CN112924806A - 一种换流阀在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种换流阀在线监测装置，包括：控制芯片以及与控制芯片连接的监测电路、通信回报电路、触发电路，其中，监测电路用于监测目标换流阀的运行状态，将运行状态发送至控制芯片；控制芯片用于对运行状态进行逻辑运算，通过通信回报电路将逻辑运算后的运行状态发送至阀基电子设备，并通过通信回报电路接收阀基电子设备发送的控制指令，并根据控制指令生成对应的控制信号发送至触发电路；触发电路用于根据控制信号控制目标换流阀动作。通过监测电路监测目标换流阀的运行状态，将其运行状态发送至阀基电子设备，使运行人员可以实时监测特高压换流阀运行状态，及时定位故障点，使特高压换流站的运行更智能化。

Description

一种换流阀在线监测装置

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，具体涉及一种换流阀在线监测装置。

背景技术

目前，特高压直流输电作为“西电东送”战略实施的关键技术，它具有输电损耗低、走廊宽度小等优点，可以实现超远距离、超大容量电力的输送。而特高压换流阀作为特高压直流输电系统的核心装备，其能否正常工作直接影响直流输电系统运行可靠性。因此，如何及时、全面、准确的监测特高压换流阀的运行状态，有效的预测潜在故障风险，已成为保证直流输电系统的可靠运行的关键因素。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中难以监测特高压换流阀的运行状态的缺陷，从而提供一种换流阀在线监测装置。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种换流阀在线监测装置，包括：控制芯片以及与所述控制芯片连接的监测电路、通信回报电路、触发电路，其中，所述监测电路用于监测目标换流阀的运行状态，将所述运行状态发送至所述控制芯片；所述控制芯片用于对所述运行状态进行逻辑运算，通过所述通信回报电路将逻辑运算后的运行状态发送至阀基电子设备，并通过所述通信回报电路接收所述阀基电子设备发送的控制指令，并根据所述控制指令生成对应的控制信号发送至所述触发电路；所述触发电路用于根据所述控制信号控制所述目标换流阀动作。

可选地，所述监测电路，包括：取能电路和工作电源监测电路，其中，所述取能电路的输入端与所述目标换流阀的供电端连接，输出端分别与所述工作电源监测电路的输入端和所述控制芯片的供电端连接，用于通过所述控制芯片为所述换流阀在线监测装置进行供电；所述工作电源监测电路的输出端与所述控制芯片的电源监测端连接，用于监测所述取能电路的供电电压，将监测结果发送至所述控制芯片；所述控制芯片根据所述监测结果确定所述取能电路的工作状态。

可选地，所述工作电源监测电路，包括：第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第一三极管，其中，所述第一二极管的正向端与所述取能电路的输出端连接，所述第一二极管的反向端与所述第一电阻的一端连接；所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端及所述第一三极管的控制端连接；所述第一三极管的第一端与所述控制芯片的所述电源监测端连接，所述第一三极管的第二端与所述第三电阻的一端连接；所述第三电阻的另一端与所述第二电阻的另一端连接后接地。

可选地，所述监测电路，还包括：电流断续保护电路、晶闸管正向过电压保护电路、晶闸管实际关断角测量电路，其中，所述电流断续保护电路，用于监测所述目标换流阀内部晶闸管的关断状态，将所述关断状态发送至所述控制芯片；所述控制芯片在所述目标换流阀内部晶闸管异常关断时，生成第一控制信号，并通过所述触发电路重新触发所述目标换流阀内部晶闸管导通；所述晶闸管正向过电压保护电路，用于监测所述目标换流阀内部晶闸管两端电压值，将所述晶闸管两端电压值发送至所述控制芯片；所述控制芯片根据所述目标换流阀内部晶闸管两端电压值与第一预设电压值的关系，生成第二控制信号，并通过所述触发电路触发所述目标换流阀内部晶闸管导通；所述晶闸管实际关断角测量电路，用于监测所述目标换流阀内部晶闸管的实际关断角，将所述实际关断角发送至所述控制芯片；所述控制芯片根据所述实际关断角与预设关断角的关系确定所述目标换流阀的换相结果。

可选地，所述监测电路，还包括：晶闸管反向恢复保护电路，用于监测反向恢复期内所述目标换流阀内部晶闸管的正向电压值，将所述正向电压值发送至所述控制芯片；所述控制芯片根据所述正向电压值与第二预设电压值的关系，生成第三控制信号，并通过所述触发电路控制所述目标换流阀内部晶闸管关断。

可选地，所述晶闸管反向恢复保护电路，包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、非逻辑门及第二三极管，其中，所述第四电阻的一端与所述目标换流阀内部晶闸管的一端连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第一电容的一端、所述第五电阻的一端及所述第二三极管的第一端连接，所述第一电容的另一端分别与所述第五电阻的另一端及所述第二三极管的第二端连接后接地，所述第六电阻的一端与所述取能电路的输出端连接，所述第六电阻的另一端分别与所述第二三极管的第三端及所述非逻辑门的输入端连接，所述非逻辑门的输出端与所述控制芯片的反向电源监测端连接。

可选地，所述监测电路，还包括：阻尼回路状态监测电路，用于监测所述目标换流阀的阻尼回路电流，将所述阻尼回路电流发送至所述控制芯片；所述控制芯片根据所述阻尼回路电流与预设阻尼回路电流的关系确定所述目标换流阀的阻尼回路运行状态。

可选地，所述阻尼回路状态监测电路，包括：晶闸管级阻尼电路、电压跟随电路、半峰值采样保持电路及电压比较器，其中，所述晶闸管级阻尼电路的输出端与所述电压跟随电路的输入端连接，所述电压跟随电路的第一输出端与所述电压比较器的第一输入端连接，所述电压跟随电路的第二输出端与所述半峰值采样保持电路的输入端连接，所述半峰值采样保持电路的输出端与所述电压比较器的第二输入端连接，所述电压比较器的输出端与所述控制芯片连接。

可选地，所述监测电路，还包括：均压电阻状态监测电路，用于监测所述目标换流阀均压电阻的电压值变化率，将所述电压值变化率发送至所述控制芯片；所述控制芯片根据所述电压值变化率与预设电压值变化率的关系确定所述均压电阻的运行状态。

可选地，所述均压电阻状态监测电路，包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二二极管、第三二极管、第四二极管及电压比较器，其中，所述第七电阻的一端与所述第八电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与所述第二二极管的一端连接，所述第八电阻的另一端与所述第三二极管的一端连接，所述第三二极管的另一端与所述第四二极管的一端连接，所述第四二极管的另一端分别与所述电压比较器的输入端及所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述第二二极管的另一端连接后接地。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的换流阀在线监测装置，包括：控制芯片以及与控制芯片连接的监测电路、通信回报电路、触发电路，其中，监测电路用于监测目标换流阀的运行状态，将运行状态发送至控制芯片；控制芯片用于对运行状态进行逻辑运算，通过通信回报电路将逻辑运算后的运行状态发送至阀基电子设备，并通过通信回报电路接收阀基电子设备发送的控制指令，并根据控制指令生成对应的控制信号发送至触发电路；触发电路用于根据控制信号控制目标换流阀动作。通过监测电路监测目标换流阀的运行状态，将其运行状态发送至阀基电子设备，使运行人员可以实时监测特高压换流阀运行状态，及时定位故障点，使特高压换流站的运行更智能化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例中换流阀在线监测装置的一个具体示例的原理框图；

图2为本发明实施例中换流阀在线监测装置的另一个具体示例的原理框图；

图3为本发明实施例中+60V电源监测电路；

图4为本发明实施例中+12V电源监测电路；

图5为本发明实施例中换流阀在线监测装置的另一个具体示例的原理框图；

图6为本发明实施例中晶闸管实际关断角测量原理图；

图7为本发明实施例中晶闸管反向恢复保护电路；

图8为本发明实施例中阻尼回路状态监测电路；

图9为本发明实施例中均压电阻状态监测电路。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供一种换流阀在线监测装置，应用于换流阀监测场合。如图1所示，上述换流阀在线监测装置，包括：控制芯片1以及与控制芯片1连接的监测电路2、通信回报电路3、触发电路4，其中，监测电路2用于监测目标换流阀的运行状态，将运行状态发送至控制芯片1；控制芯片1用于对运行状态进行逻辑运算，通过通信回报电路3将逻辑运算后的运行状态发送至阀基电子设备，并通过通信回报电路3接收阀基电子设备发送的控制指令，并根据控制指令生成对应的控制信号发送至触发电路4；触发电路4用于根据控制信号控制目标换流阀动作。

在一具体实施例中，监测电路2将监测到的目标换流阀的运行状态发送至控制芯片1。控制芯片1根据自身逻辑对上述目标换流阀的运行状态进行数据处理和逻辑判断，完成所有采集的信息的汇总处理。控制芯片1通过通信回报电路3将逻辑运算后的运行状态发送至阀基电子设备。阀基电子设备根据上述目标换流阀的运行状态生成控制指令，并通过通信回报电路3将控制指令发送至控制芯片1。控制芯片1根据控制指令生成对应的控制信号发送至触发电路4，用于控制目标换流阀动作，实现各种保护、实际关断角测量和向上层发送晶闸管在线监测。

在本发明实施例中，触发电路4是换流阀在线监测装置的核心功能，是根据阀基电子设备(VBE)的触发命令完成晶闸管的触发功能。控制芯片1采用高性能可编程的FPGA芯片进行数据处理和逻辑判断，完成所有采集的信息的汇总处理、通信编码解码、接收上层的指令触发晶闸管、实现各种保护、实际关断角测量和向上层发送晶闸管在线监测数据等重要软件功能。

本发明提供的换流阀在线监测装置，包括：控制芯片以及与控制芯片连接的监测电路、通信回报电路、触发电路，其中，监测电路用于监测目标换流阀的运行状态，将运行状态发送至控制芯片；控制芯片用于对运行状态进行逻辑运算，通过通信回报电路将逻辑运算后的运行状态发送至阀基电子设备，并通过通信回报电路接收阀基电子设备发送的控制指令，并根据控制指令生成对应的控制信号发送至触发电路；触发电路用于根据控制信号控制目标换流阀动作。通过监测电路监测目标换流阀的运行状态，将其运行状态发送至阀基电子设备，使运行人员可以实时监测特高压换流阀运行状态，及时定位故障点，使特高压换流站的运行更智能化。

在一实施例中，如图2所示，监测电路2，包括：取能电路21和工作电源监测电路22，其中，取能电路21的输入端与目标换流阀的供电端连接，输出端分别与工作电源监测电路22的输入端和控制芯片1的供电端连接，用于通过控制芯片1为换流阀在线监测装置进行供电；工作电源监测电路22的输出端与控制芯片1的电源监测端连接，用于监测取能电路21的供电电压，将监测结果发送至控制芯片1；控制芯片1根据监测结果确定取能电路21的工作状态。

在一具体实施例中，换流阀在线监测装置的设计功耗为12～15mA，储能电容240uF。当晶闸管级电压110Vrms(50Hz)。本方案大容量取能和储能电路能完全满足运行要求。具体地，a)交流系统单相对地故障，故障相电压降至0，持续时间至少为0.7秒。b)交流系统三相对地短路故障，电压降至正常电压的30％，持续时间至少为0.7秒。c)交流系统三相对地金属短路故障，电压降至0，持续时间至少为0.2秒。另外，由于取能电路21满足阀遭受操作冲击电压、雷电冲击电压、陡波冲击电压时快速取能的需求。因此，取能电路21可为晶闸管正向过电压保护动作提供能量，减少了换流阀在线监测装置预充电过程，降低了换流阀在线监测装置操作程序。在本发明实施例中，取能电路21还可与其他设备供电端连接获取电能，在此不作限制。

在一实施例中，换流阀在线监测装置的工作电源分为+60V、+12V两种电压等级。+12V电源由+60V电源转换得到，+60V电源还供晶闸管触发放大电路使用，+12V电源供电路板逻辑电路使用。由于换流阀在线监测装置的工作电源分为两种电压等级。因此，工作电源监测电路22也相应的有两种监测电路。在本发明实施例中，当换流阀在线监测装置的工作电源为+60V时，工作电源监测电路22如图3所示。具体地，工作电源监测电路22，包括：第一二极管D21、第一电阻R56、第二电阻R59、第三电阻R62及第一三极管Q12，其中，第一二极管D21的正向端与取能电路21的输出端连接，第一二极管D21的反向端与第一电阻R56的一端连接；第一电阻R56的另一端分别与第二电阻R59的一端及第一三极管Q12的控制端连接；第一三极管Q12的第一端与控制芯片1的电源监测端连接，第一三极管Q12的第二端与第三电阻R62的一端连接；第三电阻R62的另一端与第二电阻R59的另一端连接后接地。

进一步地，当+60V电源电压大于+23V时，D21稳压管导通，三极管Q12的基极电平由低电平变为高电平，三极管导通，“+60V_Check”信号变为高电平，该信号经电平转换后接入控制芯片1(FPGA)，FPGA判断“+60V_Check”信号连续20ms高电平后认为+60V电源取能正常。

在本发明实施例中，当换流阀在线监测装置的工作电源为+12V时，工作电源监测电路22如图4所示。具体地，工作电源监测电路22，包括：第十一二极管D22、第十一电阻R57、第十二电阻R60、第十三电阻R63及第十一三极管Q13，其中，第十一二极管D22的正向端与取能电路21的输出端连接，第十一二极管D22的反向端与第十一电阻R57的一端连接；第十一电阻R57的另一端分别与第十二电阻R60的一端及第十一三极管Q13的控制端连接；第十一三极管Q13的第一端与控制芯片1的电源监测端连接，第十一三极管Q13的第二端与第十三电阻R63的一端连接；第十三电阻R63的另一端与第十二电阻R60的另一端连接后接地。

进一步地，当+12V电源电压大于+9V时，D22稳压管导通，三极管Q13的基极电平由低电平变为高电平，三极管导通，“+12V_Check”信号变为高电平，该信号经电平转换后接入控制芯片1(FPGA)，FPGA判断“+12V_Check”信号连续20ms高电平后认为+12V电源取能正常。

当+60V电源大于23V时，触发电路才具有足够的能量触发晶闸管，所以FPGA需要在“+60V_Check”信号和“+12V_Check”信号都为高电平时，才能输出触发信号；当+60V和+12V电源电压满足要求、晶闸管级正向电压达到36V，换流阀在线监测装置要发送单脉冲信号，作为取能正常回报。

在一实施例中，如图5所示，监测电路2，还包括：电流断续保护电路23、晶闸管正向过电压保护电路24、晶闸管实际关断角测量电路25，其中，电流断续保护电路23，用于监测目标换流阀内部晶闸管的关断状态，将关断状态发送至控制芯片1；控制芯片1在目标换流阀内部晶闸管异常关断时，生成第一控制信号，并通过触发电路4重新触发目标换流阀内部晶闸管导通；晶闸管正向过电压保护电路24，用于监测目标换流阀内部晶闸管两端电压值，将晶闸管两端电压值发送至控制芯片1；控制芯片1根据目标换流阀内部晶闸管两端电压值与第一预设电压值的关系，生成第二控制信号，并通过触发电路4触发目标换流阀内部晶闸管导通；晶闸管实际关断角测量电路25，用于监测目标换流阀内部晶闸管的实际关断角，将实际关断角发送至控制芯片1；控制芯片1根据实际关断角与预设关断角的关系确定目标换流阀的换相结果。

在一具体实施例中，电流断续保护电路23是指晶闸管触发导通后120°内如果异常关断(电流断续)，应重新触发晶闸管导通。阀基电子设备(VBE)向换流阀在线监测装置发送双脉冲信号和单脉冲信号作为启动触发和停止触发标志。换流阀在线监测装置收到正确的双脉冲信号后，生成触发信号给晶闸管，同时启动电流断续保护触发功能，在换流阀在线监测装置收到停止触发的单脉冲之前，一直保持电流断续保护触发状态，如果换流阀在线监测装置检测到晶闸管异常关断，则生成第一控制信号，并电流断续保护触发晶闸管。

进一步地，在晶闸管正向过电压保护电路24中，当晶闸管两端电压进入换流阀在线监测装置检测到晶闸管后，首先进行分压处理，然后比较电压值，如果晶闸管两端电压大于第一预设电压值(过电压保护阈值)，则生成第二控制信号，直接启动触发电路4，生成触发脉冲，使晶闸管导通，避免过压损坏晶闸管。

进一步地，晶闸管的实际关断角是指晶闸管关断过程中承受反向电压的时间，如果实际关断角过小，就会存在换相失败的风险。因此测量晶闸管的实际关断角可以实现抵御换相失败的功能。换流阀在线监测装置利用晶闸管实际关断角测量电路25可以测量晶闸管的实际关断角γ，通过计时得到两端承受反向电压到承受正向电压的时间差，就可以计算得到实际关断角，如图6所示。在本发明实施例中，电流断续保护电路23、晶闸管正向过电压保护电路24、晶闸管实际关断角测量电路25均采用现有电路结构，在此不再赘述。

在一实施例中，如图5所示，监测电路2，还包括：晶闸管反向恢复保护电路26，用于监测反向恢复期内目标换流阀内部晶闸管的正向电压值，将正向电压值发送至控制芯片1；控制芯片1根据正向电压值与第二预设电压值的关系，生成第三控制信号，并通过触发电路4控制目标换流阀内部晶闸管关断。

在一具体实施例中，如图7所示，晶闸管反向恢复保护电路26，包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、非逻辑门U1及第二三极管Q2，其中，第四电阻R4的一端与目标换流阀内部晶闸管的一端连接，第四电阻R4的另一端分别与第一电容C1的一端、第五电阻R5的一端及第二三极管Q2的第一端连接，第一电容C1的另一端分别与第五电阻R5的另一端及第二三极管Q2的第二端连接后接地，第六电阻R6的一端与取能电路21的输出端连接，第六电阻R6的另一端分别与第二三极管Q2的第三端及非逻辑门U1的输入端连接，非逻辑门U1的输出端与控制芯片1的反向电源监测端连接。

在本发明实施例中，晶闸管由导通状态至晶闸管反向电压为-20V，换流阀在线监测装置启动反向恢复保护，反向恢复期内，晶闸管正向电压超过第二预设电压值(保护水平)，控制芯片1生成第三控制信号，并在反向恢复计时器到设定时间后自动触发晶闸管。具体地反向恢复期时间确定：晶闸管关断时间tq主要取决于关断时反向电压、反向电流峰值、关断时、晶闸管结温Tj。应根据直流工程确定最合适的反向恢复期时间。

在一实施例中，如图5所示，监测电路2，还包括：阻尼回路状态监测电路27，用于监测目标换流阀的阻尼回路电流，将阻尼回路电流发送至控制芯片1；控制芯片1根据阻尼回路电流与预设阻尼回路电流的关系确定目标换流阀的阻尼回路运行状态。

在一具体实施例中，阻尼回路状态监测电路27包括Rd和Rx两个支路，两个支路的后级监测电路完全相同，只是采样电阻阻值不同，图8仅以Rd支路的监测电路为例进行说明。具体地，如图8所示，阻尼回路状态监测电路27，包括：晶闸管级阻尼电路、电压跟随电路、半峰值采样保持电路及电压比较器，其中，晶闸管级阻尼电路的输出端与电压跟随电路的输入端连接，电压跟随电路的第一输出端与电压比较器的第一输入端连接，电压跟随电路的第二输出端与半峰值采样保持电路的输入端连接，半峰值采样保持电路的输出端与电压比较器的第二输入端连接，电压比较器的输出端与控制芯片1连接。

在本发明实施例中，反串联二极管D11/D24是为了保证后级取能等电路的正常工作；采样电阻R33/R68将阻尼支路的电流信号转变为电压信号；经过电压跟随电路和半峰值采样保持电路后进入由TL331构成的电压比较器，当实时电压值小于二分之一最大值时，TL331输出会由高电平变为低电平。输出信号最终进入FPGA，FPGA通过计时器得到阻尼回路电流由最大值衰减到二分之一值的时间，判断阻尼回路是否发生故障，并生成周期回报信号发送至阀基电子设备。

在一实施例中，如图5所示，监测电路2，还包括：均压电阻状态监测电路28，用于监测目标换流阀均压电阻的电压值变化率，将电压值变化率发送至控制芯片1；控制芯片1根据电压值变化率与预设电压值变化率的关系确定均压电阻的运行状态。

在一具体实施例中，如图9所示，均压电阻状态监测电路2，包括：第七电阻Rj1、第八电阻Rj2、第九电阻R20、第二二极管D28、第三二极管D2、第四二极管D3及电压比较器，其中，第七电阻Rj1的一端与第八电阻Rj2的一端连接，第七电阻Rj1的另一端与第二二极管D28的一端连接，第八电阻Rj2的另一端与第三二极管D2的一端连接，第三二极管D2的另一端与第四二极管D3的一端连接，第四二极管D3的另一端分别与电压比较器的输入端及第九电阻R20的一端连接，第九电阻R20的另一端与第二二极管D28的另一端连接后接地。

在本发明实施例中，均压电阻状态监测的原理是通过在均压支路串联电阻，测量该电阻上的电压从0升到1.2V的时间，计算电压值变化率。根据电压值变化率与预设电压值变化率的关系确定均压电阻的运行状态。当电压值变化率大于预设电压值变化率时，则认为均压电阻正常，否则认为均压电阻异常。均压电阻状态监测电路2如图9所示，R20为分压电阻；TL331为电压比较器，当均压支路的分压值大于1.2V时，TL331输出会由低电平变为高电平。输出信号最终进入FPGA，FPGA通过计时器得到均压回路分压电阻上的电压值升到1.2V的时间，进而计算电压值变化率，通过电压值变化率与预设电压值变化率的关系判断均压电阻是否发生故障，并生成周期回报信号发送至阀基电子设备。

在一实施例中，换流阀在线监测装置通过通信回报电路3功能将晶闸管级回路的监测信息上传给阀基电子设备。根据监测信息的特点可以分为三类不同的回报信息：周期回报，实时回报和实际关断角回报。

①周期回报：主要针对晶闸管级回路的状态信号，周期为20ms，在每次晶闸管两端电压正向过零点时刻，无论是否发生变位，都固定进行回报。周期回报信号主要包括：

1)60V电源状态回报；

2)12V电源状态回报；

3)Rd阻尼支路监测状态；

4)Rx阻尼支路监测状态；

5)均压电阻监测状态。

②实时回报：主要针对需要实时反馈给阀基电子设备的信号，一旦状态发生变化，立即进行回报，无变化不回报。实时回报信号主要包括：

1)正常取能回报；

2)电流断续触发回报；

3)单脉冲回报；

4)正向过压保护回报；

5)反向恢复保护回报。

③实际关断角回报：是将测量得到的晶闸管实际关断角回报给阀基电子设备，每20ms得到一个测量值，回报时刻为周期回报之后。

回报的通信协议如表1所示。采用三种帧分别对应三类回报，通过第一个字的bit7～6进行区分；每帧数据的第一个字高8位为心跳信号，防止智能TTM板侧停止运行，用于判断是否有丢帧；实时回报帧中通过编码方式区分5个实时回报信号；每帧的最后一个字为校验码，提高通信数据的可靠性。

表1回报通信协议

在一具体实施例中，通信回报电路3为光电转换电路。光电转换电路负责将光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号，从而实现换流阀在线监测装置和阀基电子设备的光纤通信。具体地，通信回报电路3包括光发射电路和光接收电路，其中光发射电路和光接收电路分别采用基于OPF372A和OPF520的自设计电路，在实现可靠的光电转换的同时，具有功率损耗小的优点。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种换流阀在线监测装置，其特征在于，包括：控制芯片以及与所述控制芯片连接的监测电路、通信回报电路、触发电路，其中，

所述监测电路用于监测目标换流阀的运行状态，将所述运行状态发送至所述控制芯片；

所述控制芯片用于对所述运行状态进行逻辑运算，通过所述通信回报电路将逻辑运算后的运行状态发送至阀基电子设备，并通过所述通信回报电路接收所述阀基电子设备发送的控制指令，并根据所述控制指令生成对应的控制信号发送至所述触发电路；

所述触发电路用于根据所述控制信号控制所述目标换流阀动作。

2.根据权利要求1所述的换流阀在线监测装置，其特征在于，所述监测电路，包括：取能电路和工作电源监测电路，其中，

所述取能电路的输入端与所述目标换流阀的供电端连接，输出端分别与所述工作电源监测电路的输入端和所述控制芯片的供电端连接，用于通过所述控制芯片为所述换流阀在线监测装置进行供电；

所述工作电源监测电路的输出端与所述控制芯片的电源监测端连接，用于监测所述取能电路的供电电压，将监测结果发送至所述控制芯片；

所述控制芯片根据所述监测结果确定所述取能电路的工作状态。

3.根据权利要求2所述的换流阀在线监测装置，其特征在于，所述工作电源监测电路，包括：第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第一三极管，其中，

所述第一二极管的正向端与所述取能电路的输出端连接，所述第一二极管的反向端与所述第一电阻的一端连接；

所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端及所述第一三极管的控制端连接；

所述第一三极管的第一端与所述控制芯片的所述电源监测端连接，所述第一三极管的第二端与所述第三电阻的一端连接；

所述第三电阻的另一端与所述第二电阻的另一端连接后接地。

4.根据权利要求1所述的换流阀在线监测装置，其特征在于，所述监测电路，还包括：电流断续保护电路、晶闸管正向过电压保护电路、晶闸管实际关断角测量电路，其中，

所述电流断续保护电路，用于监测所述目标换流阀内部晶闸管的关断状态，将所述关断状态发送至所述控制芯片；

所述控制芯片在所述目标换流阀内部晶闸管异常关断时，生成第一控制信号，并通过所述触发电路重新触发所述目标换流阀内部晶闸管导通；

所述晶闸管正向过电压保护电路，用于监测所述目标换流阀内部晶闸管两端电压值，将所述晶闸管两端电压值发送至所述控制芯片；

所述控制芯片根据所述目标换流阀内部晶闸管两端电压值与第一预设电压值的关系，生成第二控制信号，并通过所述触发电路触发所述目标换流阀内部晶闸管导通；

所述晶闸管实际关断角测量电路，用于监测所述目标换流阀内部晶闸管的实际关断角，将所述实际关断角发送至所述控制芯片；

所述控制芯片根据所述实际关断角与预设关断角的关系确定所述目标换流阀的换相结果。

5.根据权利要求2所述的换流阀在线监测装置，其特征在于，所述监测电路，还包括：晶闸管反向恢复保护电路，用于监测反向恢复期内所述目标换流阀内部晶闸管的正向电压值，将所述正向电压值发送至所述控制芯片；

所述控制芯片根据所述正向电压值与第二预设电压值的关系，生成第三控制信号，并通过所述触发电路控制所述目标换流阀内部晶闸管关断。

6.根据权利要求5所述的换流阀在线监测装置，其特征在于，所述晶闸管反向恢复保护电路，包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、非逻辑门及第二三极管，其中，

所述第四电阻的一端与所述目标换流阀内部晶闸管的一端连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第一电容的一端、所述第五电阻的一端及所述第二三极管的第一端连接，所述第一电容的另一端分别与所述第五电阻的另一端及所述第二三极管的第二端连接后接地，所述第六电阻的一端与所述取能电路的输出端连接，所述第六电阻的另一端分别与所述第二三极管的第三端及所述非逻辑门的输入端连接，所述非逻辑门的输出端与所述控制芯片的反向电源监测端连接。

7.根据权利要求1所述的换流阀在线监测装置，其特征在于，所述监测电路，还包括：阻尼回路状态监测电路，用于监测所述目标换流阀的阻尼回路电流，将所述阻尼回路电流发送至所述控制芯片；

所述控制芯片根据所述阻尼回路电流与预设阻尼回路电流的关系确定所述目标换流阀的阻尼回路运行状态。

8.根据权利要求7所述的换流阀在线监测装置，其特征在于，所述阻尼回路状态监测电路，包括：晶闸管级阻尼电路、电压跟随电路、半峰值采样保持电路及电压比较器，其中，

所述晶闸管级阻尼电路的输出端与所述电压跟随电路的输入端连接，所述电压跟随电路的第一输出端与所述电压比较器的第一输入端连接，所述电压跟随电路的第二输出端与所述半峰值采样保持电路的输入端连接，所述半峰值采样保持电路的输出端与所述电压比较器的第二输入端连接，所述电压比较器的输出端与所述控制芯片连接。

9.根据权利要求1所述的换流阀在线监测装置，其特征在于，所述监测电路，还包括：均压电阻状态监测电路，用于监测所述目标换流阀均压电阻的电压值变化率，将所述电压值变化率发送至所述控制芯片；

所述控制芯片根据所述电压值变化率与预设电压值变化率的关系确定所述均压电阻的运行状态。

10.根据权利要求9所述的换流阀在线监测装置，其特征在于，所述均压电阻状态监测电路，包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二二极管、第三二极管、第四二极管及电压比较器，其中，

所述第七电阻的一端与所述第八电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与所述第二二极管的一端连接，所述第八电阻的另一端与所述第三二极管的一端连接，所述第三二极管的另一端与所述第四二极管的一端连接，所述第四二极管的另一端分别与所述电压比较器的输入端及所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述第二二极管的另一端连接后接地。

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