一种阀控系统的单级闭环测试系统的制作方法

1.本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种阀控系统的单级闭环测试系统。


背景技术：

2.特高压直流输电工程通常采用换流阀将三相交流电整流成直流电，再通过另一换流阀逆变成交流电，以阿海珐换流阀为例，最早使用阿海珐换流阀的换流站投运时间已超过十年，接近其寿命极限，故障率逐年增高，且配套的现场检测设备存在缺陷，测试效率和可靠性低下。由于缺失阿海珐技术团队，且换流阀无备件出售，若换流阀因老化出现批量损坏，将导致特高压直流输电工程长期停运。因此，为解决上述问题，亟需对换流阀的阀控系统开展测试，通过测试研究其功能和接口协议，然后再开展替代开发。
3.现有技术中，特高压换流阀由成百上千个晶闸管级电路串联组成，阀控系统包括阀基电子设备和晶闸管触发监测单元。晶闸管触发监测单元安装在换流阀上，每一级晶闸管均配置一块触发监测单元，用于实现晶闸管的触发功能，同时监测晶闸管级状态。但在实际测试环境中很难搭建上百个晶闸管级回路，在对晶闸管进行测试之前通常需要修改阀基电子设备软件，屏蔽掉阀基电子设备中未接收回报信号的光纤再进行测试，无法直接利用软件对工程配置下阀基电子设备的功能和接口进行测试。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种阀控系统的单级闭环测试系统，以解决现有技术无法直接利用软件对工程配置下阀基电子设备的功能和接口进行测试的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种阀控系统的单级闭环测试系统，该系统包括：控制模块、第一待测模块、一次电路、第二待测模块及回报模拟装置，其中，控制模块向第一待测模块发送触发指令，向一次电路发送第一控制指令或第二控制指令；第一待测模块通过回报模拟装置将触发指令发送至第二待测模块；一次电路根据第一控制指令或第二控制指令向第二待测模块提供测试电压；第二待测模块根据触发指令和测试电压进行测试，生成一路回报信号，将一路回报信号发送至回报模拟装置；回报模拟装置将一路回报信号复制成多路回报信号后发送至第一待测模块；第一待测模块根据多路回报信号判断其功能和接口是否正常。
6.通过上述实施例，采用回报模拟装置将一路回报信号复制成多路回报信号后发送至第一待测模块，从而使得待测模块的测试工况接近于工程实际运行工况，以便直接采用工程软件对换流阀阀控系统的功能和接口进行准确测试，测试结果为换流阀的替代样机开发奠定了技术基础。
7.结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，一次电路包括：正常触发测试电路和过电压保护测试电路，其中，正常触发测试电路根据第一控制指令为第二待测模块提供第一电压信号；过电压保护测试电路根据第二控制指令为第二待测模块提供第二电压信号。
8.通过上述实施例，在一次电路中设置正常触发测试电路和过电压保护测试电路，
为换流阀阀控系统提供两种测试模式，可分别对换流阀阀控系统的正常触发功能和过电压保护功能进行测试。
9.结合第一方面的第一实施例，在第一方面的第二实施例中，正常触发测试电路包括：串联连接的第一刀闸和交流电源，正常触发测试电路根据第一控制指令控制第一刀闸闭合，交流电源为第二待测模块提供第一电压信号。
10.通过上述实施例，在正常触发测试电路中设置串联连接的第一刀闸和交流电源，闭合第一刀闸后交流电源可为第二待测模块提供第一电压信号，以便完成对换流阀阀控系统正常触发功能的测试。
11.结合第一方面的第二实施例，在第一方面的第三实施例中，过电压保护测试电路包括：串联连接的第二刀闸和高压冲击电源，过电压保护测试电路根据第二控制指令控制第二刀闸闭合，高压冲击电源为第二待测模块提供第二电压信号。
12.通过上述实施例，在过电压保护测试电路中设置串联连接的第二刀闸和高压冲击电源，闭合第二刀闸后高压冲击电源可为第二待测模块提供第二电压信号，以便完成对换流阀阀控系统过电压保护功能的测试。
13.结合第一方面的第三实施例，在第一方面的第四实施例中，控制模块采集一次电路的电压信号和电流信号，根据电压信号和电流信号判断是否断开第一刀闸或第二刀闸。
14.通过上述实施例，控制模块根据采集的电压信号和电流信号可判断一次电路的电压值和电流值是否大于其过电压保护设定的阈值，从而通过断开第一刀闸或第二刀闸实现对一次电路过电压保护的功能。
15.结合第一方面的第一实施例，在第一方面的第五实施例中，该系统还包括：限流电阻，限流电阻连接在一次电路和第二待测模块之间。
16.通过上述实施例，限流电阻可用于限制流入第二待测模块的电流，避免因电流过大而损坏晶闸管，从而起到对第二待测模块保护的作用。
17.结合第一方面，在第一方面的第六实施例中，该系统还包括：人机交互模块，人机交互模块向控制模块发送触发角度和测试模式，控制模块根据触发角度生成触发指令，根据测试模式生成第一控制指令或第二控制指令。
18.通过上述实施例，人机交互模块可直接对换流阀阀控系统的触发角度和测试模式进行设定，以便控制模块根据其设定进行测试。
19.结合第一方面，在第一方面的第七实施例中，第一待测模块包括：阀基电子设备。
20.通过上述实施例，阀基电子设备可用于检测第二待测模块的回报信号，并向控制模块发送其所需要的信息，以完成对阀控系统的单级闭环测试。
21.结合第一方面，在第一方面的第八实施例中，第二待测模块包括：晶闸管级电路，晶闸管级电路包括：晶闸管触发监测板卡、分压板卡、晶闸管及阻尼均压电阻电容。
22.通过上述实施例，晶闸管触发后，由晶闸管触发监测板卡将一路回报信号发送至回报模拟装置，以完成对阀控系统的单级闭环测试。
23.结合第一方面，在第一方面的第九实施例中，该系统还包括：示波器，示波器根据第二待测模块进行测试时两端的电压信号、触发指令及一路回报信号，生成相应的电压信号波形、触发指令波形及回报信号波形。
24.通过上述实施例，示波器记录的测试过程波形可作为判断阀控系统功能和接口是
否正常的依据。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例提供的一种阀控系统的单级闭环测试系统的系统架构图；
27.图2为本发明另一实施例提供的一种阀控系统的单级闭环测试系统的系统架构图；
28.图3为本发明实施例提供的正常触发模式下示波器的波形图；
29.图4为本发明实施例提供的过电压保护模式下示波器的波形图；
30.图5为本发明实施例提供的阀控系统串行通信编码协议。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例1
33.本发明实施例提供了一种阀控系统的单级闭环测试系统，如图1所示，该系统包括：控制模块、第一待测模块、一次电路、第二待测模块及回报模拟装置，其中，控制模块向第一待测模块发送触发指令，向一次电路发送第一控制指令或第二控制指令；第一待测模块通过回报模拟装置将触发指令发送至第二待测模块；一次电路根据第一控制指令或第二控制指令向第二待测模块提供测试电压；第二待测模块根据触发指令和测试电压进行测试，生成一路回报信号，将一路回报信号发送至回报模拟装置；回报模拟装置将一路回报信号复制成多路回报信号后发送至第一待测模块；第一待测模块根据多路回报信号判断其功能和接口是否正常。
34.具体地，结合图2所示，控制模块包括：通信单元、主控单元、接口模拟单元及输入输出单元，通信单元接收外部输入的信号，主控单元根据通信单元发送的信号生成触发指令、第一控制指令或第二控制指令，接口模拟单元根据控制模块和第一待测模块间的接口通信协议将触发指令发送至第一待测模块，通过输入输出单元将第一控制指令或第二控制指令发送至一次电路；第一待测模块采用光纤经回报模拟装置将触发指令发送至第二待测模块；一次电路根据第一控制指令或第二控制指令为第二待测模块提供其测试所需要的电压；第二待测模块在接收到触发指令后开始测试，同时生成一路回报信号，并通过光纤发送至回报模拟装置；回报模拟装置内含有处理器芯片，可将一路回报信号直接复制成多路回报信号并通过光纤发送至第一待测模块，此外，回报模拟装置还可通过修改处理器芯片的程序模拟多路中任意一路回报信号正常或异常的情况；第一待测模块根据多路回报信号判断实际运行工况下其功能和接口是否正常，并通过光纤将多路回报信号反馈至控制模块。
35.通过上述实施例，采用回报模拟装置将一路回报信号复制成多路回报信号后发送至第一待测模块，从而使得待测模块的测试工况接近于工程实际运行工况，以便直接采用工程软件对换流阀阀控系统的功能和接口进行准确测试，测试结果为换流阀的替代样机开发奠定了技术基础。
36.在一实施例中，一次电路包括：正常触发测试电路和过电压保护测试电路，其中，正常触发测试电路根据第一控制指令为第二待测模块提供第一电压信号；过电压保护测试电路根据第二控制指令为第二待测模块提供第二电压信号。
37.具体地，结合图2所示，第一控制指令用于控制正常触发测试电路工作，为第二待测模块提供第一电压信号，以完成对阀控系统正常触发功能的测试，第二控制指令用于控制过电压保护测试电路工作，为第二待测模块提供第二电压信号，以完成对阀控系统过电压保护功能的测试。
38.通过上述实施例，在一次电路中设置正常触发测试电路和过电压保护测试电路，为换流阀阀控系统提供两种测试模式，可分别对换流阀阀控系统的正常触发功能和过电压保护功能进行测试。
39.在一实施例中，正常触发测试电路包括：串联连接的第一刀闸和交流电源，正常触发测试电路根据第一控制指令控制第一刀闸闭合，交流电源为第二待测模块提供第一电压信号。
40.具体地，结合图2所示，输入输出单元将第一控制指令发送至正常触发测试电路，并控制第一刀闸闭合，与第一刀闸串联连接的交流电源为第二待测模块提供第一电压信号。此外，输入输出单元还可用于采集正常触发测试电路中第一刀闸的状态信息。
41.通过上述实施例，在正常触发测试电路中设置串联连接的第一刀闸和交流电源，闭合第一刀闸后交流电源可为第二待测模块提供第一电压信号，以便完成对换流阀阀控系统正常触发功能的测试。
42.在一实施例中，过电压保护测试电路包括：串联连接的第二刀闸和高压冲击电源，过电压保护测试电路根据第二控制指令控制第二刀闸闭合，高压冲击电源为第二待测模块提供第二电压信号。
43.具体地，结合图2所示，输入输出单元将第二控制指令发送至过电压保护测试电路，并控制第二刀闸闭合，与第二刀闸串联连接的高压冲击电源为第二待测模块提供第二电压信号。此外，输入输出单元还可用于采集过电压保护测试电路中第二刀闸的状态信息。
44.通过上述实施例，在过电压保护测试电路中设置串联连接的第二刀闸和高压冲击电源，闭合第二刀闸后高压冲击电源可为第二待测模块提供第二电压信号，以便完成对换流阀阀控系统过电压保护功能的测试。
45.在一实施例中，控制模块采集一次电路的电压信号和电流信号，根据电压信号和电流信号判断是否断开第一刀闸或第二刀闸。
46.具体地，结合图2所示，控制模块中还设置有模数转换单元，由模数转换单元采集一次电路的电压信号和电流信号，并将其反馈至主控单元，若正常触发测试电路的电压值或电流值大于过电压保护设定的阈值，则由输入输出单元控制第一刀闸断开，若过电压保护测试电路的电压值或电流值大于过电压保护设定的阈值，则由输入输出单元控制第二刀闸断开。
47.通过上述实施例，控制模块根据采集的电压信号和电流信号可判断一次电路的电压值和电流值是否大于其过电压保护设定的阈值，从而通过断开第一刀闸或第二刀闸实现对一次电路过电压保护的功能。
48.在一实施例中，该系统还包括：限流电阻，限流电阻连接在一次电路和第二待测模块之间。
49.通过上述实施例，限流电阻可用于限制流入第二待测模块的电流，避免因电流过大而损坏晶闸管，从而起到对第二待测模块保护的作用。
50.在一实施例中，该系统还包括：人机交互模块，人机交互模块向控制模块发送触发角度和测试模式，控制模块根据触发角度生成触发指令，根据测试模式生成第一控制指令或第二控制指令。
51.具体地，结合图2所示，人机交互模块向通信单元发送设定的触发角度和测试模式，通信单元将采集的信号发送至主控单元，主控单元根据触发角度生成触发指令，根据正常触发测试模式生成第一控制指令，根据过电压保护测试模式生成第二控制指令。
52.示例性地，人机交互模块是进行人机交互的窗口，测试人员可以通过人机交互模块设置触发角度和测试模式。人机交互模块可以包括但不限于电脑、触摸屏、物理按键或以上的组合。
53.通过上述实施例，人机交互模块可直接对换流阀阀控系统的触发角度和测试模式进行设定，以便控制模块根据其设定进行测试。
54.在一实施例中，第一待测模块包括：阀基电子设备。
55.具体地，结合图2所示，阀基电子设备接收控制模块的触发指令并通过回报模拟装置发送至第二待测模块，同时接收第二待测模块通过回报模拟装置发送的多路回报信号，通过光纤将多路回报信号反馈至控制模块，并通过通信单元在人机交互模块中显示。
56.通过上述实施例，阀基电子设备可用于检测第二待测模块的回报信号，并向控制模块发送其所需要的信息，以完成对阀控系统的单级闭环测试。
57.在一实施例中，第二待测模块包括：晶闸管级电路，晶闸管级电路包括：晶闸管触发监测板卡、分压板卡、晶闸管及阻尼均压电阻电容。
58.具体地，结合图2所示，晶闸管触发监测板卡负责晶闸管的触发和晶闸管级电路的监测，晶闸管触发监测板卡还具有过电压保护的功能，当晶闸管两端的电压过高时，可防止晶闸管因强制击穿导通而损坏；分压板卡使晶闸管触发监测板卡可通过其从晶闸管两端的电压中获取电能，防止晶闸管两端的电压过高，从而实现晶闸管触发监测板卡过电压保护的功能；晶闸管是主要的通流元件，通过对其触发导通，可实现通流；阻尼均压电阻电容可防止因晶闸管两端的电压变化过快而损坏晶闸管，还可用于实现不同晶闸管级电路的均压。
59.当晶闸管触发监测板卡接收到回报模拟装置发送的触发指令后，由晶闸管触发监测板卡触发晶闸管并监测晶闸管级电路，晶闸管触发监测板卡生成一路回报信号并发送至回报模拟装置。
60.通过上述实施例，晶闸管触发后，由晶闸管触发监测板卡将一路回报信号发送至回报模拟装置，以完成对阀控系统的单级闭环测试。
61.在一实施例中，该系统还包括：示波器，示波器根据第二待测模块进行测试时两端
的电压信号、触发指令及一路回报信号，生成相应的电压信号波形、触发指令波形及回报信号波形。
62.结合图3所示，a为晶闸管两端的电压信号波形，b为触发指令波形，c为回报信号波形，正常触发模式下，第一刀闸闭合，交流电源可以输出有效值最高为2kv的工频交流电压，且电压在0-2kv内可调。结合图5所示，阀控系统串行通信编码协议为单极性归零码传送数据，若某位出现脉冲且宽度达到位宽度的50％，则表示逻辑“1”，若没有出现脉冲，则表示逻辑“0”，触发字编码如图5所示，图5中脉冲宽度(td)为0.5μs，位宽度(tb)为1μs。
63.如图3所示，当交流电源的输出电压为2kv时，若某位出现脉冲且宽度达到位宽度的50％时表示为逻辑“1”，否则表示为逻辑“0”。触发指令为低电平触发，如波形b所示，第一位为帧头，第二位为触发指令，第二位脉冲宽度达到位宽度的50％，表示为逻辑“1”，此时由晶闸管触发监测板卡触发晶闸管使其导通，当晶闸管导通后，如波形a所示，晶闸管两端的电压下降，且在晶闸管两端电压下降的同时，如波形c所示，晶闸管触发监测板卡生成回报信号。
64.如图4所示，a为回报信号波形，b为晶闸管两端的电压信号波形，过电压保护模式下，第二刀闸闭合，高压冲击电源可以输出峰值为10kv的冲击过电压，且电压上升时间小于100μs。当高压冲击电源的输出电压为10kv时，如波形a、b所示，当晶闸管触发监测板卡触发晶闸管使其导通时，晶闸管两端的电压下降，同时由晶闸管触发监测板卡生成回报信号。
65.通过上述实施例，示波器记录的测试过程波形可作为判断阀控系统功能和接口是否正常的依据。
66.实施例2
67.本发明实施例提供了一种阀控系统的单级闭环测试系统，如图2所示，该系统包括：人机交互模块、控制模块、第一待测模块、回报模拟装置、第二待测模块、一次电路及限流电阻，其中，控制模块包括：通信单元、主控单元、接口模拟单元、输入输出单元及模数转换单元；第一待测模块包括阀基电子设备；第二待测模块包括：晶闸管级电路，晶闸管级电路包括：晶闸管触发监测板卡、分压板卡、晶闸管及阻尼均压电阻电容；一次电路包括：正常触发测试电路和过电压保护测试电路，其中，正常触发测试电路包括：串联连接的第一刀闸和交流电源；过电压保护测试电路包括：串联连接的第二刀闸和高压冲击电源。
68.具体地，测试人员通过人机交互模块设置触发角度和测试模式，并将其发送至通信单元。主控单元根据通信单元发送的触发角度生成触发指令，根据通信单元发送的测试模式生成第一控制指令或第二控制指令，其中，若测试人员设置的测试模式为正常触发模式，则主控单元生成第一控制指令，若测试人员设置的测试模式为过电压保护模式，则主控单元生成第二控制指令。主控单元通过接口模拟单元采用阀控系统串行通信编码协议将触发指令发送至阀基电子设备，通过输入输出单元将第一控制指令或第二控制指令发送至一次电路。若输入输出单元向一次电路发送的是第一控制指令，则正常触发测试电路控制第一刀闸闭合，向第二待测模块提供交流电源；若输入输出单元向一次电路发送的是第二控制指令，则过电压保护测试电路控制第二刀闸闭合，向第二待测模块提供高压冲击电源。阀基电子设备通过回报模拟装置将触发指令发送至晶闸管触发监测板卡，晶闸管触发监测板卡接收到触发指令后触发晶闸管并监测晶闸管级电路，同时生成一路回报信号并发送至回报模拟装置。回报模拟装置将一路回报信号复制成多路回报信号并发送至阀基电子设备。
阀基电子设备根据多路回报信号检测其功能和接口是否正常，并将多路回报信号反馈至接口模拟单元。
69.此外，在测试过程中，输入输出单元还可用于采集一次电路中第一刀闸和第二刀闸的状态信息，模数转换单元可用于采集一次电路的电压信号和电流信号，并将其反馈至主控单元，主控单元根据采集的电压信号和电流信号判断一次电路的电压值和电流值是否大于其过电压保护设定的阈值，若正常触发测试电路的电压值或电流值大于过电压保护设定的阈值，则通过输入输出单元控制第一刀闸断开，若过电压保护测试电路的电压值或电流值大于过电压保护设定的阈值，则通过输入输出单元控制第二刀闸断开。
70.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。