一种配网直流断路器多参量智能化运维检测装置的制作方法

本发明涉及电网运维装置领域，更具体地，涉及一种配网直流断路器多参量智能化运维检测装置。

背景技术：

随着能源战略结构的不断调整和完善，多端柔性直流输电逐渐成为解决新能源并网的重要技术手段。直流断路器作为多端柔性直流输电系统中的保护元件，其工作可靠性与稳定性异常重要。直流断路器运维检修，作为直流断路器工作可靠性与稳定性的监督和管理环节，其重要性和重大意义不言而喻。

混合式、机械式配网直流断路器是目前的市场主流产品，通常有三条支路并联组成，通流支路、转移支路和耗能支路。通流支路一般由机械开关构成，转移支路由电子开关单元和换流单元串联组成，换流单元的作用是将短路电流从通流支路转移到转移支路，电子开关单元再将短路电流从转移支路转移到耗能支路，从而完成开断。

目前配网直流断路器包括高压直流断路器在内，其应用均处于起步阶段，缺乏相应的运维检修经验。国内外科研机构以及制造企业目前关注的重点还在于设计制造阶段，对运维工作的关键点以及瓶颈着眼较少，因此急需运维部门对配网用直流断路器运维技术进行深入研究，并研制关键设备，建立运维检修标准，来支撑、引导、规范日常的运维检修工作。就国网目前现有高压柔直工程如舟山、南澳等实施经验来看，直流断路器的整机及组成部件，包括快速机械开关、主支路电力电子阀组(如有)、控制保护系统和水冷系统(如有)等,都是运维检修的重点对象。但对于高压柔直工程用直流断路器，由于其尺寸巨大，组件众多，正常的运维检修工作十分困难。目前技术手段中并没有形成统一的配网用直流断路器现场运维检修规范，也没有成熟可靠的运维检修设备。

中国专利cn111463761a公开了一种多端柔性直流系统的直流故障保护与控制方法；其在多端柔性直流系统中各条直流线路两端装设快速直流开关；检测直流线路两端换流站的对地电压及直流线路电流；根据预设电压判据和电流判据，判断直流线路是否发生单极接地或双极短路故障。但是其并不能对高压柔直工程用直流断路器进行全方面的运维测试，运维检修工作十分困难；并且需要柔直系统配合。

技术实现要素：

本发明为克服上述背景技术所述的不能对高压柔直工程用直流断路器进行全方面的运维测试，运维检修工作十分困难的问题，提供一种配网直流断路器多参量智能化运维检测装置。本发明能够对配网直流断路器进行设备停电检测，离线检测；对高压柔直工程用直流断路器进行全方面的运维测试。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种配网直流断路器多参量智能化运维检测装置，包括电源模块以及分别与所述电源模块独立连接的：

快速开关检测模块，用于检测机械开关机械特性及回路电阻；

控制器检测模块，用于检测控制器以及各驱动板卡控制时序；

换流单元检测模块，用于检测换流单元的放电电流和放电电压；

固态开关检测模块，用于检测电力电子阀组驱动电平和驱动电压；

信号处理模块，分别与所述快速开关检测模块、控制器检测模块、换流单元检测模块和固态开关检测模块独立连接，用于采集所述快速开关检测模块、控制器检测模块、换流单元检测模块和固态开关检测模块发出的检测信号并对采集到的检测信号分别进行处理和显示。

进一步的，所述信号处理模块包括依次连接的采集单元、处理单元和显示单元，所述采集单元分别与所述快速开关检测模块、控制器检测模块、换流单元检测模块和电力电子阀检测模块独立连接。

进一步的，所述快速开关检测模块包括电流源以及分别与所述采集单元独立连接的位移传感器、第一电流传感器、第一电压传感器和检测电阻；所述电流源与所述检测电阻连接。

进一步的，所述控制器检测模块包括光纤脉冲收发模块和光电转换板卡，所述光电转换板卡包括信号输入口和信号输出口，所述光纤脉冲收发模块与所述信号输入口连接，所述信号输出口与所述采集单元连接。

进一步的，所述换流单元检测模块包括分别与所述采集单元独立连接的第二电流传感器和第二电压传感器。

进一步的，所述固态开关检测模块包括第三电流传感器和第三电压传感器。

进一步的，所述处理单元包括：

人机接口，与所述采集单元连接，用于根据配网直流短路器测试需求选择对应的拓扑类型和测试模块；

处理终端，一端与所述人机接口连接、另一端与所述显示单元连接，用于根据所述人机接口选择的拓扑类型和测量对象，配置对应的数据库参数，并根据测试结果与数据库预存的标注值进行比较，生成处理结果。

进一步的，所述显示单元为手机、平板电脑或电脑。

优选的，所述电源模块为可充电电源。

进一步的，所述电源模块为15v、24v或220v电源。

与现有技术相比，有益效果是：

1.本发明通过配置相应的快速开关检测模块、控制器检测模块、换流单元检测模块和固态开关检测模块；能够对配网直流断路器进行停电检测或离线检测，方便对配网直流断路器进行运维，在检测时，对配网直流断路器的机械开关机械特性、回路电阻、控制器的控制时序、换流组件、电力电子阀组的各种参数进行实时的检测并实时反馈并处理，为运维人员提供切实有效的工作引导和辅助判断功能。

2.本发明还提出了机械开关机械特性测试绝缘建立时间和开距，能够关注绝缘建立时间和开距、触头状况，测试更加全面。

附图说明

图1是本发明的框架结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1所示，为一种配网直流断路器多参量智能化运维检测装置，包括电源模块(图中未画出)以及分别与电源模块独立连接的：

快速开关检测模块，用于检测机械开关机械特性及回路电阻；

控制器检测模块，用于检测控制器以及各驱动板卡控制时序；

换流单元检测模块，用于检测换流单元的放电电流和放电电压；

固态开关检测模块，用于检测电力电子阀组驱动电平和驱动电压；

信号处理模块，分别与快速开关检测模块、控制器检测模块、换流单元检测模块和固态开关检测模块独立连接，用于采集快速开关检测模块、控制器检测模块、换流单元检测模块和固态开关检测模块发出的检测信号并对采集到的检测信号分别进行处理和显示。

其中，电源模块可以是15v、24v或者220v可充电电源；可以是直流，也可以是交流，根据实际需要进行选择使用。

本实施例中，信号处理模块包括依次连接的采集单元、处理单元和显示单元，采集单元分别与快速开关检测模块、控制器检测模块、换流单元检测模块和电力电子阀检测模块独立连接。

信号处理模块中，采集单元用于将主体功能模块采集的模拟量和数字量收集后进行滤波、采样频率处理和有效值处理，然后将数据上传给处理单元；处理单元可以认为是一个上位机，其包括：人机接口，与采集单元连接，用于根据配网直流短路器测试需求选择对应的拓扑类型和测试模块；并将测量结果以数据、表格以及曲线的形式显出出来。

处理终端，一端与人机接口连接、另一端与显示单元连接，用于根据人机接口选择的拓扑类型和测量对象，配置对应的数据库参数，并根据测试结果与数据库预存的标注值进行比较，生成处理结果；然后给出结果评价和指导性建议，并给出测试报告。

显示单元一般为电脑；也可以是手机、平板电脑等智能终端。

快速开关检测模块包括电流源以及分别与采集单元独立连接的位移传感器、第一电流传感器、第一电压传感器和检测电阻；电流源与检测电阻连接。其中，位移传感器用于测量机械开关本体运动位移曲线，电流传感器用于测量机械开关斥力机构斥力线圈驱动电流，电压传感器用于测量机械开关斥力机构储能电容电压。电流源和高精度检测电阻采用大功率开关电源技术和电子线路，用于检测机械开关回路电阻。电源模块将程控电源不同电压配置至以上各个测量单元。位移传感器测量的位移曲线、电压传感器测量的驱动电压和电流传感器测得的驱动电流通过采集单元采集上传给处理单元后，由处理单元解析出机械开关机械特性(包括快速机械开关行程、超程、分合闸速度、分合闸时间、分合闸弹跳、绝缘建立时间、绝缘建立开距等运动信息)，并经过显示单元显示，方便运维人员对机械开关机械特性状况进行辅助判断。电流源和高精度检测电阻结合检测的回路电阻通过通过采集单元上传给处理单元后由处理单元解析出快速机械开关通流信息并通过显示单元显示，进而运维人员可以对机械开关触头接触情况及烧蚀、磨损状况进行辅助判断。

控制器检测模块包括光纤脉冲收发模块和光电转换板卡，光电转换板卡包括信号输入口和信号输出口，光纤脉冲收发模块与信号输入口连接，信号输出口与采集单元连接。其中，光纤脉冲收发模块用于给直流断路器控制器下发动作命令，并接收控制器的动作触发信号；光电转换板卡用于将光纤脉冲收发模块接收到的动作触发光信号转换成为电信号，并将该电信号传输给采集单元。之后进入到信号处理模块中进行处理。

换流单元检测模块包括分别与采集单元独立连接的第二电流传感器和第二电压传感器。其中，第二电压传感器用于测量换流单元储能电容电压、第二电流传感器用于测量换流单元的放电电流。第二电压传感器、第二电流传感器测得的换流单元电压信号和电流信号，通过采集单元上传给处理单元后，由处理单元解析出换流单元换流信息，对换流单元换流能力工作状况进行辅助判断。

固态开关检测模块包括第三电流传感器和第三电压传感器。其中，第三电压传感器用于测量固态开关驱动电源电压，第三电流传感器用于测量固态开关驱动电源电流。第三电压传感器、第三电流传感器测得的固态开关电压信号和电流信号，通过信号采集单元上传给处理单元后，由处理单元解析出固态开关驱动信息，对固态开关工作状况进行辅助判断。

本实施例通过配置相应的快速开关检测模块、控制器检测模块、换流单元检测模块和固态开关检测模块；能够对配网直流断路器进行停电检测或离线检测，方便对配网直流断路器进行运维，在检测时，对配网直流断路器的机械开关机械特性、回路电阻、控制器的控制时序、换流组件、电力电子阀组的各种参数进行实时的检测并实时反馈并处理，为运维人员提供切实有效的工作引导和辅助判断功能。并且本实施例提出了机械特性测试绝缘建立时间和开距，能够关注绝缘建立时间和开距、触头状况；测试更加全面。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。