CN112240962A - 柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法及装置。该方法包括：搭建换流阀子模块工作环境，所述工作环境包括监测电路；将换流阀子模块接入工作环境，使其正常工作；将多种干扰信号发生器的输出端接入换流阀子模块的取能端口或信号端口；按照预先设定的混合电磁干扰试验计划，由各干扰信号发生器生成混合电磁干扰信号，对正常工作的换流阀子模块进行混合电磁干扰试验；由监测电路确定在混合电磁干扰信号下该换流阀子模块是否正常工作。该方法在保证柔性直流换流阀子模块正常工作的前提下，模拟其所处的真实电磁环境，检验柔性直流换流阀子模块对混合电磁干扰的抗扰能力，有利于采取相应措施保障换流站设备运行的可靠性。

Description

柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统电子检测技术领域，具体涉及一种柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法及装置。

背景技术

柔性直流输电技术作为一种新型输电技术，具有无换相故障、换相站间无通信、易于构建多终端直流系统等优点。换流阀被喻为柔性直流输电系统的心脏，是实现交直流电能变换的核心一次设备。目前，我国正在大力建设柔性直流工程，阀控设备同步接入的换流阀子模块在数量逐渐增加。

换流阀子模块包含控制保护装置等低压二次保护和功率模块，其距离流过高电压大电流的子模块铜排及快速导通关断的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)较近。IGBT动作速度快，也会产生较强的电磁干扰。

因此，柔性直流换流阀子模块整体上所处的电磁环境非常恶劣，且受到不同类型的混合电磁干扰的概率较大，因此对柔性直流换流阀子模块进行混合电磁干扰试验具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法及装置，以解决现有技术无法有效检验柔性直流换流阀子模块对混合电磁干扰的抗扰能力的问题。

第一方面，本发明提供了一种柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法，包括：

搭建换流阀子模块工作环境，所述工作环境包括监测电路；将换流阀子模块接入工作环境，使其正常工作；

将多种干扰信号发生器的输出端接入换流阀子模块的取能端口或信号端口；

按照预先设定的混合电磁干扰试验计划，由各干扰信号发生器生成混合电磁干扰信号，对正常工作的换流阀子模块进行混合电磁干扰试验；

由所述监测电路确定在混合电磁干扰信号下所述换流阀子模块是否正常工作。

进一步地，该方法中，

所述工作环境还包括工作电路；

所述工作电路包括：

直流电容，用于向换流阀子模块提供直流电能；

取能电源板卡，用于从直流电容获取直流电能；

IGBT驱动板，用于驱动换流阀子模块内的IGBT快速导通关断；

旁路开关，用于在系统故障时，将换流阀子模块快速旁路以退出运行；

旁路开关控制板，用于控制旁路开关在系统故障时将换流阀子模块快速旁路以退出运行。

进一步地，该方法中，

所述监测电路包括上位机，所述上位机用于实现换流阀组内的阀控单元对换流阀子模块的控制功能和监视功能。

进一步地，该方法中，

所述将换流阀子模块接入工作环境，包括：

将换流阀子模块设置在绝缘支架上，以实现换流阀子模块与大地之间的绝缘。

进一步地，该方法中，

所述将多种干扰信号发生器的输出端接入换流阀子模块的取能端口或信号端口，包括：

将至少两种干扰信号发生器的输出端分别通过耦合去耦网络接入换流阀子模块的取能端口或信号端口；

干扰信号发生器通过耦合去耦网络对换流阀子模块施加电磁干扰；

所述耦合去耦网络还用于对干扰信号发生器自身进行去耦保护。

进一步地，该方法中，

所述干扰信号发生器，包括以下中的至少两项：

静电放电发生器、电快速脉冲群瞬变干扰发生器、浪涌干扰发生器、脉冲磁场干扰发生器、工频磁场干扰发生器、VFTO干扰信号发生器、阻尼振荡波发生器。

进一步地，所述预先设定的混合电磁干扰试验计划，包括：

全部干扰信号发生器同时重叠地向换流阀子模块施加混合电磁干扰信号；

多个干扰信号发生器轮流地向换流阀子模块施加混合电磁干扰信号；

多个干扰信号发生器间隔设定时间分时地向换流阀子模块施加混合电磁干扰信号。

第二方面，本发明提供了一种柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加装置，包括：

工作电路和监测电路；

所述工作电路用于与换流阀子模块连接，使换流阀子模块正常工作；

所述监测电路用于与换流阀子模块连接，使换流阀子模块正常工作；

多种干扰信号发生器，其中，各干扰信号发生器的输出端分别接入换流阀子模块的取能端口或信号端口，用于按照预先设定的混合电磁干扰试验计划，向正常工作的换流阀子模块施加混合电磁干扰信号；

所述监测电路还用于确定在混合电磁干扰信号下换流阀子模块是否正常工作。

进一步地，所述工作电路，包括：

直流电容，用于向换流阀子模块提供直流电能；

取能电源板卡，用于从直流电容获取直流电能；

IGBT驱动板，用于驱动换流阀子模块内的IGBT快速导通关断；

旁路开关，用于在系统故障时，将换流阀子模块快速旁路以退出运行；

旁路开关控制板，用于控制旁路开关在系统故障时将换流阀子模块快速旁路以退出运行；

所述监测电路包括上位机，所述上位机用于实现换流阀组内阀控单元对换流阀子模块的控制功能和监视功能。

进一步地，该装置，还包括：

开关控制模块，用于控制各干扰信号发生器接入到取能端口或信号端口，及从取能端口或信号端口脱开。

本发明提供的柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法及装置，在保证柔性直流换流阀子模块正常工作的前提下，模拟其所处的真实电磁环境，通过考核子模块的电磁兼容性能来检验柔性直流换流阀子模块对混合电磁干扰的抗扰能力，有利于采取相应措施保障换流站设备运行的可靠性。

该柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法及装置，可以快速评价子模块在复杂电磁环境下的工作状态，可以帮助科研工作者和现场运行人员判断子模块的故障模式并为其选择适当的可靠性提升方案提供方法。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明优选实施方式的柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法的流程示意图；

图2为本发明优选实施方式的柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加装置的组成示意图；

图3为本发明另一实施方式的柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法的流程示意图装置的组成示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

针对GB 17626系列电磁兼容标准，并未提供对柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加的试验方法。针对目前缺少有效检验柔性直流换流阀子模块对混合电磁干扰的抗扰能力的检测手段的问题，本发明提供柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法及装置。设置在换流阀组内或阀塔内时，柔性直流换流阀子模块设置在换流阀组内或阀塔内时，且受控于设置在换流阀组内或阀塔内的阀控单元。

柔性直流换流阀子模块还与取能单元连接。该取能单元设置在换流阀组内或阀塔内，为高电位直流电源，用于向换流阀子模块供电。

具体地，取能单元从设置在电压源换流器的换流阀组内或阀塔内的直流电容获取直流电能。

结合现场运行情况可知，换流阀子模块经受的混合电磁干扰信号可能出现在控制侧或电源侧。具体地，可能施加在取能端口或信号端口。。

如图1所示，本发明实施例的柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法，包括：

步骤S10：搭建换流阀子模块工作环境，所述工作环境包括监测电路；将换流阀子模块接入工作环境，使其正常工作；

步骤S20：将多种干扰信号发生器的输出端接入换流阀子模块的取能端口或信号端口；

步骤S30：按照预先设定的混合电磁干扰试验计划，由各干扰信号发生器生成混合电磁干扰信号，对正常工作的换流阀子模块进行混合电磁干扰试验；

步骤S40：由监测电路确定在混合电磁干扰信号下该换流阀子模块是否正常工作。

应该理解为，接入该工作环境后，换流阀子模块在工作环境中设置的监测电路控制下正常工作；并由监测电路确定该换流阀子模块是否正常工作。

具体地，所述工作环境还包括工作电路；

所述工作电路包括：

直流电容，用于向换流阀子模块提供直流电能；

取能电源板卡，用于从直流电容获取直流电能；

IGBT驱动板，用于驱动换流阀子模块内的IGBT快速导通关断；

旁路开关，用于在系统故障时，将换流阀子模块快速旁路以退出运行；

旁路开关控制板，用于控制旁路开关在系统故障时将换流阀子模块快速旁路以退出运行。

具体地，所述监测电路包括上位机，所述上位机用于实现换流阀组内阀控单元对换流阀子模块的控制功能和监视功能。

具体地，上位机包括处理器、存储器、人际交互界面、必要的通信模块、必要的模拟数据采集/输出或数字数据采集/输出模块、或光纤通信模块，用于实现对换流阀子模块正常工作时需要的控制功能，以及根据从换流阀子模块设置的自监控模块获取数据，实现对换流阀子模块工作状态的监视功能。

具体地，所述将换流阀子模块接入工作环境，包括：

将换流阀子模块设置在绝缘支架上，以实现换流阀子模块与大地之间的绝缘。

如图2所示，换流阀子模块设置在绝缘支架上，以实现与大地或试验台面之间的绝缘。

具体地，所述将多种干扰信号发生器的输出端接入换流阀子模块的取能端口或信号端口，包括：

将至少两种干扰信号发生器的输出端分别通过耦合去耦网络接入换流阀子模块的取能端口或信号端口；

干扰信号发生器通过耦合去耦网络对换流阀子模块施加电磁干扰；

所述耦合去耦网络还用于对干扰信号发生器自身进行去耦保护。

具体地，各信号发生器连接的耦合去耦网络的组成结构及器件参数可以相同，也可以不同。

优选地，采用内嵌在各信号发生器内部的耦合去耦网络分别与换流阀子模块的取能端口或信号端口连接。

全部的干扰信号发生器之间为并联关系。

具体地，所述干扰信号发生器，包括以下中的至少两项：

静电放电发生器、电快速脉冲群瞬变干扰发生器、浪涌干扰发生器、脉冲磁场干扰发生器、工频磁场干扰发生器、VFTO(very fast transient overvoltage，超快速过电压)干扰信号发生器、阻尼振荡波发生器。

应该理解为，以上各干扰信号发生器均采用为本领域技术人员所公知的、在市场上广泛流通的信号发生设备。这里不再赘述其工作参数、工作性能或工作原理或工作步骤。

应该理解为，多种干扰信号发生器接入到取能端口或信号端口的过程是搭建试验环境的过程。

各干扰信号发生器发出的干扰信号波形根据换流阀子模块在实际工况中所受到的混合电磁干扰来分别独立地确定。

具体地，各干扰信号波形，包括但不限于静电放电、浪涌、电快速脉冲群、阻尼振荡波。

参考GB 17626系列电磁兼容标准规定，上述各信号发生器发出的干扰信号均需要持续一段时间。因此，在预先设定混合电磁干扰试验计划里，各信号发生器可以同时接入，也可以间隔短暂时间分时地接入，也可以根据试验要求错时轮流地接入。

在预先设定混合电磁干扰试验计划里，各干扰信号波形的施加时间及组合方式根据换流阀子模块在实际工况中所受到的混合电磁干扰来确定。

根据混合电磁干扰试验计划，各干扰信号发生器之间的启动顺序可以灵活设置。

具体地，所述预先设定的混合电磁干扰试验计划，包括：

全部干扰信号发生器同时重叠地向换流阀子模块施加混合电磁干扰信号；

多个干扰信号发生器轮流地向换流阀子模块施加混合电磁干扰信号；

多个干扰信号发生器间隔设定时间分时地向换流阀子模块施加混合电磁干扰信号。

优选地，该混合电磁干扰施加方法中，在预先设定的时间段，有多个干扰信号重叠地施加在换流阀子模块的取能端口或信号端口。

应该理解为，该柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加装置，还设置有开关控制模块，用于控制各信号发生器接入到取能端口/信号端口或从取能端口/信号端口脱开。

具体地，换流阀子模块在屏蔽室内进行试验，由直流电容从高压电源取能进行混合电磁干扰试验。

如图2所示，本发明实施例的柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加装置，包括：

换流阀子模块工作环境，包括：工作电路和监测电路；

所述工作电路用于与换流阀子模块连接，使换流阀子模块正常工作；

所述监测电路用于与换流阀子模块连接，确定在混合电磁干扰信号下换流阀子模块是否正常工作；

多种干扰信号发生器，其中，各干扰信号发生器的输出端分别接入换流阀子模块的取能端口或信号端口，用于按照预先设定的混合电磁干扰试验计划，向正常工作的换流阀子模块施加混合电磁干扰信号。

具体地，所述工作电路包括：

直流电容，用于向换流阀子模块提供直流电能；

取能电源板卡，用于从直流电容获取直流电能；

IGBT驱动板，用于驱动换流阀子模块内的IGBT快速导通关断；

旁路开关，用于在系统故障时，将换流阀子模块快速旁路以退出运行；

旁路开关控制板，用于控制旁路开关在系统故障时将换流阀子模块快速旁路以退出运行；

所述监测电路包括上位机，所述上位机用于实现换流阀组内阀控单元对换流阀子模块的控制功能和监视功能。

具体地，该装置，还包括：开关控制模块，用于控制各干扰信号发生器接入到取能端口或信号端口，及从取能端口或信号端口脱开。

该实施例的柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法和装置，能够真实有效地模拟换流阀子模块实际受到的混合电磁干扰，能够真实考察和评估柔性直流换流阀子模块的抗电磁干扰能力，保证设置有柔性直流换流阀子模块线路的正常运行。

下面以电快速脉冲群、浪涌和阻尼振荡波这三类电磁干扰共同施加到换流阀子模块为例，具体说明上述方法。

(1.1)搭建与被试的换流阀子模块向对应的工作电路和监测电路，保证换流阀子模块能够正常工作、且其工作状态可以被正常监测到；

(1.2)将电快速脉冲群发生器、浪涌发生器和阻尼振荡波发生器的输出端分别接入到换流阀子模块的供能端口；

(1.3)参考GB 17626系列电磁兼容标准规定，设定电快速脉冲群发生器发出的干扰信号等级为3级、浪涌发生器发出的干扰信号等级为3级、阻尼振荡波发生器发出的干扰信号等级为3级，分别启动电快速脉冲群发生器、浪涌发生器和阻尼振荡波发生器，对换流阀子模块进行混合电磁干扰试验。

具体地，GB 17626系列电磁兼容标准规定，干扰信号的等级越大，干扰信号越强烈。

(1.4)由监测电路确定在干扰信号下该换流阀子模块是否正常工作。

如图3所示，本发明另一个实施例的柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法，包括：

步骤1)、搭建换流阀子模块的工作电路和监测电路，保证其能够正常工作；

步骤2)、将多种干扰信号发生器的输出端接入换流阀子模块的供能端口；

步骤3)、启动干扰信号发生器对换流阀子模块进行混合电磁干扰试验；

步骤4)、通过监测电路判断换流阀子模块能否正常工作。

步骤2)中，将上述干扰信号发生器中的至少两种干扰信号发生器生成的干扰信号通过耦合去耦网络施加到换流阀子模块的功能端口。

步骤2)中，多种干扰信号发生器之间的关系为并联关系。

步骤2)中，多种干扰信号发生器的类型根据换流阀子模块在实际工况中所受到的混合电磁干扰来确定。

步骤3)中启动干扰信号发生器对换流阀子模块进行混合电磁干扰试验的方法为：选择全部干扰信号发生器同时施加电磁干扰信号或者多个干扰信号发生器依据时间间隔依次向换流阀子模块施加电磁干扰信号。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。

以上已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加方法，其特征在于，包括：

搭建换流阀子模块工作环境，所述工作环境包括监测电路；将换流阀子模块接入工作环境，使其正常工作；

将多种干扰信号发生器的输出端接入换流阀子模块的取能端口或信号端口；

按照预先设定的混合电磁干扰试验计划，由各干扰信号发生器生成混合电磁干扰信号，对正常工作的换流阀子模块进行混合电磁干扰试验；

由所述监测电路确定在混合电磁干扰信号下所述换流阀子模块是否正常工作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述工作环境还包括工作电路；

所述工作电路包括：

直流电容，用于向换流阀子模块提供直流电能；

取能电源板卡，用于从直流电容获取直流电能；

IGBT驱动板，用于驱动换流阀子模块内的IGBT快速导通关断；

旁路开关，用于在系统故障时，将换流阀子模块快速旁路以退出运行；

旁路开关控制板，用于控制旁路开关在系统故障时将换流阀子模块快速旁路以退出运行。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述监测电路包括上位机，所述上位机用于实现换流阀组内的阀控单元对换流阀子模块的控制功能和监视功能。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述将换流阀子模块接入工作环境，包括：

将换流阀子模块设置在绝缘支架上，以实现换流阀子模块与大地之间的绝缘。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述将多种干扰信号发生器的输出端接入换流阀子模块的取能端口或信号端口，包括：

将至少两种干扰信号发生器的输出端分别通过耦合去耦网络接入换流阀子模块的取能端口或信号端口；

干扰信号发生器通过耦合去耦网络对换流阀子模块施加电磁干扰；

所述耦合去耦网络还用于对干扰信号发生器自身进行去耦保护。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述干扰信号发生器，包括以下中的至少两项：

静电放电发生器、电快速脉冲群瞬变干扰发生器、浪涌干扰发生器、脉冲磁场干扰发生器、工频磁场干扰发生器、VFTO干扰信号发生器、阻尼振荡波发生器。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述预先设定的混合电磁干扰试验计划，包括：

全部干扰信号发生器同时重叠地向换流阀子模块施加混合电磁干扰信号；

多个干扰信号发生器轮流地向换流阀子模块施加混合电磁干扰信号；

多个干扰信号发生器间隔设定时间分时地向换流阀子模块施加混合电磁干扰信号。

8.一种柔性直流换流阀子模块混合电磁干扰施加装置，其特征在于，包括：

工作电路和监测电路；

所述工作电路用于与换流阀子模块连接，使换流阀子模块正常工作；

所述监测电路用于与换流阀子模块连接，使换流阀子模块正常工作；

多种干扰信号发生器，其中，各干扰信号发生器的输出端分别接入换流阀子模块的取能端口或信号端口，用于按照预先设定的混合电磁干扰试验计划，向正常工作的换流阀子模块施加混合电磁干扰信号；

所述监测电路还用于确定在混合电磁干扰信号下换流阀子模块是否正常工作。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述工作电路包括：

直流电容，用于向换流阀子模块提供直流电能；

取能电源板卡，用于从直流电容获取直流电能；

IGBT驱动板，用于驱动换流阀子模块内的IGBT快速导通关断；

旁路开关，用于在系统故障时，将换流阀子模块快速旁路以退出运行；

旁路开关控制板，用于控制旁路开关在系统故障时将换流阀子模块快速旁路以退出运行；

所述监测电路包括上位机，所述上位机用于实现换流阀组内的阀控单元对换流阀子模块的控制功能和监视功能。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

开关控制模块，用于控制各干扰信号发生器接入到取能端口或信号端口，及从取能端口或信号端口脱开。

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