讯的方式与被测功率器件阀组的控制装置交互测试信息，根据直接采集的电气量和控制装置转发的子单元状态量判断测试结果。所述测试装置具体包括通讯模块、采集模块、电源模块、信息处理模块和人机交互模块，测试装置的测试项目至少包括功率器件阀组子单元的控制单元状态监测、功率器件开通关断测试、辅助回路功能测试、控制装置功能测试和通讯回路检查。

本实施例提供的测试系统原理如图2所示，分别由100个子单元组成的功率器件阀组1和功率器件阀组2、控制装置3、控制装置4和测试装置5组成；测试前，各个功率器件阀组子单元6和控制装置1或2之间采用两根光纤9连接，一收一发，用于传输控制信号和子单元状态量。

测试时，测试装置5和功率器件阀组的五个子单元采用两根电缆6连接，根据测试项目的不同，测试装置5施加并采集被测子单元6的电压电流；测试装置5和控制装置3有且采用两根光纤7连接，通过编码通讯向控制装置2发送模拟测试信号，同时接受控制装置2转发的五个功率器件阀组子单元6状态量。

测试系统的测试过程为：

步骤1：测试装置5与控制装置3通过光纤连接，通过两根电缆与功率器件阀组的五个被测子单元电气连接；

步骤2：控制装置3根据和功率器件阀组1通讯接收到的各个单元状态量信息，确定测试装置5所测的五个子单元6编号，将五个子单元6状态量转发给测试装置5；

步骤3：测试装置5在每个测试项目中产生相应波形和时间的电压激励，施加到五个子单元6的两端，同时通过控制装置下发功率器件开通关断信号；

步骤4：测试装置5实时采集五个子单元6的电压电流量，同时通过控制装置3的中转从五个子单元6接收状态量；

步骤5：测试装置5根据不同测试项目要求，综合电气量和状态量方面的响应，判断五个子单元6、控制装置3和整个通讯回路的测试项目是否合格。

测试装置根据不同的测试项目内容，对功率器件阀组各子单元、控制装置功能与整个通讯回路进行测试。

其中，功率器件阀组的电气性能包括功率器件性能和辅助回路性能。测试装置5通过电缆向被测子单元6施加相应波形和时间的电气激励，同时通过控制装置3中转下发功率器件的控制信号，测试装置5根据采集到的电压电流量判断功率器件和辅助回路是否满足电气要求。

其中，功率器件阀组的二次性能包括器件控制功能和板卡状态，器件控制功能在电气性能中可进行验证。测试装置5通过控制装置3中转接收被测五个子单元的状态量，根据不同测试项目的要求和接收到的状态量判断二次板卡性能是否满足二次性能要求。

其中，控制装置功能包括控制装置对功率器件阀组的子单元状态量监测和功率器件控制。测试装置在功率器件阀组进行电气性能和二次性能测试时，需要通过控制装置的中转下发功率器件阀组的控制信号，同时接受控制装置的中转上送的功率器件阀组状态量。根据不同测试项目的要求，测试装置对控制功能和状态量进行测试，间接验证控制装置功能。

其中，通讯回路测试主要验证功率器件阀组各子单元与控制装置之间的通讯回路是否正常。由于功率器件阀组子单元的二次板卡一直对通讯回路进行检测，相关通讯回路的故障信息集成在子单元上送的状态量，测试装置只需对状态量中的相关通讯回路故障检查。

整个电力电子设备测试系统单次可以测试五个子单元，只需进行40次工作即可完成整个电力电子设备的测试工作，且测试过程中不需要对各个子单元的通讯光纤进行插拔。整个测试过程简单高效，操作便利，不需要人为插拔功率器件阀，同时可以全面考核功率器件阀组的电气量和状态量，控制装置功能和通讯回路。

综合上述，本发明一种电力电子设备测试方法与测试系统，测试系统包括至少一个功率器件阀组、至少一个控制装置和测试装置，功率器件阀组包含多个子单元。测试时，测试装置与功率器件阀组至少一级子单元连接施加并采集电气量，然后测试装置与控制装置连接通过编码通讯交互相关测试信息。测试装置根据采集的电气量和状态量判断测试结果。控制装置在测试过程根据接收到的信息选择被测阀组子单元的位置，配合测试装置对阀组子单元逐组进行测试。本发明可以实现在无需插拔功率器件阀组光纤的情况下，对功率器件阀组的电气性能、状态量、通讯回路进行全面测试，保证了测试的简洁高效。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力电子设备测试系统，其特征在于：包括测试装置、M个功率器件阀组和M个控制装置，功率器件阀组与控制装置一一对应，M≥1，其中，功率器件阀组包含N个子单元，N≥2；控制装置与相应功率器件阀组的N个子单元分别连接，对各子单元进行监测和控制；测试装置采用接触式的方式与某一功率器件阀组的至少一级子单元连接施加电气激励，采用编码通讯的方式与被测功率器件阀组的控制装置交互测试信息，根据直接采集的电气量和控制装置转发的子单元状态量判断测试结果。

2.如权利要求1所述的一种电力电子设备测试系统，其特征在于：所述控制装置与相应功率器件阀组的N个子单元分别通过光纤连接。

3.如权利要求1所述的一种电力电子设备测试系统，其特征在于：所述测试装置与功率器件阀组的子单元通过电缆连接。

4.如权利要求1所述的一种电力电子设备测试系统，其特征在于：所述测试装置与功率器件阀组相应的控制装置之间通过光纤连接。

5.基于如权利要求1所述的一种电力电子设备测试系统的测试方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，测试装置与控制装置通讯连接，测试装置与功率器件阀组的被测子单元电气连接；

步骤2，控制装置根据功率器件阀组上送的状态量或测试装置上送的测试指令，确定被测子单元编号，将被测子单元状态量转发给测试装置；

步骤3，测试装置根据测试项目内容，施加相应的电气激励，同时通过控制装置下发功率器件开通关断信号；

步骤4，测试装置采集被测子单元的电气量，并接收控制装置转发的被测子单元状态量；

步骤5，测试装置根据测试项目要求，综合电气量和状态量响应，判断被测子单元、相应通讯回路和控制装置功能是否通过测试项目。

6.如权利要求5所述的测试方法，其特征在于：所述步骤2中，控制装置根据定位到的被测子单元编号，将相应编号的至少一个子单元状态量转发至测试装置，将测试装置下发的测试信号转发至相应编号的至少一个子单元。

7.如权利要求5所述的测试方法，其特征在于：所述步骤3中，测试项目包括功率器件阀组子单元的控制单元状态监测、功率器件开通关断测试、辅助回路功能测试、控制装置功能测试和通讯回路检查。

8.如权利要求5所述的测试方法，其特征在于：测试装置与控制装置之间采用编码通讯方式连接；测试装置发送至控制装置的信息至少包括至少一个子单元的功率器件开通与关断指令；控制装置发送至测试装置信息至少包括相应编号的至少一个子单元状态量。

9.如权利要求5所述的测试方法，其特征在于：测试装置发送至控制装置的信息还包括被测至少一个子单元的编号；控制装置发送至测试装置的信息还包括控制装置的编号。

10.如权利要求5所述的测试方法，其特征在于：所述步骤5后，测试完成后，在人机交互界面显示试验结果。