CN113391150A - 阀基电子设备测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种阀基电子设备测试方法及装置，将待测器件设置于测试箱体，在接收到测试指令后，发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件，以控制待测器件按照标准工作状态运行，标准工作状态与待测器件在阀基电子设备中的工作状态相对应，然后接收待测器件在接收到运行控制信号后返回的反馈信号，再根据反馈信号得到所述待测器件的故障测试结果。不会影响到高压输电系统的稳定性，可以模拟与复现阀基电子设备的各种工况，获得与实际工况下对应的待测器件的关键信号，实现快速对待测器件的故障检测，提高故障测试结果的准确性，从而提高阀基电子设备的使用可靠性。

Description

阀基电子设备测试方法及装置

技术领域

本申请涉及直流输电技术领域，特别是涉及一种阀基电子设备测试方法及装置。

背景技术

直流输电工程可用于电力系统非同步联网，特高压直流输电工程具有输送容量大、输电距离长、功率损耗低等优点。特高压直流输电核心技术集中于换流站设备，换流站实现了直流输电工程中直流和交流相互能量转换，换流阀是换流站中的核心设备之一，控制保护系统通过对换流阀的触发控制完成交直流功率的转换。阀基电子设备为换流阀和控制保护系统的接口转换设备，可以完成对换流阀的触发和换流阀状态的监测。阀基电子设备的性能对保障直流输电工程的正常运行具有重要的意义，若在直流输电工程中使用发生故障的阀基电子设备，会对系统运行造成较大的影响。

传统的测试阀基电子设备的方法包括停电检修测试法。停电检修测试法是在阀基电子设备未在直流输电工程中工作时，检测阀基电子设备是否发生故障。这种方法能够保证高压直流系统的安全稳定，但无法捕捉阀基电子设备的正常运行时的工况，测试结果不准确，导致阀基电子设备运行不可靠。

发明内容

基于此，有必要针对传统的阀基电子设备运行不可靠的问题，提供一种阀基电子设备测试方法及装置。

一种阀基电子设备测试方法，包括以下步骤：

接收测试指令；

发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件；所述待测器件设置于测试箱体，所述运行控制信号用于控制所述待测器件按照标准工作状态运行，所述标准工作状态与所述待测器件在阀基电子设备中的工作状态相对应；

接收所述待测器件在接收到所述运行控制信号后返回的反馈信号；

根据所述反馈信号得到所述待测器件的故障测试结果。

一种阀基电子设备测试装置，包括测试主控板和测试箱体，所述测试箱体设置有测试槽位，所述测试槽位用于插入阀基电子设备中的待测器件，所述测试主控板用于与插入了测试槽位的所述待测器件连接，还用于根据上述的方法进行阀基电子设备测试。

上述阀基电子设备测试方法及装置，将待测器件设置于测试箱体，在接收到测试指令后，发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件，以控制待测器件按照标准工作状态运行，标准工作状态与待测器件在阀基电子设备中的工作状态相对应，然后接收待测器件在接收到运行控制信号后返回的反馈信号，再根据反馈信号得到所述待测器件的故障测试结果。将阀基电子设备中的待测器件设置于测试箱体内进行检测，不会影响到高压输电系统的稳定性，通过发送运行控制信号再接收反馈信号实现对待测器件的检测，运行控制信号用于控制待测器件按照标准工作状态运行，标准工作状态与待测器件在阀基电子设备中的工作状态相对应，可以模拟与复现阀基电子设备的各种工况，获得与实际工况下对应的待测器件的关键信号，实现快速对待测器件的故障检测，提高故障测试结果的准确性，从而提高阀基电子设备的使用可靠性。

在其中一个实施例中，所述待测器件包括光发射板、光接收板和微控制板中的至少一种；

当所述待测器件包括所述光发射板时，所述发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件，包括：发送模拟光发射板逻辑指令至所述光发射板；

当所述待测器件包括所述光接收板时，所述发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件，包括：发送模拟接收板逻辑指令至所述光接收板；

当所述待测器件包括所述微控制板时，所述发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件，包括：发送模拟反向保护使能逻辑指令至所述微控制板。

在其中一个实施例中，所述根据所述反馈信号得到所述待测器件的故障测试结果之后，还包括：

将所述故障测试结果发送至交互装置进行显示。

在其中一个实施例中，所述测试槽位包括光发射板测试槽位、光接收板测试槽位和微控制板测试槽位中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述测试主控板包括信号模拟处理器、数据收集处理器和信号通道，所述信号模拟处理器和所述信号通道用于与插入了测试槽位的所述待测器件连接，所述信号通道连接所述数据收集处理器。

在其中一个实施例中，所述信号通道包括光接收通道和光发射通道中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述测试主控板的数量为两个。

在其中一个实施例中，阀基电子设备测试装置还包括交互装置，所述交互装置连接所述测试主控板。

在其中一个实施例中，阀基电子设备测试装置还包括电源模块，所述电源模块连接所述测试主控板。

附图说明

图1为一个实施例中阀基电子设备测试方法的基本流程图；

图2为一个实施例中阀基电子设备测试方法的流程图；

图3为另一个实施例中阀基电子设备测试方法的流程图；

图4为又一个实施例中阀基电子设备测试方法的流程图；

图5为一个实施例中阀基电子设备测试装置外形图；

图6为一个实施例中阀基电子设备测试装置箱体正面及侧面开启方式及开启后状态示意图；

图7为一个实施例中阀基电子设备测试装置机箱示意图；

图8为一个实施例中阀基电子设备测试装置信号流示意图；

图9为一个实施例中光发射板检测信号流示意图；

图10为一个实施例中光接收板检测信号流示意图；

图11为一个实施例中微控制板检测信号流示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行更加全面的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，提供一种阀基电子设备测试方法，该方法可在阀基电子设备测试装置中，由阀基电子设备测试装置中的测试主控板执行。阀基电子设备测试装置会在下文中进行详细的解释说明，请参见图1，阀基电子设备测试方法包括以下步骤：

步骤S200：接收测试指令。

具体地，接收测试指令的方式并不是唯一，例如，可通过交互装置接收测试指令。交互装置不仅可以用于用户发送测试指令或其他指令的器件，还可以与测试主控板或其他器件连接，显示相关信息，使用便捷性高。交互装置的类型并不是唯一的，可以为HMI(HumanMachine Interface，人机交互界面)，用户可通过HMI快速准确地发送指令，且HMI还能通过文字、图表等清楚丰富地显示信息，使用可靠。可扩展地，交互装置也可以为其他类型的器件，例如语音装置等，只要本领域技术人员认为可以实现即可。可以理解，在其他实施例中，也可以按照其他方式接收测试指令，例如，可以将待测器件设置于测试箱体内当做发送测试指令的触发信号，在将待测器件放置于箱体内时，认为测试主控板接收到了测试指令，测试主控板接着执行后续步骤，进行对待测器件的检测。

步骤S400：发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件。

其中，待测器件设置于测试箱体。待测器件测试箱体的设置方式并不是唯一的，在本实施例中，测试箱体设置有测试槽位，槽位的数量并不是唯一的，可根据实际情况确定。在需要对待测器件进行测试时，将待测器件插入预设的槽位中，连接好相应线路，将待测器件与测试主控板连接起来即可。将待测器件设置好后，测试主控板发送运行控制信号至待测器件，运行控制信号用于控制待测器件按照标准工作状态运行，标准工作状态与待测器件在阀基电子设备中的工作状态相对应。也就是说，待测器件接收到运行控制信号后的运行状态与待测器件在阀基电子设备中的运行状态对应，运行控制信号可以通过模拟控制保护系统、换流阀侧信号变化，即通过调节阀基电子设备的相关输入输出信号，模拟与复现阀基电子设备的各种工况，从而使采集到的数据更加接近实际情况，提高采集到的数据的准确性。

步骤S600：接收待测器件在接收到运行控制信号后返回的反馈信号。

在将运行控制信号发送至待测器件后，待测器件会按照其在阀基电子设备中的工作状态运行，测试主控板采集待测器件按照标准工作状态运行状态下的反馈信号，反馈信号可以反映出待测器件在阀基电子设备中的工作参数。通过反馈信号可以得到待测器件在实际工况下的运行状态和故障信息，获得表征阀基电子设备故障类型的关键故障信号。

步骤S800：根据反馈信号得到待测器件的故障测试结果。

在获取到反馈信号后，根据反馈信号得到待测器件的故障测试结果。具体地，根据待测器件的类型不同，反馈信号的类型也不同，从而根据反馈信号得到待测器件的故障测试结果的方式也不一样。在本实施例中，以待测器件包括阀基电子设备的光发射板为例，光发射板是阀基电子设备的基本组件，工作时，光反射板接收CPU板的控制信号，经过内部器件逻辑器件处理后用于驱动激光管，通过光纤向换流阀发射光触发脉冲。测试主控板产生光发射板运行控制信号，并通过背板送至被检测光发射板，被检测光发射板根据控制信号产生触发光信号，并通过光缆送至测试主控板的光接收通道，此时测试主控板通过光接收通道接收到的信号为反馈信号。在根据反馈信号得到光发射板的故障测试结果时，测试主控板读取光接收通道数据，得到故障测试结果。当每个光接收通道都能接收到反馈信号时，认为光发射板正常，当存在未接收到反馈信号的光接收通道时，认为与该通道对应的光发射板的信号通道出现了异常，检测过程快速，故障定位快。可以理解，在其他实施例中，也可以按照其他方式得到故障检测结果，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

通过将阀基电子设备中的待测器件设置于测试箱体内进行检测，不会影响到高压输电系统的稳定性，通过发送运行控制信号再接收反馈信号实现对待测器件的检测，运行控制信号用于控制待测器件按照标准工作状态运行，标准工作状态与待测器件在阀基电子设备中的工作状态相对应，可以模拟与复现阀基电子设备的各种工况，获得与实际工况下对应的待测器件的关键信号，实现快速对待测器件的故障检测，提高故障测试结果的准确性，降低直流输电工程因阀基电子设备故障导致的被迫停运次数，提高阀基电子设备的故障检测效率，提高阀基电子设备的使用可靠性，使直流系统安全稳定运行，提高可用率。

在一个实施例中，待测器件包括光发射板、光接收板和微控制板中的至少一种。当待测器件包括光发射板时，请参见图2，步骤S400包括步骤S420。

步骤S420：发送模拟光发射板逻辑指令至光发射板。

光发射板是阀基电子设备的基本组件，光反射板接收阀基电子设备中CPU板的控制信号，经过内部器件逻辑器件处理后用于驱动激光管。测试主控板将模拟光发射板逻辑指令发送到光发射板，可以使光发射板卡使能，正常工作发出触发脉冲。此时，待测器件包括光发射板，光发射板为被测板卡，在进行光发射板功能检测时，将光发射板设置于测试箱体，具体可将光发射板插入测试箱体设置的对应槽位，以实现对光发射板的检测。

当待测器件包括光接收板时，请参见图3，步骤S400包括步骤S440。

步骤S440：发送模拟接收板逻辑指令至光接收板。

光接收板也是阀基电子设备的基本组件，工作时接收来自每个晶闸管电压监视的回报信号，将回报信号转变为电信号后并行存入两个独立的锁存器，由两套相应的微控制器复位和读出、累加、计算后分别送往监视和控制系统1和2。测试主控板将模拟接收板逻辑指令发送至光接收板，然后采集光接收板状态信息。此时，待测器件包括光接收板，光接收板为被测板卡，在进行光接收板功能检测时，将光接收板设置于测试箱体，具体可将光接收板插入测试箱体设置的对应槽位，以实现对光接收板的检测。

当待测器件包括微控制板时，请参见图4，步骤S400包括步骤S460。

步骤S460：发送模拟反向保护使能逻辑指令至微控制板。

微控制板在可控硅阀片关断以后的恢复期间保护换流阀，在此期间如果电压变化率超过保护预设值，微控制板在接收到阀基电子设备内微控制板接口板发送的控制信号后，将发送一个光触发脉冲送换流阀，将阀单元内的阀片触发开通。测试主控板将模拟反向保护使能逻辑指令发送至微控制板，然后采集微控制板返回信号状态信息。此时，待测器件包括微控制板，微控制板为被测板卡，在进行微控制板功能检测时，将微控制板设置于测试箱体，具体可将微控制板插入测试箱体设置的对应槽位，以实现对微控制板的检测。可以理解，在其他实施例中，待测器件也可以包括其他器件，相应的运行控制信号为与待测器件对应的信号，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，请参见图1，步骤S800之后，阀基电子设备测试还包括步骤S900。

步骤S900：将故障测试结果发送至交互装置进行显示。

在得到故障测试结果后，将故障测试结果发送至交互装置进行显示，可以使用户快速、直观地了解到当前待测器件的是否发生了故障以及故障的具体信息，使用便捷。交互装置的类型并不是唯一的，在本实施例中，交互装置包括HMI，HMI可以通过文字、图表等清楚丰富地显示信息，使用可靠。进一步地，HMI具体可以为Smart 1000，内嵌Wincc flexible组态软件，具有界面友好，色彩丰富，触碰及操作灵敏等优点。HMI与测试主控板可通过MODBUS-RTU进行通讯，硬件接口采用RS485差分信号，抗干扰性强，数据流稳定。可扩展地，交互装置也可以为其他类型的器件，例如语音装置等，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

上述阀基电子设备测试方法，将待测器件设置于测试箱体，在接收到测试指令后，发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件，以控制待测器件按照标准工作状态运行，标准工作状态与待测器件在阀基电子设备中的工作状态相对应，然后接收待测器件在接收到运行控制信号后返回的反馈信号，再根据反馈信号得到所述待测器件的故障测试结果。将阀基电子设备中的待测器件设置于测试箱体内进行检测，不会影响到高压输电系统的稳定性，通过发送运行控制信号再接收反馈信号实现对待测器件的检测，运行控制信号用于控制待测器件按照标准工作状态运行，标准工作状态与待测器件在阀基电子设备中的工作状态相对应，可以模拟与复现阀基电子设备的各种工况，获得与实际工况下对应的待测器件的关键信号，实现快速对待测器件的故障检测，提高故障测试结果的准确性，从而提高阀基电子设备的使用可靠性。

在一个实施例中，提供一种阀基电子设备测试装置，包括测试主控板和测试箱体，测试箱体设置有测试槽位，测试槽位用于插入阀基电子设备中的待测器件，测试主控板用于与插入了测试槽位的待测器件连接，还用于根据上述的方法进行阀基电子设备测试。

具体地，测试箱体为6U机箱，机箱设置有槽位，用来插入待测器件。在进行板卡测试时，在槽位中对应插入待测器件，连接好测试光缆,进行对应待测器件功能测试。设备测试装置的尺寸并不是唯一的，在本实施例中，阀基电子设备测试装置外形尺寸为802mm(长)×584mm(宽)×495mm(高)，外形图参见图5。阀基电子设备测试装置还包括必要的电源、光缆等零部件，测试槽位用于插入阀基电子设备中的待测器件，测试主控板可通过光缆用于与插入了测试槽位的待测器件连接。阀基电子设备设计3孔AC220V/10A电源线，并具备带电指示灯，便于为阀基电子设备测试装置中的用电器件供电，并使用户及时了解供电情况。可扩展地，测试箱体设计可伸缩式拉杆、可滑动滚轮和/或搬动把手，便于移动，测试箱体还设置有安全锁，在不用测试时，可将测试箱体锁上，提高安全性能。测试箱体取消助拔器，设计松不脱螺丝。此外，测试箱体包括箱盖，箱盖内可设置光缆存储的独立存储空间，便于光缆的收纳整理。测试主控板进行阀基电子设备测试的过程与上文中的说明类似，在此不再赘述。

此外，阀基电子设备测试装置一般还包括背板，背板设计为6U高度、9槽位宽度。背板主要将测试主控板和待测器件之间的电气接口信号、数据总线等对应连接起来，实现信号的传输，并为各板卡提供电源接口。电接口包括电源、电气开入与开出量。数据总线包括测试主控板到待测器件的地址总线、待测器件到测试主控板的数据总线。背板主要参数如下：设计可插拔式电源和信号接线端子；当测试主控板包括A、B系统时，A、B系统设计RS485接口，便于实现测试主控板与HMI10通讯；设计A、B系统FPGA同步信号线；设计测试主控板至待测器件控制信号；设计测试主控板到待测器件的8位地址总线；设计待测器件到测试主控板的8位数据总线。

在一个实施例中，测试槽位包括光发射板测试槽位、光接收板测试槽位和微控制板测试槽位中的至少一种。

当测试槽位包括光发射板测试槽位时，待测器件为光发射板，当测试槽位包括光接收板测试槽位时，待测器件为光接收板，当测试槽位包括微控制板测试槽位时，待测器件为微控制板。测试槽位可包括光发射板测试槽位、光接收板测试槽位和微控制板测试槽位中部分或全部包含，分别用于插入光发射板、光接收板和微控制板，实现对光发射板、光接收板和微控制板的检测。可以理解，在其他实施例中，测试槽位还可以包括其他，可根据实际情况调整。

在一个实施例中，测试主控板包括信号模拟处理器、数据收集处理器和信号通道，信号模拟处理器和信号通道用于与插入了测试槽位的待测器件连接，信号通道连接数据收集处理器。

具体地，信号模拟处理器用于实现检测控制功能，可以为FPGA芯片，实现待测器件检测控制信号的模拟。数据收集处理器用于实现数据收集传输功能，可以为16位C167芯片，主要实现被测板卡检测状态的实时读取和上传。信号模拟处理器产生运行控制信号后发送至插入了测试槽位的待测器件，待测器件产生的反馈信号通过信号通道传输至数据收集处理器，由数据收集处理器实现信号的采集和分析。信号通道的具体数量并不是唯一的，可根据实际需求选择。在本实施例中，测试主控板的主要参数包括：Xilinx XC3S200系列FPGA可编程芯片；Infineon 16位单片机C167；设计8路HP光发射通道；设计8路HP光接收通道；设计8路数据及地址总线；设计输出控制信号实现待测器件控制；设计RS485接口连接至测试主控板，实现测试与HMI10通讯；设计RS232接口(DB9母头)，实现测试软件下载；设计2路测试孔；设计3路指示灯(绿、黄、红)；设计故障清除按钮、复位按钮、boot模式按钮等。

在一个实施例中，信号通道包括光接收通道和光发射通道中的至少一种。当信号通道包括光接收通道时，若待测器件包括光发射板，测试主控板向光发射板发送模拟光发射板逻辑指令后，被检测光发射板根据模拟光发射板逻辑指令产生触发光信号，通过光纤送至测试主控板的光接收通道，测试主控板读取自身的光接收通道数据后得到故障测试结果。或者若待测器件包括微控制板时，测试主控板向微控制板发送模拟反向保护使能逻辑指令后，被检测微控制板根据模拟反向保护使能逻辑指令产生使能信号，并通过光纤送至测试主控板的光接收通道，测试主控板读取自身的光接收通道数据后得到故障测试结果。当信号通道包括光发射通道时，若待测器件包括光接收板，测试主控板产生晶闸管回报模拟信号，由光发射通过光纤送至被测光接收板光通道，测试主控板实时读取被测光接收板晶闸管回报信号状态，得到故障检测结果。不同的信号通道可以实现不同的功能，可以理解，在其他实施例中，信号通道的类型也可以为其他，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，测试主控板的数量为两个。在本实施例中，当待测器件包括光发射板和光接收板时，每个测试主控板包括8个光通道，可以实现对光发射板的检测，两个测试主控板(A系统、B系统)共16个光通道，对应光接收板的16个通路，以实现对光接收板的检测，保障检测正常进行。可以理解，在其他实施例中，测试主控板的数量可根据待测器件调整，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，阀基电子设备测试装置，还包括交互装置，交互装置连接测试主控板。具体地，交互装置不仅可以用于用户发送测试指令或其他指令的器件，还可以与测试主控板或其他器件连接，显示相关信息，使用便捷性高。在得到故障测试结果后，将故障测试结果发送至交互装置进行显示，可以使用户快速、直观地了解到当前待测器件的是否发生了故障以及故障的具体信息，使用便捷。交互装置的类型并不是唯一的，在本实施例中，交互装置包括HMI10，HMI10可以通过文字、图表等清楚丰富地显示信息，使用可靠。进一步地，HMI10具体可以为Smart 1000，内嵌Wincc flexible组态软件，具有界面友好，色彩丰富，触碰及操作灵敏等优点。HMI10与测试主控板可通过MODBUS-RTU进行通讯，硬件接口采用RS485差分信号，抗干扰性强，数据流稳定。可扩展地，交互装置也可以为其他类型的器件，例如语音装置等，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，阀基电子设备测试装置还包括电源模块，电源模块连接测试主控板。电源模块可将市电转换为直流电后给测试主控板供电，保障测试主控板顺利运行。在本实施例中，电源模块为AC220V转DC24V电源模块，阀基电子设备测试装置集成多路电源开关按钮，分别完成不同器件的供电。

当待测器件包括光发射板时，光发射板检测信号传输请参见图9。工控机HMI10设计有光发射板A、B系统检测启动、停止按钮以及U1-U6通道检测结果显示状态指示灯。当在HMI10界面点击光发射板检测启动按钮后，操作指令将通过MODBUS总线下达至测试主控板，主控板FPGA芯片产生光发射板运行的控制信号并通过背板送至被检测光发射板，被检测光发射板根据控制信号产生10us触发光信号并通过光缆送至测试主控板光接收通道R1-R6，主控板C167芯片读取R1-R6通道数据后将检测结果上送HMI10，HMI10收到检测结果后实时显示检测结果状态指示灯。

当待测器件包括光接收板时，光接收板检测信号传输请参见图10。工控机HMI10设计有光接收板A、B系统检测启动、停止按钮以及X301-X316通道检测结果显示状态指示灯。当在HMI10界面点击光接收板检测启动按钮后，操作指令将通过MODBUS总线下达至测试主控板，主控板FPGA芯片产生晶闸管回报模拟信号，有这个回报信号证明晶闸管正常接收到光脉冲，是完好的，并通过光缆送至被测光接收板光通道X301-X308/X309-X316。同时，测试主控板单片机通过数据总线及地址总线实时读取被测光接收板晶闸管回报信号状态，并将检测结果通过MODUS总线上送HMI10，HMI10收到检测结果后实时显示检测结果状态指示灯。

当待测器件包括微控制板时，微控制板又称RPU-I板。微控制板检测信号传输请参见图11。工控机HMI10设计有RPU-I板卡检测启动、停止按钮以及U201-U212通道检测结果显示状态指示灯。当在HMI10界面点击RPU-I板检测启动按钮后，操作指令将通过MODBUS总线下达至测试主控板，主控板FPGA芯片产生RPU-I板运行的控制信号并通过背板送至西门子VBE被检测RPU-I板，被检测RPU-I板根据控制信号产生1.3ms使能信号，并通过光缆送至测试主控板通道R1-R6，主控板C167芯片读取R1-R6通道数据后上送HMI10，HMI10收到检测结果后实时显示检测结果状态指示灯。

为了更好地理解上述实施例，以下结合一个具体的实施例进行详细的解释说明。在一个实施例中，阀基电子设备测试方法主要对西门子阀基电子设备VBE板卡进行检测，通过模拟不同运行工况实现对VBE微控制板、光发射板、光接收板输入输出功能的检测，实现快速对阀基电子设备VBE板卡部分异常功能的分析判断，最后达到提高阀基电子设备VBE运行可靠性的目标。直流输电换流阀VBE系统故障测试装置应由人机可视界面HMI10和阀基电子设备(VBE)被测机箱组成。可实现对VBE微控制板卡、发射板、接收板部分告警及故障的检测。通过控制RPU-I板发光，并对发出的光脉冲进行检测，实现对微控制板输入接口控制信号异常检测，通过控制发射板发光，并对发出的光脉冲进行检测，实现对光发射板6路通道异常检测；模拟发生晶闸管回报信号，并读取接收板收到的回报信号状态，实现对光接收板15路光通路异常检测。通过上述方法可以对这些板卡进行功能性检测，判断板卡是否故障，再通过一种可视化的界面将检测结果告知检测人员。该板卡测试装置能够对备件板卡进行功能性检测，有效降低VBE板卡不可而导致的直流闭锁风险。测试装置功能设计由三部分组成，分别为光发射板检测、光接收板检测、RPU接口板检测，测试装置系统信号流如图8所示。

阀基电子设备测试装置(以下简称：测试装置)包括测试箱体、工控机HMI10、VBE板卡测试机箱以及必要的电源、光缆等零部件。测试装置外形尺寸为802mm(长)×584mm(宽)×495mm(高)，外形图参见图。箱体包括8槽位(光路是8个)6U机箱，设计有测试主控板、被测发射板、被测接收板、被测RPU接口板槽位。箱体设计3孔AC220V/10A电源线，并具备带电指示灯，内部集成AC220V转DC24V电源模块，控制面板集成4路电源开关按钮，分边完成A系统、B系统(两套系统各8个，加起来16个对应光接收板的16个通路)、发射板、HMI10的供电。箱体设计并包含可触摸显示屏，实现检测结果状态显示。箱体设计光缆存储的独立存储空间。箱体设计可伸缩式拉杆和可滑动滚轮以及搬动把手及安全锁，取消助拔器，设计松不脱螺丝。箱体正面及侧面开启方式及开启后状态示意图如图6所示。

测试装置机箱为6U机箱，由两块测试主控板(MCT)、背板组成，测试区域为被测发射板(LE)、被测接收板(LR)、被测反向恢复期保护接口板(RPU-I)槽位。在进行板卡测试时，在测试区域对应插入被测的板卡，连接好测试光缆,进行对应板卡功能测试。测试装置外形图见图7。

测试装置HMI10配置了一台西门子精致面板Smart 1000，内嵌Wincc flexible组态软件，具有界面友好，色彩丰富，触碰及操作灵敏等优点。HMI10界面与测试主机通过MODBUS-RTU进行通讯，硬件接口采用RS485差分信号，抗干扰性强，数据流稳定。测试装置主要检试的对象有西门子光发射板、光接收板、RPU接口板。HMI10界面也以这三类板卡测试为主，通过指示灯和文本可实时显示测试过程中每类板卡每个通道的状态是否正常。并可通过外接存储介质将每次的测试结果进行存储记录或输出报表。

测试装置主界面显示可进行测试的三类板卡，同时显示测试装置A、B系统的实时状态，测试装置光发射板测试界面以A、B系统分别显示6个通道的测试状态，同时可实时显示测试装置的工作状态和通讯状态。光发射板测试完后的结果也可以报文方式显示每个通道A、B系统测试结果，测试装置光接收板测试界面以A、B系统分别显示16个通道的测试状态，同时可实时显示测试装置的工作状态和通讯状态。光接收板测试完后的结果也可以报文方式显示每个通道A、B系统测试结果，测试装置光RPU-I板测试界面可显示12个通道的测试状态，同时可实时显示测试装置的工作状态和通讯状态，RPU-I板测试完后的结果也可以报文方式显示每个通道的测试结果。

测试装置设计的光缆种类有三种：被测LE板到主控板光缆：FC-HP；被测RPU-I板到主控板光缆：RPU-HP；被测RPU-I板到主控板光缆：RPU-HP。光缆设计参数如下：光缆连接器FC：FC/PC-230；光缆连接器HP：HFBR4521；光缆连接器RPU：RPU-230；光缆长度：1米。

测试装置机箱由主控板MCT、背板BP和3种被测板卡(LE、LR、RPU-I)组成，被测板卡为西门子光触发阀控VBE实际应用板卡，在进行板卡检测时插入机箱对应槽位。MCT主控板及西门子被测板卡说明如下：

主控板为标准6U板卡，由16位C167单片机和XC3S200系列FPGA可编程芯片共同完成设计要求的检测控制功能和数据收集传输功能，其中16位C167芯片主要实现被测板卡检测状态的实时读取和上传；FPGA芯片主要实现被测板卡检测控制信号的模拟。主控板主要参数如下：Xilinx XC3S200系列FPGA可编程芯片；Infineon 16位单片机C167；设计8路HP光发射通道；设计8路HP光接收通道；设计8路数据及地址总线；设计输出控制信号实现西门子光发射板控制；设计输出控制信号实现西门子RPU接口板控制；设计RS485接口连接至主控板C167，实现C167与HMI10通讯；设计RS232接口(DB9母头)，实现C167软件下载；设计2路测试孔；设计3路指示灯(绿、黄、红)；设计故障清除按钮、复位按钮、boot模式按钮。

背板设计为6U高度、9槽位宽度。共设计5个可用槽位，包括2个主控板插槽、1个被测LE板插槽、1个被测LR板插槽、1块被测RPU-I板插槽。背板主要将主控板、光发射板、光接收板、RPU接口板之间的电气接口信号、数据总线等对应连接起来，实现信号的传输，并为各板卡提供电源接口。电接口包括电源、电气开入与开出量；数据总线包括主控板到接收板的地址总线、接收板到主控板的数据总线。背板主要参数如下：设计可插拔式电源和信号接线端子；A、B系统设计RS485接口，实现主控板与HMI10通讯；设计A、B系统FPGA同步信号线；设计主控板至被测光发射板控制信号；设计主控板至被测光接收板控制信号；设计主控板至被测RPU接口板控制信号；设计主控板到被测光接收板的8位地址总线；设计被测光接收板到主控板的8位数据总线。

在对西门子光发射板功能充分研究的基础上，MCT板卡将模拟光发射板逻辑指令(可以使光发射板卡使能，正常工作发出触发脉冲)并送至光发射板。光发射板为被测板卡，在进行光发射板功能检测时插入对应槽位。在对西门子光接收板功能充分研究的基础上，MCT板卡将模拟接收板逻辑指令并采集光接收板状态信息。光接收板为被测板卡，在进行光接收板功能检测时插入对应槽位。在对西门子反向恢复期保护接口板功能充分研究的基础上，MCT板卡将模拟反向保护使能逻辑指令并采集返回信号状态信息。RPPU-I板为被测板卡，在进行功能检测时插入对应槽位。

VBE板卡测试装置主要由箱体、VBE测试机箱、工控机HMI10、供电系统及测试光缆组成，可以实现西门子光控VBE光发射板、光接收板、RPU接口板功能测试。测试机箱背板上主控板槽位连接接口兼容西门子VBE主控板，可以插上西门子VBE主控板，可以进行上电及指示灯检查。

在对西门子光发射板功能充分研究的基础上，MCT板卡将模拟光发射板逻辑指令并送至光发射板。光发射板为被测板卡，在进行光发射板功能检测时插入对应槽位。

测试装置可实现西门子VBE光发射板检测项目如表1：

表1

在对西门子光接收板功能充分研究的基础上，MCT板卡将模拟接收板逻辑指令并采集光接收板状态信息。光接收板为被测板卡，在进行光接收板功能检测时插入对应槽位。测试装置可实现西门子VBE光接收板LR检测项目如表2。

表2

在对西门子反向恢复期保护接口板功能充分研究的基础上，MCT板卡将模拟反向保护使能逻辑指令并采集返回信号状态信息。RPPU-I板为被测板卡，在进行功能检测时插入对应槽位。测试装置可实现西门子RPU接口板RPU-I检测项目如表3。

表3

在对西门子主控板功能充分研究的基础上，梳理主控板与光发射板、光接收板、RPU接口板之间信号连接关系，理清主控板与背板之间接口信号及其对应关系。设计测试机箱背板上主控板槽位连接接口兼容西门子VBE主控板，可以插上西门子VBE主控板，可以进行上电及指示灯检查。

依据软件功能划分，测试平台软件包含控制软件和监视软件两部分。其中FPGA芯片为SPARTAN-3系列，采用赛灵思ISE 14.7编程环境开发控制软件；监视系统的核心为Infineon C167CR微控制器，采用Keil for C166编程开发环境进行监视软件开发，HMI10触摸屏采用Siemens Wincc flexible组态软件，该软件是面向机器的自动化概念HMI10软件，用于组态用户界面以操作和监视机器与设备，提供了面向解决方案概念的组态任务的支持。

光接收板测试方法：将待测光接收板插至测试机箱接收板槽位，A、B系统上电运行。查看接收板H1、H2绿灯亮，黄灯灭，红灯灭。将8根回报信号光纤(HP-HP)一端依次连接至A系统主控板右侧光输出通道F1-F8，另一端依次插入待测接收板X301-X308通道。再将另8根回报信号光纤(HP-HP)一端依次连接至B系统主控板右侧光输出通道F1-F8，另一端依次插入待测接收板X309-X316通道。

HMI10主界面选择光接收板测试，HMI10下发光接收板A系统启动测试按钮，观察接收板A系统H1黄灯亮，HMI10界面接收板A系统X301-X316通道测试结果指示灯变为绿色，表示X301-X316通道正常。如果某一通道测试结果指示灯变为红色，表示该通道故障。HMI10下发光接收板A系统测试停止按钮，退出光接收板A系统测试模式，接收板H1黄灯灭。

HMI10主界面选择光接收板测试，HMI10下发光接收板B系统启动测试按钮，观察接收板B系统H2黄灯亮，HMI10界面接收板B系统X301-X316通道测试结果指示灯变为绿色，表示X301-X316通道正常。如果某一通道测试结果指示灯变为红色，表示该通道故障。HMI10下发光接收板B系统测试停止按钮，退出光接收板B系统测试模式，接收板H2黄灯灭。

光发射板A系统测试方法：将待测光发射板插至测试机箱发射板槽位，安装好光发射板激光防护罩，用6根FC-HP光纤FC侧连接光发射板U1-U6通道，HP侧连接A系统主控板左侧光接收通道R1-R6。A系统、光发射板上电运行，观察光发射板绿灯亮、黄灯灭、红灯亮。HMI10主界面选择光发射板测试，HMI10下发光发射板A系统测试启动按钮，观察发射板黄灯亮、红灯灭，HMI10界面发射板A系统U1-U6通道测试结果指示灯变为绿色，表示U1-U6通道正常。如果某一通道测试结果指示灯变为红色，表示该通道故障。HMI10下发光发射板A系统测试停止按钮，退出光发射板测试模式，发射板黄灯灭、红灯亮。

光发射板B系统测试方法：将待测光发射板插至测试机箱发射板槽位，安装好光发射板激光防护罩，用6根FC-HP光纤FC侧连接光发射板U1-U6通道，HP侧连接B系统主控板左侧光接收通道R1-R6。B系统、光发射板上电运行，观察光发射板绿灯亮、黄灯灭、红灯亮。HMI10主界面选择光发射板测试，下发光发射板B系统测试启动按钮，观察发射板黄灯亮、红灯灭，HMI10界面发射板B系统U1-U6通道测试结果指示灯变为绿色，表示U1-U6通道正常。如果某一通道测试结果指示灯变为红色，表示该通道故障。HMI10下发光发射板B系统测试停止按钮，退出光发射板测试模式，发射板黄灯灭、红灯亮。测试完成后，断开光发射板电源，移除测试光纤。

RPU接口板测试方法：将待测RPU接口板插至测试机箱RPU接口板槽位，用6根RPU-HP光纤RPU侧连接RPU接口板U201-U206通道，HP侧连接A系统主控板左侧光接收通道R1-R6。另用6根RPU-HP光纤RPU侧连接RPU接口板U207-U212通道，HP侧连接B系统主控板左侧光接收通道R1-R6。A系统、B系统上电运行，观察RPU接口板绿灯亮、黄灯灭、红灯灭。HMI10主界面选择RPU接口板测试，HMI10下发RPU接口板启动测试按钮，观察RPU接口板黄灯亮，HMI10界面RPU接口板U201-U212通道测试结果指示灯变为绿色，表示U201-U212通道正常。如果某一通道测试结果指示灯变为红色，表示该通道故障。HMI10下发RPU接口板测试停止按钮，退出RPU接口板测试模式，RPU接口板黄灯灭。

阀基电子设备测试装置适用于西门子光控VBE各板卡功能测试，研制成功后，将有效提高板卡检测效率，降低检测成本费用。VBE板卡检测可以不完全依赖西门子跨国检测，换流站运维人员即可能够利用VBE板卡测试装置快速对板卡进行故障检测，有效提高检修效率。阀基电子设备测试装置还可以在工程现场对VBE备件板卡进行有效的检测，防止换上的备件板卡障导致VBE系统不可用而引起直流系统停运。有效预防西门子光控阀控系统备件板卡的不可用而引起直流系统停运风险，改善高压直流系统的控制和传输性能，对高压直流的稳定运行具有重大的意义。

上述阀基电子设备测试装置，将待测器件设置于测试箱体，在接收到测试指令后，发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件，以控制待测器件按照标准工作状态运行，标准工作状态与待测器件在阀基电子设备中的工作状态相对应，然后接收待测器件在接收到运行控制信号后返回的反馈信号，再根据反馈信号得到所述待测器件的故障测试结果。将阀基电子设备中的待测器件设置于测试箱体内进行检测，不会影响到高压输电系统的稳定性，通过发送运行控制信号再接收反馈信号实现对待测器件的检测，运行控制信号用于控制待测器件按照标准工作状态运行，标准工作状态与待测器件在阀基电子设备中的工作状态相对应，可以模拟与复现阀基电子设备的各种工况，获得与实际工况下对应的待测器件的关键信号，实现快速对待测器件的故障检测，提高故障测试结果的准确性，从而提高阀基电子设备的使用可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种阀基电子设备测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收测试指令；

发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件；所述待测器件设置于测试箱体，所述运行控制信号用于控制所述待测器件按照标准工作状态运行，所述标准工作状态与所述待测器件在阀基电子设备中的工作状态相对应；

接收所述待测器件在接收到所述运行控制信号后返回的反馈信号；

根据所述反馈信号得到所述待测器件的故障测试结果。

2.根据权利要求1所述的阀基电子设备测试方法，其特征在于，所述待测器件包括光发射板、光接收板和微控制板中的至少一种；

当所述待测器件包括所述光发射板时，所述发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件，包括：发送模拟光发射板逻辑指令至所述光发射板；

当所述待测器件包括所述光接收板时，所述发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件，包括：发送模拟接收板逻辑指令至所述光接收板；

当所述待测器件包括所述微控制板时，所述发送运行控制信号至阀基电子设备中对应的待测器件，包括：发送模拟反向保护使能逻辑指令至所述微控制板。

3.根据权利要求1所述的阀基电子设备测试方法，其特征在于，所述根据所述反馈信号得到所述待测器件的故障测试结果之后，还包括：

将所述故障测试结果发送至交互装置进行显示。

4.一种阀基电子设备测试装置，其特征在于，包括测试主控板和测试箱体，所述测试箱体设置有测试槽位，所述测试槽位用于插入阀基电子设备中的待测器件，所述测试主控板用于与插入了测试槽位的所述待测器件连接，还用于根据权利要求1-3任意一项所述的方法进行阀基电子设备测试。

5.根据权利要求4所述的阀基电子设备测试装置，其特征在于，所述测试槽位包括光发射板测试槽位、光接收板测试槽位和微控制板测试槽位中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的阀基电子设备测试装置，其特征在于，所述测试主控板包括信号模拟处理器、数据收集处理器和信号通道，所述信号模拟处理器和所述信号通道用于与插入了测试槽位的所述待测器件连接，所述信号通道连接所述数据收集处理器。

7.根据权利要求6所述的阀基电子设备测试装置，其特征在于，所述信号通道包括光接收通道和光发射通道中的至少一种。

8.根据权利要求4所述的阀基电子设备测试装置，其特征在于，所述测试主控板的数量为两个。

9.根据权利要求4所述的阀基电子设备测试装置，其特征在于，还包括交互装置，所述交互装置连接所述测试主控板。

10.根据权利要求4所述的阀基电子设备测试装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块连接所述测试主控板。

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