CN110989562B - 一种阀控系统的测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀控系统的测试系统及方法，属于柔性直流输电测试技术领域。系统包括故障模拟控制单元，一端与物理子模块相连，用于向物理子模块下发故障模拟控制指令；另一端用于与待测阀控系统相连，并将接收到的物理子模块的状态信息反馈至待测阀控系统；物理子模块，用于模拟换流阀子模块，并根据故障模拟控制单元下发的故障模拟控制指令实现对换流阀子模块故障的模拟。本发明构建了故障模拟控制单元和物理子模块，通过故障模拟控制单元向物理子模块发送故障模拟控制指令，物理子模块就可以实现对换流阀子模块故障的模拟，解决现有对阀控系统的控制保护功能的验证不够准确和困难的问题。

Description

一种阀控系统的测试系统及方法

技术领域

本发明涉及一种阀控系统的测试系统及方法，属于柔性直流输电测试技术领域。

背景技术

柔性直流输电是以电压源换流器为核心的新一代直流输电技术，随着柔性直流输电电压等级和输送容量的不断提高，柔性直流输电阀控系统需要接入数量更加庞大的换流阀子模块。阀控系统保护功能的可靠性直接关系到运行的可靠性，目前，针对阀控系统的保护功能验证主要是通过以下两种方式实现：一种是直接利用换流阀子模块进行测试，然而，换流阀子模块的电压等级高、功率大、体积大，直接利用换流阀子模块进行阀控系统测试会比较困难和麻烦；另一种是利用纯软件对阀控系统进行纯虚拟测试，由于不能够模拟真实故障，所以该种测试方法对阀控系统的保护功能的验证不够准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阀控系统的测试系统及方法，以解决现有对阀控系统的控制保护功能的验证不够准确和困难的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种阀控系统的测试系统，包括：

故障模拟控制单元，用于向物理子模块下发故障模拟控制指令；并将接收到的物理子模块的状态信息反馈至待测阀控系统；

物理子模块，用于模拟换流阀子模块，并根据故障模拟控制单元下发的故障模拟控制指令实现对换流阀子模块故障的模拟。

有益效果是：本发明构建了故障模拟控制单元和物理子模块，通过故障模拟控制单元向物理子模块发送故障模拟控制指令，物理子模块就可以实现对换流阀子模块故障的模拟，进而，将物理子模块的状态信息反馈至待测阀控系统，就可以判断阀控系统在物理子模块故障模拟状态下的动作是否正确，解决现有对阀控系统的控制保护功能的验证不够准确和困难的问题。

进一步的，所述物理子模块包括：物理子模块控制单元、驱动控制板和子模块本体；物理子模块控制单元一端与故障模拟控制单元通信连接，另一端与驱动控制板通信连接；驱动控制板用于控制子模块本体中的可控开关。

进一步的，所述故障模拟控制指令为驱动故障模拟指令；物理子模块根据所述驱动故障模拟指令，使子模块本体处于旁路的状态，并导通子模块本体中至少一个可控开关以模拟驱动故障。

进一步的，还包括人机交互系统，与所述故障模拟控制单元连接，用于向所述故障模拟控制单元下发故障模拟使能指令。

进一步的，还包括阀控接口扩展单元，所述故障模拟控制单元与模拟子模块通过阀控接口扩展单元连接。

另外，本发明还提出了一种阀控系统的测试方法，包括以下步骤：

1)向物理子模块下发故障模拟控制指令，由物理子模块根据故障模拟控制指令实现对换流阀子模块故障的模拟，并向待测阀控系统反馈物理子模块状态信息；

2)判断待测阀控系统是否能够根据物理子模块状态信息执行相应的保护动作。

有益效果是：本发明构建了物理子模块，通过向物理子模块发送故障模拟控制指令，物理子模块就可以实现对换流阀子模块故障的模拟，进而，将物理子模块的状态信息反馈至待测阀控系统，就可以判断阀控系统在物理子模块故障模拟状态下的动作是否正确，解决现有对阀控系统的控制保护功能的验证不够准确和困难的问题。

进一步的，所述物理子模块包括：物理子模块控制单元、驱动控制板和子模块本体；物理子模块控制单元一端与故障模拟控制单元通信连接，另一端与驱动控制板通信连接；驱动控制板用于控制子模块本体中的可控开关。

进一步的，当故障模拟控制指令为驱动故障模拟指令时，控制子模块本体处于旁路的状态，并通过驱动控制板导通子模块本体中至少一个可控开关以模拟驱动故障；

判断驱动控制板的保护功能是否启动，若启动，则判定驱动控制板的保护功能正常，驱动控制板向待测阀控系统发送故障信息；

判断待测阀控系统是否启动驱动保护动作；若动作，则判定待测阀控系统的驱动保护功能正常。

进一步的，若驱动控制板的保护功能没启动，则判定驱动控制板的保护功能异常。

进一步的，所述故障模拟控制指令由人机交互系统下发。

附图说明

图1为本发明阀控系统的测试系统实施例中阀控系统的测试系统结构示意图；

图2为本发明阀控系统的测试系统实施例中阀控系统的测试系统原理示意图；

图3为本发明阀控系统的测试系统实施例中物理子模块控制单元控制示意图；

图4为本发明阀控系统的测试系统实施例中故障模拟装置接口示意图；

图5为本发明阀控系统的测试系统实施例中阀控系统的测试方法流程图；

图6为本发明阀控系统的测试系统实施例中故障模拟装置的故障模拟设置界面示意图。

具体实施方式

阀控系统的测试系统实施例：

如图1、2所示，本实施例的阀控系统的测试系统包括故障模拟装置和物理子模块，物理子模块，用于模拟换流阀子模块；故障模拟装置包括故障模拟控制单元和阀控接口扩展单元。故障模拟控制单元用于通过阀控接口单元连接被测阀控系统，还用于根据故障模拟使能指令，打断被测阀控系统发送给物理子模块的正常控制指令，产生故障模拟控制指令。通过故障模拟控制单元向物理子模块发送故障模拟控制指令，物理子模块接收到该故障模拟控制指令后，执行对应操作，由此物理子模块就在线模拟了与故障模拟控制指令对应的某种故障。

本实施例的物理子模块主要包括子模块本体、驱动控制板和物理子模块控制单元，与工程用换流阀子模块的电路结构相同，物理特性保持一致，只是功率较小、体积较小，便于测试。本实施例以子模块本体为半桥子模块为了进行说明，作为其他实施方式，子模块本体也可以全桥子模块或其他类型子模块。

本实施例中故障模拟控制单元向物理子模块发送的故障模拟指令可以使物理子模块内部执行如下操作：

首先物理子模块控制单元控制物理子模块旁路开关闭合，见图1标识①；然后驱动控制板控制模块上管驱动控制开通，见图1标识②，此时物理子模块驱动控制板会触发自身的短路过流故障封锁脉冲，驱动反馈故障反馈至物理子模块控制单元，见图1标识③，物理子模块控制单元将实时状态通过故障模拟控制单元正常上传至阀控系统，完成物理子模块在线驱动故障的模拟功能。

故障模拟使能指令一般由人机交互系统下发，本实施例中人机交互系统设置在监控后台，作为其他实施方式，也可以不设置在监控后台，人机交互系统设置在故障模拟装置附近。

如图3所示，物理子模块中物理子模块控制单元包括FPGA控制芯片，物理子模块控制单元的主要功能有：

1)监视物理子模块运行状态；

2)触发控制子模块IGBT、晶闸管和旁路开关；

3)采样物理子模块电容电压；

4)监测物理子模块故障及保护动作；

5)与故障模拟装置通信功能，通过光纤通信接收故障模拟装置下发的控制指令和状态信息，并上传物理子模块电压和状态信息。

由于阀控系统在实际应用中控制连接有多个换流阀子模块，为了更好地测试阀控系统的性能，本实施例也设置有多个物理子模块，如图4所示，本实施例的故障模拟装置主要由故障模拟控制单元和多个接口板构成，多个接口板构成上述接口扩展单元，每个接口板对应连接12个物理子模块，故障模拟控制单元通过接口板将控制命令一对一发送给物理子模块。

如图5所示，本实施例的阀控系统测试方法包括以下步骤：

1)监控后台驱动故障模拟使能；

2)故障模拟装置对故障模拟子模块下发闭锁指令；

3)待模块电压大于模块驱动板保护值200V时，故障模拟装置对故障模拟子模块下发旁路开关闭合指令；

4)旁路开关闭合反馈有效后，故障模拟装置对故障模拟子模块下发上管驱动导通指令；

5)判断物理子模块驱动控制板的驱动保护是否动作；

若不动作，判定物理子模块驱动控制板异常；

若动作，物理子模块驱动反馈及故障反馈至阀控系统，并执行6)；

6)判断阀控系统驱动保护时间与设定值是否一致；

若不一致，判定阀控系统驱动保护异常；

若一致，判断阀控驱动故障保护正确。

本实施例主要通过故障模拟使能更改下发给相应物理子模块的控制指令，使物理子模块在线达到故障条件，从而验证物理子模块的驱动板是否异常和阀控的驱动保护功能是否正确。

如图6所示，本实施例的故障模拟装置的故障模拟设置界面可以设置子模块的欠压，过压，驱动等故障，并通过后台显示子模块电压和状态，测试模块故障时阀控系统的功能，实现阀控功能的全方面测试。

当设置某个物理子模块模拟在线过压故障时，故障模拟控制单元接收到过压故障使能指令后，打断原来的阀控系统的控制指令，同时向对应物理子模块下发过压故障模拟指令，使物理子模块执行闭锁；闭锁后，当电流为充电方向时，物理子模块的电容电压没有泄放回路，电容电压会持续充电直至过压故障。故障后，该故障状态通过故障模拟装置上传至阀控系统，由此可以测试阀控系统的过压保护功能。

欠压故障模拟方法与过压故障模拟方法类似，当设置某个物理子模块模拟在线欠压故障时，故障模拟控制单元接收到欠压故障使能指令后，打断原来的阀控系统的控制指令，同时向对应物理子模块下发欠压故障模拟指令，使物理子模块切除，物理子模块切除后由于没有充电回路，待自身损耗使电容电压拉低到欠压动作值时，就可以测试测试阀控系统的欠压保护功能。

阀控系统测试方法实施例：

本实施例的阀控系统测试方法包括以下步骤：

1)向物理子模块下发故障模拟控制指令，由物理子模块根据故障模拟控制指令实现对换流阀子模块故障的模拟，并向待测阀控系统反馈物理子模块状态信息；

2)判断待测阀控系统是否能够根据物理子模块状态信息执行相应的保护动作。

本实施例的阀控系统测试方法已经在阀控系统测试系统实施例中进行了说明，此处不再赘述。

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。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种阀控系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过故障模拟控制单元向物理子模块下发故障模拟控制指令，由物理子模块根据故障模拟控制指令实现对换流阀子模块故障的模拟；

所述故障模拟控制单元用于连接待测阀控系统，并根据故障模拟使能指令，打断待测阀控系统发送给物理子模块的正常控制指令，产生故障模拟控制指令；

物理子模块包括：物理子模块控制单元、驱动控制板和子模块本体；物理子模块控制单元一端与故障模拟控制单元通信连接，另一端与驱动控制板通信连接；驱动控制板用于控制子模块本体中的可控开关；

当故障模拟控制指令为驱动故障模拟指令时，物理子模块控制单元控制子模块本体处于旁路的状态，并通过驱动控制板导通子模块本体中至少一个可控开关以模拟驱动故障；

判断驱动控制板的保护功能是否启动，若启动，则判定驱动控制板的保护功能正常，驱动控制板将故障信息发送给物理子模块控制单元，物理子模块控制单元通过故障模拟控制单元向待测阀控系统发送故障信息，并执行步骤2)；

若驱动控制板的保护功能没启动，则判定驱动控制板的保护功能异常，不再执行步骤2)；

2)判断待测阀控系统驱动保护时间与设定值是否一致；若一致，判定待测阀控系统驱动故障保护正确，若不一致，判定待测阀控系统驱动保护异常。

2.根据权利要求1所述的阀控系统的测试方法，其特征在于，所述故障模拟控制指令由人机交互系统下发。

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