CN115755854A - 一种柔直阀控板卡现场测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柔直阀控板卡检测技术领域，公开了一种柔直阀控板卡现场测试装置及测试方法，在阀控的其他板卡形成的试验环境，可通过测试机箱中的第一板卡测试集成单元和第二板卡测试集成单元可对应通过第一背板和第二背板经网络交换机与监控主机通讯连接，并通过监控主机对第一板卡测试集成单元和第二板卡测试集成单元中的被测板卡进行检测，可以在无需改变备件板卡程序以及阀控的其他板卡形成的试验环境的情况下，快速检测单个备件板卡的健康状态，并遴选出可用的备件板卡，缩短换流站抢修时间。

Description

一种柔直阀控板卡现场测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及柔直阀控板卡检测技术领域，具体为一种柔直阀控板卡现场测试装置及测试方法。

背景技术

柔性直流(HVDC flexible)是由全控型电力电子器件构成的新一代高压直流输电技术，其具有有功功率和无功功率独立控制、无换向失败问题、能够向无源网络供电、谐波性能好等方面特点，适合于应用在分布式可再生能源并网、交流电网异步互联、向弱网或孤岛供电等领域。其中模块化多电平换流器(modular multi-level converter，MMC)具有适合高压大容量输电、功率器件损耗低、波形质量高等优点，该拓扑结构的提出大大促进了柔性直流输电技术的工程化应用。

MMC换流阀是柔性直流输电系统中的核心装备，阀控则是MMC换流阀的“大脑”，其安全可靠性直接影响柔性直流输电工程的可靠性。为了保证换流阀阀控的可靠性，阀控一般都按照双套冗余配置，近期招标的工程更是规定了阀控单一元件故障不得引起换流阀停运。阀控的基本单元是运行各种程序的板卡。在板卡出现故障后，现场一般都会通过更换备件板卡来消除故障。虽然备件板卡在交付时都经过了出厂检测，但长期贮存后的可用性仍需要在现场进行测试后才能安装上屏使用，以避免备件仍存在故障而耽误抢修时间的情况。

CN112817297B提出了一种换流阀阀控装置的测试装置及测试方法，测试装置包括：至少一个测试板卡，用于根据触发命令作出相应的模拟响应；根据回检信号生成回检状态，根据回检状态生成相应的回检信息，并通过换流阀阀控装置将回检信息回传至监控设备；显示装置显示模拟响应及回检状态；电源模块为测试板卡供电。本发明测试板卡内置至少一个中控板程序，中控板程序对触发命令解析后，测试板卡作出相应的模拟响应，真实地反映出阀控装置实际的软硬件运行环境，从而实现对换流阀阀控装置的触发程序测试；测试板卡基于回检信号生成相应的回检状态，并经由需要测试的中控板程序得到回检信息，并将回检信息回传至换流阀阀控装置，从而实现对换流阀阀控装置的回检程序测试。但是该方案的缺点在于，必须对整个柔直阀控系统进行检测，但是无法脱离阀控的其他板卡形成的试验环境对单个板卡进行检测。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种柔直阀控板卡现场测试装置及测试方法，以解决现有技术中无法脱离阀控的其他板卡形成的试验环境对单个板卡进行检测以及换流站抢修效率低的技术问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种柔直阀控板卡现场测试装置，包括监控主机、网络交换机和测试机箱；所述测试机箱内设有第一板卡测试集成单元、第二板卡测试集成单元、第一背板和第二背板；所述第一板卡测试集成单元插入第一背板内的槽位中经网络交换机与监控主机通讯连接；所述第二板卡测试集成单元插入第二背板内的槽位中经网络交换机与监控主机通讯连接。

优选的，第一板卡测试集成单元包括依次并排的第一陪试板卡、ACB桥臂控制板、CPU主处理器板、AFB辅助功能板和IO跳闸出口板；所述第一陪试板卡、ACB桥臂控制板、CPU主处理器板、AFB辅助功能板和IO跳闸出口板依次插入第一背板的槽位中。

进一步的，第一陪试板卡通过第一背板与CPU主处理器板通讯连接；ACB桥臂控制板通过第一背板与CPU主处理器板通讯连接；AFB辅助功能板通过第一背板与CPU主处理器板通讯连接；IO跳闸出口板通过第一背板与CPU主处理器板通讯连接。

进一步的，述第一陪试板卡远离第一背板的一侧为前面板，第一陪试板卡通过前面板的两路光发射口和接收口与CPU主处理器板通讯连接；第一陪试板卡通过前面板的两路Aurora光口与ACB桥臂控制板通讯连接，第一陪试板卡通过前面板的两路光发射口与AFB辅助功能板通讯连接，第一陪试板卡通过前面板的路数字量输入接口与IO跳闸出口板通讯连接，第一陪试板卡通过前面板的太网接口和网管与监控主机通讯连接。

优选的，第二板卡测试集成单元包括依次排列的第二陪试板卡、LB触发板和VGCB脉冲切换板；所述第二陪试板卡、LB触发板和VGCB脉冲切换板依次插入第二背板的槽位内。

进一步的，第二陪试板卡通过第二背板与VGCB脉冲切换板通讯连接；LB触发板通过第二背板与VGCB脉冲切换板通讯连接。

进一步的，第二陪试板卡远离第二背板的一侧为前面板，第二陪试板卡的前面板的路LC慢速光收发接口经光纤与LB触发板的路LC慢速收发光口通讯连接；第二陪试板卡的前面板的经以太网接口和网关与监控主机通讯连接。

进一步的，VGCB脉冲切换板远离第二背板的一侧为前面板，VGCB脉冲切换板的前面板的一路Aurora光口通过光纤与ACB桥臂控制板通讯连接；另一路Aurora光口通过光纤与第一陪试板卡通讯连接。

优选的，第一背板和第二背板采用FPGA+PowerPC架构，其中第一背板和第二背板的通讯均经FPGA进行收发。

一种柔直阀控板卡现场测试方法，基于上述所述的一种柔直阀控板卡现场测试装置，包括如下步骤：

步骤1，启动测试装置，确认所有板卡接线正确，被测板卡无异常时，监控主机显示界面没有故障信息上报；

步骤，当被测板卡存在异常时，确认被测板卡的类型和编号，并断掉被测板卡对应的接线，根据被测板卡的类型和编号在测试机箱的第一板卡测试集成单元和第二板卡测试集成单元内找到对应板卡并替换，替换后再次恢复接线；

步骤，通过监控主机设置被测板卡的测试实验，并给被测板卡对应的背板发送执行命令；

步骤4，开始测试，当测试结果显示异常时，返回重新执行步骤2，反之测试结束。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供了一种柔直阀控板卡现场测试装置，通过在测试机箱内设置第一板卡测试集成单元、第二板卡测试集成单元、第一背板和第二背板；第一板卡测试集成单元插入第一背板内的槽位中经网络交换机与监控主机通讯连接；第二板卡测试集成单元插入第二背板内的槽位中经网络交换机与监控主机通讯连接，在阀控的其他板卡形成的试验环境，可通过测试机箱中的第一板卡测试集成单元和第二板卡测试集成单元可对应通过第一背板和第二背板经网络交换机与监控主机通讯连接，并通过监控主机对第一板卡测试集成单元和第二板卡测试集成单元中的被测板卡进行检测，可以在无需改变备件板卡程序以及阀控的其他板卡形成的试验环境的情况下，快速检测单个备件板卡的健康状态，并遴选出可用的备件板卡，缩短换流站抢修时间。

进一步的，第一板卡测试集成单元和第二板卡测试集成单元上分别依次排列多个板卡，可根据被测板卡的类型与和编号，在第一板卡测试集成单元和第二板卡测试集成单元上找到对应备用板卡进行测试，并能够快速检测单个备件板卡的健康状态缩短换流站抢修时间。

本发明提供了一种柔直阀控板卡现场测试方法，需要测试的阀控板卡可以直接替换测试机箱中对应的同类型板卡后进行测试，无需更改待测试板卡中已经烧写的现场程序，可以确保板卡内程序版本正确，同时可以在阀控的其他板卡形成的试验环境对单个板卡进行检测，大大提高了换流站抢修效率。

附图说明

图1为本发明中柔直阀控板卡现场测试装置的结构示意图；

图2为本发明中测试机箱的前面板线路示意图；

图3为本发明中测试机箱的第一背板的结构示意图；

图4为本发明中测试机箱的第二背板的结构示意图。

图中：1-监控主机；2-网络交换机；3-测试机箱；4-第一板卡测试集成单元；5-第二板卡测试集成单元；6-第一陪试板卡；7-ACB桥臂控制板；8-CPU主处理器板；9-AFB辅助功能板；10-IO跳闸出口板；11-第二陪试板卡；12-LB触发板；13-VGCB脉冲切换板；14-第一背板；15-第一槽位；16-第二槽位；17-第三槽位；18-第四槽位；19-第五槽位；20-第二背板；21-第六槽位；22-第七槽位；23-第八槽位。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明的目的在于提供一种柔直阀控板卡现场测试装置及测试方法，以解决现有技术中无法脱离阀控的其他板卡形成的试验环境对单个板卡进行检测以及换流站抢修效率低的技术问题。

具体的，根据图1所示，一种柔直阀控板卡现场测试装置，包括监控主机1、网络交换机2和测试机箱3；所述测试机箱3内设有第一板卡测试集成单元4、第二板卡测试集成单元5、第一背板14和第二背板20；所述第一板卡测试集成单元4插入第一背板14内的槽位中经网络交换机2与监控主机1通讯连接；所述第二板卡测试集成单元5插入第二背板20内的槽位中经网络交换机2与监控主机1通讯连接。

具体的，根据图2所示，第一板卡测试集成单元4包括依次并排的电源板、第一陪试板卡6、ACB桥臂控制板7、CPU主处理器板8、AFB辅助功能板9和IO跳闸出口板；所述第一陪试板卡6、ACB桥臂控制板7、CPU主处理器板8、AFB辅助功能板9和IO跳闸出口板依次插入第一背板14的槽位中。

其中，第一陪试板卡6通过第一背板14与CPU主处理器板8进行5路LVDS信号收发通讯；ACB桥臂控制板7通过第一背板14与CPU主处理器板8进行第6路LVDS收发通讯；AFB辅助功能板9通过第一背板14与CPU主处理器板8进行1路LVDS收发通讯；IO跳闸出口板通过第一背板14与CPU主处理器板8进行1路LVDS收发通讯。

其中，第一陪试板卡6远离第一背板14的一侧为前面板，第一陪试板卡6通过前面板的两路光发射口向CPU主处理器板8发送极控命令信息和值班信号，通过两路光接收口从CPU主处理器板8接收阀控状态信号和录波信号CPU；第一陪试板卡6通过前面板的两路Aurora光口与ACB桥臂控制板7通讯连接，第一陪试板卡6通过前面板的两路光发射口与AFB辅助功能板9通讯连接，第一陪试板卡6通过前面板的1路数字量输入接口与IO跳闸出口板通讯连接，第一陪试板卡6通过前面板的太网接口和网管与监控主机1通讯连接。

具体的，根据图2所示，第二板卡测试集成单元5包括依次排列的电源板、第二陪试板卡11、LB触发板12和VGCB脉冲切换板13；所述第二陪试板卡11、LB触发板12和VGCB脉冲切换板13依次插入第二背板20的槽位内。

其中，第二陪试板卡11通过第二背板20与VGCB脉冲切换板进行15路LVDS信号收发通讯；LB触发板通过第二背板20与VGCB脉冲切换板进行第16路LVDS通讯。

其中，第二陪试板卡11远离第二背板20的一侧为前面板，第二陪试板卡11的前面板的12路LC慢速光收发接口经光纤与LB触发板的12路LC慢速收发光口通讯连接；第二陪试板卡11的前面板的经以太网接口和网关与监控主机1通讯连接。

其中，VGCB脉冲切换板远离第二背板20的一侧为前面板，VGCB脉冲切换板的前面板的一路Aurora光口通过光纤与ACB桥臂控制板通讯连接；另一路Aurora光口通过光纤与第一陪试板卡6通讯连接。

具体的，第一背板14和第二背板20采用FPGA+PowerPC架构，其中第一背板14和第二背板20的通讯均经FPGA进行选择性收发，FPGA通讯功能模式的选择由监视主机通过交换机、PowerPC下发；这样就可以通过监控主机中的设置命令来改变FPGA收发的管脚，达到改变背板通讯中LVDS通讯接口的通道的目的。这样设计的原因在于，不同的ACB板(ACB1-6)和不同的LB板(LB1-13)用于和其他板卡通讯的LVDS通讯通道是不一样的，举例来说检测ACB1的时候，需要设置为现场阀控机箱一致的通讯通道，这样才能实现不改变被测板卡程序的情况下实现板卡软硬件全面测试的目标。

其中根据图3所示，第一背板14上所设置的槽位依次为第一槽位15、第二槽位16、第三槽位17、第四槽位18和第五槽位19，所述第一陪试板卡6、ACB桥臂控制板7、CPU主处理器板8、AFB辅助功能板9和IO跳闸出口板沿着第一槽位15、第二槽位16、第三槽位17、第四槽位18和第五槽位19依次插入。

根据图4所示，第二背板20上所设置的槽位依次为第六槽位21、第七槽位22和第八槽位23；第二陪试板卡11、LB触发板12和VGCB脉冲切换板13沿着第六槽位21、第七槽位22和第八槽位23依次插入。

本发明中第一陪试板卡6硬件上至少具备背板的6路LVDS通讯通道、前面板的4路ST光发射口、2路ST光接收口、2路Aurora高速光口和1路数字量输入接口，通过光纤、电缆等的连接可实现与CPU板、ACB板、IO板的通讯建立和测试；第二陪试板卡11硬件上至少具备背板的14路LVDS通讯通道、前面板的12路LC低速光口、1路Aurora高速光口，通过光纤的连接功能上可实现与VGCB板、LB板的通讯建立和测试；

本发明还提供了一种柔直阀控板卡现场测试方法，基于上述所述的一种柔直阀控板卡现场测试装置，包括如下步骤：

步骤1，启动测试装置，确认所有板卡接线正确，被测板卡无异常时，监控主机1显示界面没有故障信息上报；

步骤2，当被测板卡存在异常时，确认被测板卡的类型和编号，并断掉被测板卡对应的接线，根据被测板卡的类型和编号在测试机箱3的第一板卡测试集成单元4和第二板卡测试集成单元5内找到对应板卡并替换，替换后再次恢复接线；

步骤3，通过监控主机1设置被测板卡的测试实验，并给被测板卡对应的背板发送执行命令；

步骤4，开始测试，当测试结果显示异常时，返回重新执行步骤2，反之测试结束。

综上所述，本发明提供了一种柔直阀控板卡现场测试装置及测试方法，通过在测试机箱内设置第一板卡测试集成单元、第二板卡测试集成单元、第一背板和第二背板；第一板卡测试集成单元插入第一背板内的槽位中经网络交换机与监控主机通讯连接；第二板卡测试集成单元插入第二背板内的槽位中经网络交换机与监控主机通讯连接，在阀控的其他板卡形成的试验环境，可通过测试机箱中的第一板卡测试集成单元和第二板卡测试集成单元可对应通过第一背板和第二背板经网络交换机与监控主机通讯连接，并通过监控主机对第一板卡测试集成单元和第二板卡测试集成单元中的被测板卡进行检测，可以在无需改变备件板卡程序以及阀控的其他板卡形成的试验环境的情况下，快速检测单个备件板卡的健康状态，并遴选出可用的备件板卡，缩短换流站抢修时间。

同时需要测试的阀控板卡可以直接替换测试机箱中对应的同类型板卡后进行测试，无需更改待测试板卡中已经烧写的现场程序，可以确保板卡内程序版本正确，同时可以在阀控的其他板卡形成的试验环境对单个板卡进行检测，大大提高了换流站抢修效率。

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 (10)

1.一种柔直阀控板卡现场测试装置，其特征在于，包括监控主机(1)、网络交换机(2)和测试机箱(3)；所述测试机箱(3)内设有第一板卡测试集成单元(4)、第二板卡测试集成单元(5)、第一背板(14)和第二背板(20)；所述第一板卡测试集成单元(4)插入第一背板(14)内的槽位中经网络交换机(2)与监控主机(1)通讯连接；所述第二板卡测试集成单元(5)插入第二背板(20)内的槽位中经网络交换机(2)与监控主机(1)通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种柔直阀控板卡现场测试装置，其特征在于，所述第一板卡测试集成单元(4)包括依次并排的第一陪试板卡(6)、ACB桥臂控制板(7)、CPU主处理器板(8)、AFB辅助功能板(9)和IO跳闸出口板；所述第一陪试板卡(6)、ACB桥臂控制板(7)、CPU主处理器板(8)、AFB辅助功能板(9)和IO跳闸出口板依次插入第一背板(14)的槽位中。

3.根据权利要求2所述的一种柔直阀控板卡现场测试装置，其特征在于，所述第一陪试板卡(6)通过第一背板(14)与CPU主处理器板(8)通讯连接；ACB桥臂控制板(7)通过第一背板(14)与CPU主处理器板(8)通讯连接；AFB辅助功能板(9)通过第一背板(14)与CPU主处理器板(8)通讯连接；IO跳闸出口板通过第一背板(14)与CPU主处理器板(8)通讯连接。

4.根据权利要求2所述的一种柔直阀控板卡现场测试装置，其特征在于，所述第一陪试板卡(6)远离第一背板(14)的一侧为前面板，第一陪试板卡(6)通过前面板的两路光发射口和接收口与CPU主处理器板(8)通讯连接；第一陪试板卡(6)通过前面板的两路Aurora光口与ACB桥臂控制板(7)通讯连接，第一陪试板卡(6)通过前面板的两路光发射口与AFB辅助功能板(9)通讯连接，第一陪试板卡(6)通过前面板的(1)路数字量输入接口与IO跳闸出口板通讯连接，第一陪试板卡(6)通过前面板的太网接口和网管与监控主机(1)通讯连接。

5.根据权利要求1所述的一种柔直阀控板卡现场测试装置，其特征在于，所述第二板卡测试集成单元(5)包括依次排列的第二陪试板卡(11)、LB触发板(12)和VGCB脉冲切换板(13)；所述第二陪试板卡(11)、LB触发板(12)和VGCB脉冲切换板(13)依次插入第二背板(20)的槽位内。

6.根据权利要求5所述的一种柔直阀控板卡现场测试装置，其特征在于，所述第二陪试板卡(11)通过第二背板(20)与VGCB脉冲切换板通讯连接；LB触发板通过第二背板(20)与VGCB脉冲切换板通讯连接。

7.根据权利要求5所述的一种柔直阀控板卡现场测试装置，其特征在于，所述第二陪试板卡(11)远离第二背板(20)的一侧为前面板，第二陪试板卡(11)的前面板的(12)路LC慢速光收发接口经光纤与LB触发板的(12)路LC慢速收发光口通讯连接；第二陪试板卡(11)的前面板的经以太网接口和网关与监控主机(1)通讯连接。

8.根据权利要求5所述的一种柔直阀控板卡现场测试装置，其特征在于，所述VGCB脉冲切换板远离第二背板(20)的一侧为前面板，VGCB脉冲切换板的前面板的一路Aurora光口通过光纤与ACB桥臂控制板通讯连接；另一路Aurora光口通过光纤与第一陪试板卡(6)通讯连接。

9.根据权利要求1所述的一种柔直阀控板卡现场测试装置，其特征在于，所述第一背板(14)和第二背板(20)采用FPGA+PowerPC架构，其中第一背板(14)和第二背板(20)的通讯均经FPGA进行收发。

10.一种柔直阀控板卡现场测试方法，基于权利要求1-9任一项所述的一种柔直阀控板卡现场测试装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，启动测试装置，确认所有板卡接线正确，被测板卡无异常时，监控主机(1)显示界面没有故障信息上报；

步骤(2)，当被测板卡存在异常时，确认被测板卡的类型和编号，并断掉被测板卡对应的接线，根据被测板卡的类型和编号在测试机箱(3)的第一板卡测试集成单元(4)和第二板卡测试集成单元(5)内找到对应板卡并替换，替换后再次恢复接线；

步骤(3)，通过监控主机(1)设置被测板卡的测试实验，并给被测板卡对应的背板发送执行命令；

步骤4，开始测试，当测试结果显示异常时，返回重新执行步骤2，反之测试结束。

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