测试柔性直流输电阀控设备的系统及方法
【专利摘要】本发明涉及测试柔性直流输电阀控设备的系统及方法，系统包括柔性直流阀控系统、RT-LAB实时仿真平台和RT-LAB接口机箱，柔性直流阀控系统包括换流阀控制单元及其控制连接的六个桥臂的控制单元，各桥臂的控制单元还连接有对应桥臂子模块接口单元，选取六个桥臂中的一个桥臂作为子模块测试桥臂，该子模块测试桥臂的子模块接口单元通过RT-LAB接口机箱-A与RT-LAB实时仿真平台相连，六个桥臂中的其余五个桥臂的控制单元分别通过RT-LAB接口机箱-B与RT-LAB实时仿真平台相连；本发明既可以完整的测试阀控设备的每个功能，也解决了每一路子模块都单独接入时，系统接线工作量太大的问题。
【专利说明】测试柔性直流输电阀控设备的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力设备测试【技术领域】，涉及一种采用RT-LAB实时仿真系统测试柔性直流输电阀控设备的系统及方法。
【背景技术】
[0002]柔性直流输电是以全控型电力电子器件、电压源换流器和新型调制技术为突出标志的新一代直流输电技术，适用于可再生能源发电并网、孤岛和城市供电等方面，特别适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域。柔性直流输电是构建智能化电网的重要装备，对于坚强智能电网的建设和电网的经济、安全、可靠运行，有着显著的促进作用。
[0003]换流阀是柔性直流输电系统中负责能量转换的核心一次设备，柔性直流输电换流阀由很多子模块串联组成。±200kV柔性直流输电系统中每桥臂串联的子模块个数约为270个，土 320kV及以上电压等级的柔性直流输电系统每桥臂串联的子模块数量更加庞大。
[0004]阀制设备是换流站的核心设备，按照上层控制保护系统的控制指令直接控制和监视高压的换流阀，提供地电位和高压的换流阀之间的绝缘，是换流阀和其它控制及保护系统的连接设备，阀控系统连接图如图1所示。
[0005]RT-LAB是由加拿大Opal-RTTechnologies推出的一套工业级的系统仿真平台。通过RT-LAB，工程师可以直接将动态系统数学模型应用于实时仿真、控制、测试以及其它相关领域。RT-LAB是一个分布式实时平台，它能够在很短的时间内、以很低的花费，通过对进行工程仿真或者是对实物在回路的实时系统建立动态模型，使得工程系统的设计过程变的更加简单。它的可测量性使得开发者能够把计算机使用到任何需要的地方；充分的灵活性使得它能够应用于最复杂的仿真和控制问题，而不论是应用于实时硬件在回路还是快速模型控制和测试中。
[0006]阀控设备的运行情况直接关系到换流站的安全运行，因此对阀控设备的可靠性要求非常高。在对阀控设备进行测试验证时，由于每个桥臂换流阀子模块多达几百个，如果把庞大的换流阀每个子模块按照工程实际情况都接入阀控设备，工作量非常大，换流阀上电运行的条件也难以满足。
[0007]现有的采用RT-LAB实时仿真平台测试柔性直流输电阀控设备的系统包括柔性直流阀控系统和RT-LAB实时仿真平台，柔性直流阀控系统包括换流阀控制单元，该换流阀控制单元控制连接六个桥臂的控制单元，各桥臂的控制单元还连接有对应桥臂子模块接口单元，RT-LAB实时仿真平台模拟换流阀中各桥臂对应子模块的功能，第一种测试系统是各桥臂子模块接口单元通过RT-LAB接口机箱-A与RT-LAB实时仿真平台连接，RT-LAB接口机箱-A具有协议转换及通道扩展的功能，各桥臂子模块接口单元与对应的RT-LAB接口机箱-A需要通过η根光纤连接，η为单桥臂子模块总数，那么对所有桥臂子模块单元进行测试的话，需要将六个桥臂的各桥臂子模块接口单元分别与对应的RT-LAB接口机箱-A需要通过η根光纤连接，若是各桥臂中子模块数量较少，那么这种方式是可以实现所有测试要求，但是，若是每个桥臂都有成百上千的子模块，则各桥臂子模块接口单元与对应的RT-LAB接口机箱-A的接线工作量非常大，且容易出错、效率低，实际根本无法实现准确测试。这就相应而出了第二种测试系统，当每个桥臂的子模块很多时，将六个桥臂的控制单元通过RT-LAB接口机箱-B与RT-LAB实时仿真平台连接，仅需将六个桥臂的控制单元与对应的RT-LAB接口机箱-B采用一根光纤连接，RT-LAB接口机箱-B具有协议转换的功能，这种方式解决了接线工作量大的问题，但是不能对各桥臂子模块接口单元进行测试，无法完整的测试阀控设备的每个功能，给出准确的测试结果。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种测试柔性直流输电阀控设备的系统及方法，以解决测试过程中子模块多导致的接线工作量的问题，同时实现对各桥臂子模块接口单元的测试。
[0009]为实现上述目的，本发明的测试柔性直流输电阀控设备的系统技术方案如下:包括柔性直流阀控系统、RT-LAB实时仿真平台、RT-LAB接口机箱-A和RT-LAB接口机箱-B，柔性直流阀控系统包括换流阀控制单元及其控制连接的六个桥臂的控制单元，各桥臂的控制单元还连接有对应桥臂子模块接口单元，选取六个桥臂中的一个桥臂作为子模块测试桥臂，该子模块测试桥臂的子模块接口单元通过RT-LAB接口机箱-A与RT-LAB实时仿真平台相连，六个桥臂中的其余五个桥臂的控制单元分别通过RT-LAB接口机箱-B与RT-LAB实时仿真平台相连。
[0010]进一步的，RT-LAB接口机箱-A、RT-LAB接口机箱-B与RT-LAB实时仿真平台分别通过光纤连接。
[0011]本发明的测试柔性直流输电阀控设备的方法包括如下步骤:
[0012](I)选取六个桥臂中的一个桥臂作为子模块测试桥臂；
[0013](2)将该模块测试桥臂的子模块接口单元与RT-LAB接口机箱-A通过η根光纤相连，将RT-LAB接口机箱-A与RT-LAB实时仿真平台相连；
[0014](3)将六个桥臂中的其余五个桥臂的控制单元分别通过RT-LAB接口机箱-B与RT-LAB实时仿真平台相连；
[0015](4)上电，进行子模块及控制单元的测试；
[0016](5)重复步骤(I) - (4)，直到所有六个桥臂中子模块测试完毕。
[0017]进一步的，子模块测试桥臂测试完成，需进行下一个桥臂的子模块接口单元测试时，步骤(2)中模块接口单元与RT-LAB接口机箱-A的连接，仅需将光纤与子模块接口单元的连接端进行重新连接。
[0018]进一步的，子模块测试桥臂测试完成，需进行下一个桥臂的子模块接口单元测试时，步骤(2)中将原子模块测试桥臂中通过η根光纤连接好的子模块接口单元和RT-LAB接口机箱-A直接接入新的子模块测试桥臂相应位置。
[0019]本发明的测试柔性直流输电阀控设备的系统及方法，采用RT-LAB实时仿真平台来模拟换流阀子模块的功能，测试时把阀控设备的I个桥臂采用RT-LAB接口机箱-A与RT-LAB平台连接，其余5个桥臂采用RT-LAB接口机箱-B接入RT-LAB平台，这样既可以完整的测试阀控设备的每个功能，也解决了每一路子模块都单独接入时，系统接线工作量太大的问题。采用RT-LAB接口机箱-A可以把每本桥臂每一路子模块接口都测试到，与实际工程应用情况相同；RT-LAB接口机箱-B不经过桥臂的子模块接口单元，直接连到桥臂控制单元，可以节省光纤接线的工作量，快速搭建阀控设备的测试平台。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是柔性直流输电阀控系统框图；
[0021]图2是测试系统实施例的系统框图；
[0022]图3是RT-LAB接口机箱-A连接图；
[0023]图4是RT-LAB接口机箱-B连接图。
【具体实施方式】
[0024]如图2所示，测试柔性直流输电阀控设备的系统技术包括柔性直流阀控系统、RT-LAB实时仿真平台、RT-LAB接口机箱-A和RT-LAB接口机箱-B，柔性直流阀控系统包括换流阀控制单元及其控制连接的六个桥臂的控制单元，各桥臂的控制单元还连接有对应桥臂子模块接口单元，选取六个桥臂中的一个桥臂作为子模块测试桥臂，该子模块测试桥臂的子模块接口单元通过RT-LAB接口机箱-A与RT-LAB实时仿真平台相连，六个桥臂中的其余五个桥臂的控制单元分别通过RT-LAB接口机箱-B与RT-LAB实时仿真平台相连。RT-LAB接口机箱-A、RT-LAB接口机箱-B与RT-LAB实时仿真平台分别通过光纤连接。
[0025]为保证阀控设备与RT-LAB平台的接口兼容，设计了 RT-LAB接口机箱。对于不同类型的阀控设备，只需要修改RT-LAB接口机箱的接口设计即可保证在不改变被测阀控设备的前提下接入RT-LAB平台。
[0026]两种RT-LAB接口机箱:RT-LAB接口机箱-A和RT-LAB接口机箱-B，如图3和图4所示。RT-LAB接口机箱-A的一端通过高速光纤接口连接RT-LAB平台，另一端把本桥臂的所有子模块都通过独立的光纤通道连接到本桥臂的子模块接口单元。采用RT-LAB接口机箱-A可以把每本桥臂每一路子模块接口都测试到，与实际工程应用情况相同。RT-LAB接口机箱-B的一端通过高速光纤接口连接RT-LAB平台，另一端通过高速光纤接口连接阀控设备的桥臂控制单元。RT-LAB接口机箱-B不经过桥臂的子模块接口单元，直接连到桥臂控制单元，可以节省光纤接线的工作量，快速搭建阀控设备的测试平台。
[0027]测试柔性直流输电阀控设备的系统采用RT-LAB实时仿真平台，RT-LAB可以模拟换流阀的各种工况以及子模块的各种故障，不需要庞大的换流阀就可以测试阀控设备的全部功能，可完成验证阀控设备对换流阀的控制、监视和保护功能。被测阀控系统的6个桥臂只有一个桥臂采用“ I对I”方式连接RT-LAB子模块。其余5个桥臂通过I组高速接口连接RT-LAB，解决了一对一连接时光纤数量过多工作量大的问题。既能验证阀控系统所有的控制功能，也可以验证单桥臂接入能力。使用接口装置实现阀控设备与RT-LAB之间的信号连接，可以保证被测阀控设备的接口形式不变，仅修改接口机箱的接口来实现不同类型的阀控设备与RT-LAB的连接。
[0028]测试柔性直流输电阀控设备的方法的步骤如下:
[0029](I)选取六个桥臂中的一个桥臂作为子模块测试桥臂；
[0030](2)将该模块测试桥臂的子模块接口单元与RT-LAB接口机箱-A通过η根光纤相连，将RT-LAB接口机箱-A与RT-LAB实时仿真平台相连；[0031](3)将六个桥臂中的其余五个桥臂的控制单元分别通过RT-LAB接口机箱-B与RT-LAB实时仿真平台相连；
[0032](4)上电，进行子模块及控制单元的测试；
[0033](5)重复步骤(I) - (4)，直到所有六个桥臂中子模块测试完毕。
[0034]子模块测试桥臂测试完成，需进行下一个桥臂的子模块接口单元测试时，步骤(2)中模块接口单元与RT-LAB接口机箱-A的连接，仅需将光纤与子模块接口单元的连接端进行重新连接。
[0035]子模块测试桥臂测试完成，需进行下一个桥臂的子模块接口单元测试时，步骤(2)中将原子模块测试桥臂中通过η根光纤连接好的子模块接口单元和RT-LAB接口机箱-A直接接入新的子模块测试桥臂相应位置。
[0036]RT-LAB平台上传给阀控设备的信息包括每个子模块的电压和状态、每个桥臂的电流等。阀控设备发送到RT-LAB的信息包括子模块的控制指令、换流站当前的运行状态等。其中子模块的控制指令包括:子模块的投入/切除、IGBT闭锁、晶闸管触发、旁路开关闭合等。换流站当前运行状态包括:软启、预检、解锁运行、闭锁停运等。通过在RT-LAB仿真模型中设定不同的子模块状态来模拟换流阀的各种工况，从而验证阀控设备在各种条件下对换流阀的监视、控制和保护功能是否正确；使换流站在不同运行状态下，从RT-LAB中判断接收到阀控下发的控制指令是否正确。
【权利要求】
1.测试柔性直流输电阀控设备的系统，包括柔性直流阀控系统、RT-LAB实时仿真平台、RT-LAB接口机箱-A和RT-LAB接口机箱-B，柔性直流阀控系统包括换流阀控制单元及其控制连接的六个桥臂的控制单元，各桥臂的控制单元还连接有对应桥臂子模块接口单元，其特征在于:选取六个桥臂中的一个桥臂作为子模块测试桥臂，该子模块测试桥臂的子模块接口单元通过RT-LAB接口机箱-A与RT-LAB实时仿真平台相连，六个桥臂中的其余五个桥臂的控制单元分别通过RT-LAB接口机箱-B与RT-LAB实时仿真平台相连。
2.根据权利要求1所述的测试柔性直流输电阀控设备的系统，其特征在于=RT-LAB接口机箱-A、RT-LAB接口机箱-B与RT-LAB实时仿真平台分别通过光纤连接。
3.测试柔性直流输电阀控设备的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: (1)选取六个桥臂中的一个桥臂作为子模块测试桥臂； (2)将该模块测试桥臂的子模块接口单元与RT-LAB接口机箱-A通过η根光纤相连，将RT-LAB接口机箱-A与RT-LAB实时仿真平台相连； (3)将六个桥臂中的其余五个桥臂的控制单元分别通过RT-LAB接口机箱-B与RT-LAB实时仿真平台相连； (4)上电，进行子模块及控制单元的测试； (5)重复步骤(I)- (4)，直到所有六个桥臂中子模块测试完毕。
4.根据权利要求3所述的测试柔性直流输电阀控设备的方法，其特征在于:子模块测试桥臂测试完成，需进行下一个桥臂的子模块接口单元测试时，步骤(2)中模块接口单元与RT-LAB接口机箱-A的连接，仅需将光纤与子模块接口单元的连接端进行重新连接。
5.根据权利要求3所述的测试柔性直流输电阀控设备的方法，其特征在于:子模块测试桥臂测试完成，需进行下一个桥臂的子模块接口单元测试时，步骤(2)中将原子模块测试桥臂中通过η根光纤连接好的子模块接口单元和RT-LAB接口机箱-A直接接入新的子模块测试桥臂相应位置。
【文档编号】G01R31/00GK103675534SQ201310629307
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月30日 优先权日:2013年11月30日
【发明者】姚为正, 胡四全, 吉攀攀, 俎立峰, 李坤, 冯敏 申请人:许继电气股份有限公司