监测二极管阀的设备和采用设备的系统的制作方法

本实用新型涉及电力领域，尤其涉及一种监测二极管阀的设备和采用监测二极管阀的设备的系统。

背景技术：

现有技术中，电力系统不断向大容量、高电压、小型化、数字化和输配电系统自动化发展，在输电系统中，尤其当采用混合直流进行输电时(混合直流为将常规直流输电和柔性直流输电放在一起组建的直流输电网络)，当发生故障时，为了快速清除故障采用的比较经济的方案为在输电系统中串联二极管阀(二极管阀中包括多个二极管)，通过串联二极管阀以保护输电系统。

但是在长期使用中，二极管可能会发生击穿，当二极管击穿的数量达到一定值，此时二极管阀会失去原有的保护功能，失去保护功能的二极管阀不但不能够清除故障，还会使未损坏的二极管也发生击穿被损坏，扩大了故障范围，所以需要对运行中的二极管阀进行实时的监测，保证输电系统安全运行。

现有技术中，对输电系统中二极管阀的电压监测还没有具体可行的方法。因此，需要改进现有技术中的缺陷。

技术实现要素：

基于以上问题，本实用新型解决了现有技术中难以对输电系统中处于高压环境中的二极管阀进行有效监测的问题。

本实用新型提出一种监测二极管阀的设备，包括：

至少一个分压保护模块、至少一个光学电流互感器远端模块和至少一个光学电流互感器合并单元；

所述分压保护模块的两端分别与待监测二极管阀的两端连接；

所述分压保护模块包括第一电阻、第二电阻和反向保护二极管，所述第二电阻与所述第一电阻串联形成分压电路，所述反向保护二极管与所述第二电阻并联；

所述光学电流互感器远端模块的采样输入端的两端分别连接所述第二电阻的两端，所述光学电流互感器远端模块的光通道端与所述光学电流互感器合并单元的一端连接。

此外，所述待监测二极管阀包括至少一个二极管阀组，所述二极管阀组包括一个二极管、两个串联的二极管或两个以上串联的二极管。

此外，所述设备包括两个或两个以上光学电流互感器远端模块。

此外，所述设备包括两个或两个以上分压保护模块，所述分压保护模块与所述光学电流互感器远端模块一一对应设置。

此外，所述设备包括两个或两个以上光学电流互感器合并单元。

此外，所述第一电阻包括一个电阻或两个以上电阻的串联和/或并联。

此外，所述第二电阻包括一个电阻或两个以上电阻的串联和/或并联。

此外，所述设备还包括主控单元，所述主控单元与所述光学电流互感器合并单元的另一端连接。

本实用新型还提出一种采用监测二极管阀的设备的系统，包括上述任一项所述的监测二极管阀的设备，还包括:

待监测系统，所述待监测系统包括至少一个待监测二极管阀。

采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本实用新型解决了现有技术中难以对输电系统中处于高压环境中的二极管阀进行有效监测的问题，使对处在高压环境中的二极管阀进行监测的监测设备不受到损坏，本实用新型提供的设备不但能够监测待监测二极管阀中是否有二极管损坏，而且还能够监测到二极管损坏的个数。

附图说明

图1是现有技术中混合高压直流输电系统的示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的监测二极管阀的设备的电路图；

图3是本实用新型一个实施例提供的监测二极管阀的设备的电路图；

图4是本实用新型一个实施例提供的监测二极管阀的设备的电路图；

图5是本实用新型一个实施例提供的监测二极管阀的设备的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参照图2，本实用新型提出一种监测二极管阀的设备，包括：

至少一个分压保护模块10、至少一个光学电流互感器远端模块20和至少一个光学电流互感器合并单元30；

分压保护模块10的两端分别与待监测二极管阀40的两端连接；

分压保护模块10包括第一电阻R1、第二电阻R2和反向保护二极管D1，第二电阻R2与第一电阻R1串联形成分压电路，反向保护二极管D1与第二电阻R2并联；

光学电流互感器远端模块20的采样输入端的两端分别连接第二电阻R2的两端，光学电流互感器远端模块20的光通道端与光学电流互感器合并单元30的一端连接。

图1所示为混合高压直流输电系统的示意图，其中的二极管阀由很多二极管串联组成，当常规直流侧发生短路故障时，二极管阀会承受所有直流反向电压，那么每个二极管的反向电压大约为几千伏，当多个二极管发生损坏后，单个二极管的反向电压均会升高，当损坏的数量达到一定值时，每个二极管所承受的电压会超过它能够承受的最大值，此时，所有的二极管都会击穿导致电路损坏，所以有必要对二极管阀进行监测。

现有技术中对混合高压直流输电系统中的二极管阀进行监测时会遇到如下困难：

1)单个二极管的正向电压很小，在几百千伏的高压电路上测量这么小的电压有难度。

2)单个二极管的反向电压很大，例如可以达到几千伏，一般的测量电压的仪器无法承受这么高的反向电压。

本实施例中分压保护模块10的阻值很高，为了尽量减少对待监测二极管阀40造成过多的分流，所以光学电流互感器远端模块20也需要选择足够大输入电阻才能使监测到的待监测二极管阀40两端的电压值更加准确。

光学电流互感器合并单元30能够提供激光能量，光学电流互感器远端模块20为光学电流互感器中的部分模块，光学电流互感器远端模块20能够将激光能量转换成光学电流互感器远端模块20工作所需的电能。同时光学电流互感器远端模块20还将分压保护模块10对待监测二极管阀40两端比例取样的电压值转换为数字信号通过光纤传送给光学电流互感器合并单元30。

通过使光学电流互感器远端模块20与光学电流互感器合并单元30之间光学隔离，实现对混合高压直流输电系统中的待监测二极管阀40进行监测，使监测设备与待监测二极管阀40实现电气隔离。

本实施例提供的监测二极管阀的设备，除了能够监测到是否有二极管发生损坏，还能够监测到二极管损坏的个数。

当二极管的正向电压变为0V时或低于正常导通结压降时，说明二极管已经损坏，所以通过测量待监测二极管阀40的正向电压能够测量该待监测二极管阀40中是否有二极管损坏。

例如一个二极管的正向电压为1V，若一个待监测二极管阀40中包括8个二极管，当待监测二极管阀40的正向电压不是8V，而是5V时，说明有3个二极管发生了损坏。所以，本实施例提供的监测二极管阀的设备能够监测到二极管损坏的个数。

本实施例提供的监测二极管阀的设备，除了能够应用于混合高压直流输电系统中，还能够监测任何包括多个二极管串联使用的二极管阀。

本实施例解决了现有技术中难以对输电系统中处于高压环境中的二极管阀进行有效监测的问题，使对处在高压环境中的二极管阀进行监测的监测设备不受到损坏，本实施例提供的设备不但能够监测待监测二极管阀中是否有二极管损坏，而且还能够监测到二极管损坏的个数。

在其中的一个实施例中，待监测二极管阀40包括至少一个二极管阀组，二极管阀组包括一个二极管、两个串联的二极管或两个以上串联的二极管。

若为每一个二极管都配置一个监测的设备，会使成本提高，所以出于降低设备的成本考虑，可以使待监测二极管阀40包括至少一个串联的二极管阀组，而二极管阀组中又可以包括多个串联的二极管，如二极管阀组中可以包括1个、2个、8个或任意个数的串联的二极管。可以对每个二极管阀组都配置一个监测的设备，也可以对一个待监测二极管阀40配置一个或多个监测的设备。

在其中的一个实施例中，设备包括两个或两个以上光学电流互感器远端模块20。

参照图4所示，光学电流互感器远端模块20A和光学电流互感器远端模块20B共同对分压保护模块10采样值进行测量，由光学电流互感器合并单元30或主控单元50控制使用哪一个光学电流互感器远端模块20的采样值。光学电流互感器远端模块20带有自检功能，当自身工作出现故障时，会向光学电流互感器合并单元30或主控单元50报告故障，光学电流互感器合并单元30或主控单元50会根据报告协调采用哪一个光学电流互感器远端模块20的采样值。

在其中的一个实施例中，设备包括两个或两个以上分压保护模块10，分压保护模块10与光学电流互感器远端模块20一一对应设置。

参照图5所示，设备包括两个分压保护模块10，第一个分压保护模块10B由R1、R2和D1组成，第二个分压保护模块10A由R3、R4和D2组成。第一个分压保护模块10B与光学电流互感器远端模块20B对应设置，第二个分压保护模块10A与光学电流互感器远端模块20A对应设置。

当每一个分压保护模块10与一个光学电流互感器远端模块20一一对应设置时，使两套监测设备能够相互独立，从而不中断对待监测二极管阀40的监测。因为当两个光学电流互感器远端模块20共用一套分压保护模块10时，当分压保护模块10出现故障时会导致整个监测设备都无法使用，从而中断对待监测二极管阀40的监测。

在其中的一个实施例中，当设备包括多个分压保护模块10和多个光学电流互感器远端模块20时，如包括3个分压保护模块10和3个光学电流互感器远端模块20时，只有当其中的两个以上的光学电流互感器远端模块20报告相同的故障时，主控单元50才会确定故障数量和位置，以避免误判断。

在其中的一个实施例中，设备包括两个或两个以上光学电流互感器合并单元30。当输电系统中的待监测二极管阀40较多时，需要多个监测设备，所以此时需要对应设置多个光学电流互感器合并单元30。

在其中的一个实施例中，第一电阻R1包括一个电阻或两个以上电阻的串联和/或并联。参照图3，第一电阻R1中包括R11、R12、R13和R14，其中R11和R12串联后与R13和R14串联的电路并联。通过多个电阻的串联和/或并联，能够增加电阻的散热面积。

在其中的一个实施例中，第二电阻R2包括一个电阻或两个以上电阻的串联和/或并联。同样，通过使第二电阻R2包括多个电阻的串联和/或并联，能够增加电阻的散热面积。

在其中的一个实施例中，设备还包括主控单元50，主控单元50与光学电流互感器合并单元30的另一端连接。主控单元50负责对整个设备进行控制，并依据输出的数据或者报告进行判断。

另一方面，本实用新型提出一种采用监测二极管阀的设备的系统，包括监测二极管阀的设备，还包括:待监测系统，待监测系统包括至少一个待监测二极管阀。

所述监测二极管阀的设备包括：至少一个分压保护模块10、至少一个光学电流互感器远端模块20和至少一个光学电流互感器合并单元30；

分压保护模块10的两端分别与待监测二极管阀40的两端连接；

分压保护模块10包括第一电阻R1、第二电阻R2和反向保护二极管D1，第二电阻R2与第一电阻R1串联形成分压电路，反向保护二极管D1与第二电阻R2并联；

光学电流互感器远端模块20的采样输入端的两端分别连接第二电阻R2的两端，光学电流互感器远端模块20的光通道端与光学电流互感器合并单元30的一端连接。

本实施例中分压保护模块10的阻值很高，为了尽量减少对待监测二极管阀40造成过多的分流，所以光学电流互感器远端模块20也需要选择足够大输入电阻才能使监测到的待监测二极管阀40两端的电压值更加准确。

光学电流互感器合并单元30能够提供激光能量，光学电流互感器远端模块20为光学电流互感器中的部分模块，光学电流互感器远端模块20能够将激光能量转换成光学电流互感器远端模块20工作所需的电能。同时光学电流互感器远端模块20还将分压保护模块10对待监测二极管阀40两端比例取样的电压值转换为数字信号通过光纤传送给光学电流互感器合并单元30。

通过使光学电流互感器远端模块20与光学电流互感器合并单元30之间光学隔离，实现对混合高压直流输电系统中的待监测二极管阀40进行监测，使监测设备与待监测二极管阀40实现电气隔离。

本实施例提供的监测二极管阀的设备，除了能够监测到是否有二极管发生损坏，还能够监测到二极管损坏的个数。

当二极管的正向电压变为0V时或低于正常导通结压降时，说明二极管已经损坏，所以通过测量待监测二极管阀40的正向电压能够测量该待监测二极管阀40中是否有二极管损坏。

例如一个二极管的正向电压为1V，若一个待监测二极管阀40中包括8个二极管，当待监测二极管阀40的正向电压不是8V，而是5V时，说明有3个二极管发生了损坏。所以，本实施例提供的监测二极管阀的设备能够监测到二极管损坏的个数。

本实施例提供的监测二极管阀的设备，除了能够应用于混合高压直流输电系统中，还能够监测任何包括多个二极管串联使用的二极管阀。

本实施例解决了现有技术中难以对输电系统中处于高压环境中的二极管阀进行有效监测的问题，使对处在高压环境中的二极管阀进行监测的监测设备不受到损坏，本实施例提供的设备不但能够监测待监测二极管阀中是否有二极管损坏，而且还能够监测到二极管损坏的个数。

在其中的一个实施例中，待监测二极管阀40包括至少一个二极管阀组，二极管阀组包括一个二极管、两个串联的二极管或两个以上串联的二极管。

若为每一个二极管都配置一个监测的设备，会使成本提高，所以出于降低设备的成本考虑，可以使待监测二极管阀40包括至少一个串联的二极管阀组，而二极管阀组中又可以包括多个串联的二极管，如二极管阀组中可以包括1个、2个、8个或任意个数的串联的二极管。可以对每个二极管阀组都配置一个监测的设备，也可以对一个待监测二极管阀40配置一个或多个监测的设备。

在其中的一个实施例中，设备包括两个或两个以上光学电流互感器远端模块20。

参照图4所示，光学电流互感器远端模块20A和光学电流互感器远端模块20B共同对分压保护模块10采样值进行测量，由光学电流互感器合并单元30或主控单元50控制使用哪一个光学电流互感器远端模块20的采样值。光学电流互感器远端模块20带有自检功能，当自身工作出现故障时，会向光学电流互感器合并单元30或主控单元50报告故障，光学电流互感器合并单元30或主控单元50会根据报告协调采用哪一个光学电流互感器远端模块20的采样值。

在其中的一个实施例中，设备包括两个或两个以上分压保护模块10，分压保护模块10与光学电流互感器远端模块20一一对应设置。

参照图5所示，设备包括两个分压保护模块10，第一个分压保护模块10B由R1、R2和D1组成，第二个分压保护模块10A由R3、R4和D2组成。第一个分压保护模块10B与光学电流互感器远端模块20B对应设置，第二个分压保护模块10A与光学电流互感器远端模块20A对应设置。

当每一个分压保护模块10与一个光学电流互感器远端模块20一一对应设置时，使两套监测设备能够相互独立，从而不中断对待监测二极管阀40的监测。因为当两个光学电流互感器远端模块20共用一套分压保护模块10时，当分压保护模块10出现故障时会导致整个监测设备都无法使用，从而中断对待监测二极管阀40的监测。

在其中的一个实施例中，当设备包括多个分压保护模块10和多个光学电流互感器远端模块20时，如包括3个分压保护模块10和3个光学电流互感器远端模块20时，只有当其中的两个以上的光学电流互感器远端模块20报告相同的故障时，主控单元50才会确定故障数量和位置，以避免误判断。

在其中的一个实施例中，设备包括两个或两个以上光学电流互感器合并单元30。当输电系统中的待监测二极管阀40较多时，需要多个监测设备，所以此时需要对应设置多个光学电流互感器合并单元30。

在其中的一个实施例中，第一电阻R1包括一个电阻或两个以上电阻的串联和/或并联。参照图3，第一电阻R1中包括R11、R12、R13和R14，其中R11和R12串联后与R13和R14串联的电路并联。通过多个电阻的串联和/或并联，能够增加电阻的散热面积。

在其中的一个实施例中，第二电阻R2包括一个电阻或两个以上电阻的串联和/或并联。同样，通过使第二电阻R2包括多个电阻的串联和/或并联，能够增加电阻的散热面积。

在其中的一个实施例中，设备还包括主控单元50，主控单元50与光学电流互感器合并单元30的另一端连接。主控单元50负责对整个设备进行控制，并依据输出的数据或者报告进行判断。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。