CN112468227B - 一种光控换流阀的阀控系统及光触发通道检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光控换流阀的阀控系统及光触发通道检测方法，检测方法包括以下步骤：在换流阀断电期间，控制光触发通道中的任意一个光发射管发光，光发射管所发光沿着触发光纤、MSC和触发检查光纤传输至光接收管，所述换流阀断电指换流阀不带电且不动作；比较光发射管的发射光功率与光接收管的接收光功率，若两者的比值在设定范围内，则说明该光触发通道正常。本发明所提供的技术方案不需要对光触发通道中的各段光纤逐一进行，所以能够提高检测的效率，解决检测方法效率低的问题；并且在检测过程中不需要对光纤进行重复插拔，所以能够解决对光纤造成二次伤害的问题。

Description

一种光控换流阀的阀控系统及光触发通道检测方法
技术领域
本发明属于光控换流阀的控制技术领域，具体涉及一种光控换流阀的阀控系统及光触发通道检测方法。
背景技术
换流阀是高压直流输电的核心设备，根据控制方式不同，换流阀一般分为光控换流阀和电控换流阀，其中光控换流阀的核心器件是光控晶闸管，通过特定波长的激光直接触发，光触发通道为特定波长的激光提供传输通道，光触发通道的长期稳定可靠运行是换流阀长期稳定可靠运行的必要条件。
在换流阀正常带电运行时，阀控系统会对光触发通道自动进行检查，但一旦发现光触发通道故障，需要停电对故障的光触发通道进行故障处理，影响到送电，因此，需要对光触发通道进行检查。光触发通道包括各段光纤以及配套的光发射管、光接收管和MSC(多模星型耦合器，用于将多路光信号进行混合后再均匀的分多路输出)，光发射管所发射的光经触发光纤传输至MSC后经触发检查光纤回送至阀控系统的光接收管。目前，传统的检查方法是对光触发通道中的各段光纤逐一进行光衰测试，该方法工作量大、效率低，还需要对光纤进行重复插拔，容易对光纤造成二次伤害，另外传统方法无法对光触发通道中的光发射管、光接收管和MSC进行测试，这样就无法检查整个光触发通道的完好性；且检测对象仅是光纤，无法保证光触发通道中的光发射管、光接收管和MSC是否正常，导致光触发通道的检测结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光控换流阀光触发通道检测方法，用于解决现有技术中光触发通道检测方法效率低、易对光纤造成二次伤害的问题；同时，还提供一种光控换流阀的阀控系统，用于解决现有技术中光触发通道检测方法效率低、易对光纤造成二次伤害的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种光控换流阀光触发通道检测方法，该检测方法包括以下步骤：
(1)在换流阀断电期间，控制光触发通道中的任意一个光发射管发光，光发射管所发光沿着触发光纤、MSC和触发检查光纤传输至光接收管，所述换流阀断电指换流阀不带电且不动作；
(2)比较光发射管的发射光功率与光接收管的接收光功率，若两者的比值在设定范围内，则判断为该光触发通道正常。
本发明所提供的技术方案不需要对光触发通道中的各段光纤逐一进行测试，所以能够提高检测的效率，解决检测方法效率低的问题；并且在检测过程中不需要对光纤进行重复插拔，所以能够解决对光纤造成二次伤害的问题。
进一步的，为了实现对所有光触发通道进行检测，当一个光发射管所在的光触发通道检测完成后，控制下一个光发射管发光并对其所在的光触发通道检测，直至所有的光发射管检测完成。
进一步的，为了使检测更加方便，所述光发射管由阀控系统控制。
进一步的，为了使检测更加方便，所述光接收管由阀控系统控制。
进一步的，所述设定范围根据光发射管、光接收管、触发光纤的长度和材质、触发检查光纤的长度和材质确定。
根据光发射管、光接收管、触发光纤的长度和材质、触发检查光纤的长度和材质确定设定范围，能够进一步的增加对光触发通道检测的准确性。
一种光控换流阀的阀控系统，包括光发射管、光接收管，光发射管通过触发光纤连接MSC的输入端，光接收管通过触发检查光纤连接MSC的输出端，该阀控系统还包括光通道检测模块，所述光通道检测模块与光发射管和光接收管连接，用于在换流阀断电期间，且阀控系统带电时，控制光触发通道中的任意一个光发射管发光，控制光接收管接收触发检查光纤传输的光，并比较光发射管的发射光功率与光接收管的接收光功率，若两者的比值在设定范围内，则判断为该光触发通道正常；所述换流阀断电指换流阀不带电且不动作。
本发明所提供的技术方案不需要对光触发通道中的各段光纤逐一进行测试，所以能够提高检测的效率，解决检测方法效率低的问题；并且在检测过程中不需要对光纤进行重复插拔，所以能够解决对光纤造成二次伤害的问题。
进一步的，为了实现对所有光触发通道进行检测，当一个光发射管所在的光触发通道检测完成后，所述光通道检测模块控制下一个光发射管发光并对其所在的光触发通道检测，直至所有的光发射管检测完成。
进一步的，所述光通道检测模块根据上级控制系统下发的断路器控制信号和电压信号状态判断换流阀是否断电。
进一步的，所述设定范围根据光发射管、光接收管、触发光纤的长度和材质、触发检查光纤的长度和材质确定。
根据光发射管、光接收管、触发光纤的长度和材质、触发检查光纤的长度和材质确定设定范围，能够进一步的增加对光触发通道检测的准确性。
附图说明
图1为本发明系统实施例中光控换流阀的阀控系统结构原理图；
图2为本发明系统实施例中光控换流阀触发通道检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
系统实施例：
本实施例提供一种光控换流阀的阀控系统，其结构如图1所示，包括光发射管和光接收管；光发射管包括三个光发射二极管，三个光发射二极管分别对应设置在阀基电子设备(Valve base electronics，VBE)系统上，即阀控系统光发射板1、阀控系统光发射板2和阀控系统光发射板3上；光接收管包括一个光接收二极管，设置在阀控系统光接收板上。阀控系统光发射板和阀控系统光接收板的数量根据MSC的输入端口的数量和MSC的输出端口的数量适应的增加。
光发射管中的各光发射二极管分别通过相应的触发光纤连接MSC的输入端，光接收管中的光接收二极管通过触发检查光纤连接MSC的输出端，通过光发射板中的光发射二极管向MSC中发送光信号，并通过光接收板中的光接收二极管接收MSC反馈的信号，实现对光控换流阀的控制。本实施例中，MSC采用三进十六出光通道，即MSC有三个输入端、十六个输出端，其中，第1～15个输出端输出的光信号用于触发晶闸管，确保换流阀实现换流；第16个输出端输出的光信号没有去触发晶闸管，而是进入阀控系统用于检测前面第1～15个光信号是否正常。
各光发射二极管通过触发光纤连接MSC的输入端、光接收二极管通过触发检查光纤连接MSC的输出端后形成光触发通道；为了对该光触发通道进行检测，本实施例所提供的光控换流阀的阀控系统中还设置有光通道检测模块；光通道检测模块用于对光控换流阀触发通道进行检测，并根据光控换流阀光触发通道检测方法判断其是否正常，本实施例的光控换流阀光触发通道检测方法的流程如图2所示，具体为：
(1)上级控制系统将最后一台断路器的状态信息“断路器是否闭合”(即断路器闭合信号)反馈给阀控系统，若断路器闭合信号为高电平则表示断路器已闭合、换流阀已充电(即换流阀已带电)，此时检测光触发通道会影响到换流阀的正常解锁运行，因此不具备光触发通道自动检测的条件；若断路器闭合信号为低电平则表示断路器还没有闭合、换流阀还没有充电(即换流阀未带电)，此时可以进一步检测低电压信号，以进一步确认换流阀是否动作(若低电压信号为高电平则表示换流阀未动作，若为低电平则表示换流阀已动作)，从而进一步判断能否允许进入光触发通道自动检测；
(2)在最后一台断路器没有闭合的情况下，若阀控系统接收到上级控制系统下发的低电压信号为高电平，则具备光触发通道自动检测的条件，若低电压信号为低电平，则不允许进入光触发通道自动检测流程；即只有在换流阀不带电且不动作时(即在换流阀断电期间)，才具备光触发通道自动检测的条件；
(3)在满足光触发通道自动检测的条件后，运行人员手动设置光触发通道测试模式，启动光触发通道自动检测流程，由于此时换流阀处于断电状态，所以本实施例的光触发通道测试模式为离线自动检测模式；
(4)光触发通道自动检测流程第一步：光发射管发光，光发射管所发激光通过触发光纤、MSC、触发检查光纤回传至阀控系统光接收板的光接收管中；为了方便对触发通道的检测，本实施例中的光发射管和光接收管均由阀控系统控制；
(5)光触发通道自动检测流程第二步：判断光接收管能否接收到步骤(4)中光发射管所发激光，若能接收到，则进入下一步继续判断光触发通道是否合格；若没有接收到，则直接上报光触发通道检测不合格；
(6)光触发通道自动检测流程第三步：比较光发射管的发射光功率与光接收管的接收光功率，若发射光功率与接收光功率的比值(折算成对数表示)在设定范围内则认为光触发通道正常，否则上报光触发通道故障；为了进一步的增加对光触发检测通道检测的准确性，设定范围根据光发射管型号、光接收管型号、触发光纤的长度和材质、触发检查光纤的长度和材质确定；
本实施例中，阀控系统光发射板中选用的单个发光二极管所发功率为3W，MSC采用三进十六出光通道，并采用“三取二”冗余原则(即三根输入光纤，即使断了其中一根只剩下两根，将这两根光纤的能量均分为16等份所得的1/16的功率，依然能满足晶闸管触发所需要的功率)，触发光纤及触发检查光纤均为125米，触发检查光纤另加1米的阻尼光纤，光纤材质均为石英，通过理论计算与试验验证，接收光功率在150uW～400uW，即接收光功率与发射光功率的比值在设定范围1/7500～1/20000之内时，即可判断该光触发通道正常；其中，利用公式dB＝10*lg(A/B)将比值用对数表示，A/B为接收光功率与发射光功率的比值，则设定范围1/7500～1/20000用对数表示为-38.8dB～-43.0dB；
(7)将检测结果(合格或不合格)通过Profibus总线上传至后台人机界面(HumanMachine Interface，HMI)显示；
(8)重复步骤(4)～(7)，依次序逐个检查每个光触发通道，直至所有光触发通道检查完毕；需要说明的是，本实施例中当一个光发射管所在的光触发通道检测完成后，控制下一个光发射管发光并对其所在的光触发通道检测，直至所有的光发射管检测完成；作为其他实施方式，可分别设置单独的控制系统对光发射管和光接收管各自进行控制；
(9)统计所有光触发通道的检测结果并上传至HMI，供运维人员参考，作为光触发通道故障处理的依据。
方法实施例：
本实施例提供一种光控换流阀光触发通道检测方法，与上述系统实施例中的光控换流阀光触发通道检测方法相同。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光控换流阀光触发通道检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：
(1)上级控制器系统通过判断最后一台断路器的闭合信号是否为低电平确定换流阀是否带电,若断路器的闭合信号为低电平则判定换流阀不带电；进而再通过检测低电压信号是否为高电平确定换流阀是否动作，若低电压信号为高电平，则判定换流阀不动作；只有在同时满足换流阀不带电不动作的条件下，才能够进入到光触发通道自动检测通道；
(2)在换流阀断电期间，控制光触发通道中的任意一个光发射管发光，光发射管所发光沿着触发光纤、MSC和触发检查光纤传输至光接收管，所述换流阀断电指换流阀不带电且不动作；
(3)比较光发射管的发射光功率与光接收管的接收光功率，若两者的比值在设定范围内，则判断为该光触发通道正常。
2.根据权利要求1所述的光控换流阀光触发通道检测方法，其特征在于，当一个光发射管所在的光触发通道检测完成后，控制下一个光发射管发光并对其所在的光触发通道检测，直至所有的光发射管检测完成。
3.根据权利要求1所述的光控换流阀光触发通道检测方法，其特征在于，所述光发射管由阀控系统控制。
4.根据权利要求1所述的光控换流阀光触发通道检测方法，其特征在于，所述光接收管由阀控系统控制。
5.根据权利要求1所述的光控换流阀光触发通道检测方法，其特征在于，所述设定范围根据光发射管、光接收管、触发光纤的长度和材质、触发检查光纤的长度和材质确定。
6.一种光控换流阀的阀控系统，包括光发射管、光接收管，光发射管通过触发光纤连接MSC的输入端，光接收管通过触发检查光纤连接MSC的输出端，其特征在于，该阀控系统还包括光通道检测模块，所述光通道检测模块与光发射管和光接收管连接，用于在换流阀断电期间，且阀控系统带电时，控制光触发通道中的任意一个光发射管发光，控制光接收管接收触发检查光纤传输的光，并比较光发射管的发射光功率与光接收管的接收光功率，若两者的比值在设定范围内，则判断为该光触发通道正常；所述换流阀断电指换流阀不带电且不动作；
所述换流阀不带电不动作判断方法为：上级控制器系统通过判断最后一台断路器的闭合信号是否为低电平确定换流阀是否带电,若断路器的闭合信号为低电平则判定换流阀不带电；进而再通过检测低电压信号是否为高电平确定换流阀是否动作，若低电压信号为高电平，则判定换流阀不动作；只有在同时满足换流阀不带电不动作的条件下，才能够进入到光触发通道自动检测通道。
7.根据权利要求6所述的光控换流阀的阀控系统，其特征在于，当一个光发射管所在的光触发通道检测完成后，所述光通道检测模块控制下一个光发射管发光并对其所在的光触发通道检测，直至所有的光发射管检测完成。
8.根据权利要求6所述的光控换流阀的阀控系统，其特征在于，所述光通道检测模块根据上级控制系统下发的断路器控制信号和电压信号状态判断换流阀是否断电。
9.根据权利要求6所述的光控换流阀的阀控系统，其特征在于，所述设定范围根据光发射管、光接收管、触发光纤的长度和材质、触发检查光纤的长度和材质确定。
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