專利名稱：一種高壓直流輸電閥控設備試驗系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種高壓直流輸電閥控設備試驗系統及方法。
背景技術：
高壓直流輸電(High Voltage Direction Current,HVDC)主要作用是將三相交流電通過換流站整流變成直流電，然后通過直流輸電線路送往另一個換流站逆變成三相交流電的輸電方式。高壓直流輸電由于自身的結構及性能，具備經濟性、互聯性、控制性等特點，在現代化中國電網中得到了廣泛的應用。
換流裝置是高壓直流輸電工程中最重要的裝置，目前應用最多的是以晶閘管為核心電力電子器件構成的12個橋臂的換流裝置，又稱換流閥。閥控設備(以下簡稱VCE)是換流閥控制和監視的基本工作單元，同時還是閥和控制保護系統之間的連接設備。
近年來，隨著高壓直流輸電在中國的高速發展，國內電力裝備制造商已經擁有完全自主知識產權的高壓直流輸電換流閥和閥控設備(VCE)，并在葛南工程、錦蘇工程中已經得到應用。就現狀而言，VCE的試驗能力還比較薄弱，還是以第三方的聯調試驗為主，這種試驗系統集成度大、針對性不強，很難滿足VCE的專項針對性試驗的需求。
實際在高壓直流輸電閥控設備領域，對閥控的功能、性能的要求非常高，特別是對閥控的可靠性要求尤為突出，而現在的試驗能力做不到對VCE進行全方位、針對性的試驗。本發明專利開創了一種結構簡單、功能全面的試驗方法，提供了一種試驗系統建設方案，不但能模擬VCE現場運行環境，還能靈活配置多種異常狀況，全面滿足了 VCE專項針對性試驗需求，為VCE系統研發和改進提供了強有力的支撐，具備很強的實用性。發明內容
本發明的目的是提供一種高壓直流輸電閥控設備試驗系統及試驗方法，用以解決現有VCE試驗系統集成度大、針對性不強的問題。
為實現上述目的，本發明的系統方案是:一種高壓直流輸電閥控設備試驗系統，包括具有互鎖邏輯的主、備控制信號模擬裝置，一個晶閘管級模擬裝置，主、備信號監視裝置和主、備監控后臺，所述主、備控制信號模擬裝置分別通過接口設備用于連接被測主、備閥控設備的信號輸入端口，所述晶閘管級模擬裝置用于連接所述被測主、備閥控設備的信號輸出端口，所述主、備監控后臺分別通過CAN總線用于與所述被測主、備閥控設備通訊連接，所述主、備信號監視裝置分別通過探頭用于連接所述被測主、備閥控設備的信號測量接口，并分別連接所述晶閘管級模擬裝置的信號輸出端口。
所述主、備控制信號模擬裝置包括信號處理單元、開關控制單元和信號輸出單元，所述信號處理單元用于通過開關控制單元的信號選擇將控制信號輸出到所述信號輸出單元，所述信號輸出單元用于將所述控制信號分別輸出到主、備閥控設備。
所述晶閘管級模擬裝置包括開關控制單元、信號處理單元和信號輸出單元，所述開關控制單元用于接收所述主、備閥控設備輸出的控制信號并經過信號處理單元輸送到所述信號輸出單元，所述信號輸出單元用于輸出晶閘管回檢信號給所述主、備閥控設備。所述接口設備為光纖接口。本發明的方法方案是:一種高壓直流輸電閥控設備試驗方法，包括如下步驟:(I)根據試驗項目，調節主、備控制信號模擬裝置，使其輸出試驗所需的控制信號和觸發使能信號；(2)主、備閥控設備分別接收步驟(I)中主、備控制信號模擬裝置輸出的控制信號和觸發使能信號，并進入相應試驗運行工況；(3)調節晶閘管級模擬裝置，使其輸出主、備閥控設備所需的晶閘管回檢信號，并由主、備閥控設備分別發送到主、備監控后臺；(4)通過主、備信號監視裝置實時讀取主、備閥控設備輸出的信號波形，并由主、備監控后臺實時顯示相應試驗項目的運行狀態，并對故障事件發出故障報警信號。本發明達到的有益效果:本發明試驗系統中，包括主控制信號模擬裝置和備用信號模擬裝置，通過主控制信號模擬裝置和備用控制信號模擬裝置的主備互鎖邏輯，模擬閥控設備的真實運行狀況下以一個為主，一個處于熱備用狀態的工作狀態，同時對主備互鎖邏輯提供的兩路獨立的控制信號采用互鎖邏輯，可以模擬兩個閥控設備真實運行狀況下無擾切換的情況，因此能模擬VCE現場運行環境，全面滿足了 VCE專項針對性試驗需求。
圖1是本發明試驗系統結構圖；圖2是本發明控制信號模擬裝置結構圖；圖3是本發明晶閘管級模擬裝置結構圖；圖4是本發明的信號時序圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。本發明可進行專項試驗項目包括:預檢運行模式試驗、換相運行模式試驗、EOC輸出信號試驗、du/dt保護試驗、狀態檢測試驗、VCE_READY試驗、晶閘管回檢試驗、保護觸發試驗、低電壓試驗、旁通試驗、通道檢測試驗、通訊試驗、主備切換試驗、電源故障試驗、系統校時試驗、報警試驗、跳閘試驗、漏水檢測試驗等。本發明試驗系統實施例:如圖1所示，本發明試驗系統由主控制信號模擬裝置1、備用控制信號模擬裝置I1、主接口設備1、備用接口設備I1、主閥控設備1、備用閥控設備I1、晶閘管級模擬裝置、主監控后臺1、備用監控后臺I1、主信號監視裝置I和備用信號監視裝置II組成。本實施例中，主控制信號模擬裝置和備用控制信號模擬裝置分別通過主接口設備和備用接口設備連接主閥控設備、備用閥控設備，主閥控設備和備用閥控設備分別通過光纖連接到晶閘管級模擬裝置，主接口設備和備用接口設備的接口類型為光纖接口，主信號監視裝置和備用信號監視裝置分別通過探頭連接主閥控設備和備用閥控設備的信號測試接口，并分別連接晶閘管模擬裝置的信號輸出端口，主監控設備和備用監控設備分別通過CAN總線與主閥控設備和備用閥控設備通訊連接。
本發明主閥控設備和備用閥控設備包括晶閘管監控單元和控制單元，用于輸出控制信號給晶閘管級模擬裝置和接收晶閘管級模擬裝置輸出的回檢信號。如圖2所示，本發明的控制信號模擬裝置包括開關控制單元、信號處理單元和信號輸出單元，用于輸出閥控設備所需的控制信號，該控制信號模擬裝置的每一路輸出信號都能通過開關單元獨立投切，能更好地驗證閥控設備在各種不同工況和異常情況下的表現。如圖3所示，本發明的晶閘管級模擬裝置，包括開關控制單元、信號處理單元和信號輸出單元，用于輸出閥控設備所需的晶閘管級回檢信號，該晶閘管級模擬裝置可以通過開關控制單元中開關組合，形成不同工況下的回檢信號，并通過光纖發送至閥控設備對應的晶閘管級通道。本發明的晶閘管級模擬裝置具備擴展功能，可根據需要擴展出多路輸出，可以將一路輸出信號引至擴展裝置，該擴展裝置可以將該路信號復制成多路輸出，以滿足試驗需求。本發明采用一種后臺監控軟件,采用的Modbus/Profibus等通訊協議開發,通過RS485接口連接至VCE通訊接口，可實時監視閥控設備產生的事件信息。本發明的試驗系統由主控制信號模擬裝置和備用控制信號模擬裝置分別通過光纖輸出光信號到主接口設備和備用接口設備，主接口設備和備用接口設備分別通過光纖給主閥控設備和備用閥控設備提供控制信號和觸發使能信號，主控制信號模擬裝置和備用控制信號模擬裝置具有主備互鎖邏輯，這樣可以保證主閥控設備、備用閥控設備和實際運行一樣，只以主閥控設備為主，備用閥控設備處于熱備用狀態，通過該試驗系統可以模擬兩個閥控設備主備無擾切換的試驗需求。另外，主備互鎖可以手動投切，這樣可以模擬兩個閥控設備主動信號丟失和主動信號重疊的試驗需求。主備互鎖邏輯通過控制信號模擬裝置軟件實現，主備互鎖提供獨立的兩路光信號輸出，軟件中對這兩路信號采用互斥邏輯，保證兩個閥控設備無擾切換。 本發明的試驗方法實施例:本發明試驗方法具體包括以下步驟:( I)根據試驗項目，調節控制信號模擬裝置，使其輸出試驗所需的控制信號和觸發使能信號；( 2 )閥控設備接收步驟(I)中控制信號模擬裝置輸出的控制信號和觸發使能信號，并進入相應試驗運行工況；(3)調節晶閘管級模擬裝置，使其輸出試驗所需的晶閘管回檢信號，閥控設備根據接收到的回檢信號，監視晶閘管模擬裝置運行狀況，并發送到監控后臺，同時通過信號監視裝置查看閥控設備控制信號波形和晶閘管回檢信號波形；(4)監控后臺根據接收到的閥控設備輸出的控制信號和晶閘管模擬裝置輸出的回檢信號顯示試驗項目的狀態，并對故障事件進行顯示，并發出故障報警信號。本發明換相運行模式下的晶閘管跳閘試驗過程:操作主控制信號模擬裝置1:投12路觸發使能信號，投斷路器閉合信號，投換流器解鎖信號，投系統主動信號。主閥控設備I如正確接收上述信號，則主閥控設備I進入主動換相模式運行，主監控后臺I事件顯示“VCE系統I主動，換相運行模式產生”；操作備用控制信號模擬裝置I1:投12路觸發使能信號，投斷路器閉合信號，投換流器解鎖信號，投系統備動信號。VCE系統II如正確接收上述信號，則備用閥控設備II進入備動換相模式運行，備用監控后臺II事件顯示“VCE系統II備動，換相運行模式產生”；信號監視裝置可以查看到主閥控設備I在每一路觸發使能信號上升沿時向晶閘管級模擬裝置發送觸發脈沖，如圖4 ；操作晶閘管級模擬裝置:投晶閘管回檢信號，并擴展出3路輸出發送至同一單閥。主閥控設備I產生報警和跳閘信號，備用閥控設備II產生報警信號。主監控后臺I事件顯示“晶閘管I故障產生，晶閘管2故障產生，晶閘管3故障產生，晶閘管無冗余一跳閘產生”，備用監控后臺II事件顯示“晶閘管I故障產生，晶閘管2故障產生，晶閘管3故障產生”。
權利要求
1.一種高壓直流輸電閥控設備試驗系統，其特征在于，包括具有互鎖邏輯的主、備控制信號模擬裝置，一個晶閘管級模擬裝置，主、備信號監視裝置和主、備監控后臺，所述主、備控制信號模擬裝置分別通過接口設備用于連接被測主、備閥控設備的信號輸入端口，所述晶閘管級模擬裝置用于連接所述被測主、備閥控設備的信號輸出端口，所述主、備監控后臺分別通過CAN總線用于與所述被測主、備閥控設備通訊連接，所述主、備信號監視裝置分別通過探頭用于連接所述被測主、備閥控設備的信號測量接口，并分別連接所述晶閘管級模擬裝置的信號輸出端口。
2.根據權利要求1所述的高壓直流輸電閥控設備試驗系統，其特征在于，所述主、備控制信號模擬裝置包括信號處理單元、開關控制單元和信號輸出單元，所述信號處理單元用于通過開關控制單元的信號選擇將控制信號輸出到所述信號輸出單元，所述信號輸出單元用于將所述控制信號分別輸出到主、備閥控設備。
3.根據權利要求1所述的高壓直流輸電閥控設備試驗系統，其特征在于，所述晶閘管級模擬裝置包括開關控制單元、信號處理單元和信號輸出單元，所述開關控制單元用于接收所述主、備閥控設備輸出的控制信號并經過信號處理單元輸送到所述信號輸出單元，所述信號輸出單元用于輸出晶閘管回檢信號給所述主、備閥控設備。
4.根據權利要求1所述的高壓直流輸電閥控設備試驗系統，其特征在于，所述接口設備為光纖接口。
5.一種如權利要求1所述高壓直流輸電閥控設備試驗系統的試驗方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)根據試驗項目，調節主、備控制信號模擬裝置，使其輸出試驗所需的控制信號和觸發使能信號； (2)主、備閥控設備分別接收步驟(I)中主、備控制信號模擬裝置輸出的控制信號和觸發使能信號，并進入相應試驗運行工況； (3)調節晶閘管級模擬裝置，使其輸出主、備閥控設備所需的晶閘管回檢信號，并由主、備閥控設備分別發送到主、備監控后臺； (4)通過主、備信號監視裝置實時讀取主、備閥控設備輸出的信號波形，并由主、備監控后臺實時顯示相應試驗項目的運行狀態，并對故障事件發出故障報警信號。
全文摘要
本發明涉及一種高壓直流輸電閥控設備試驗系統及方法，該實驗系統包括具有互鎖邏輯的主、備控制信號模擬裝置，一個晶閘管級模擬裝置，主、備信號監視裝置和主、備監控后臺，主、備控制信號模擬裝置分別通過光纖接口用于連接主、備閥控設備的信號輸入端口，晶閘管級模擬裝置用于連接主、備閥控設備的信號輸出端口，主、備監控后臺分別通過CAN總線用于與主、備閥控設備通訊連接，主、備信號監視裝置分別通過探頭用于連接主、備閥控設備的信號測量接口，并分別連接晶閘管級模擬裝置的信號輸出端口。解決了現有試驗系統集成度大、針對性不強的問題。
文檔編號G01R31/00GK103197176SQ201310089218
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月19日 優先權日2013年3月19日
發明者姚為正, 張建, 胡亮, 胡四全, 董朝陽, 孟學磊, 祈招 申請人:許繼集團有限公司