高压直流输电换流阀晶闸管控制单元的回报脉宽测量装置的制作方法

1.本发明涉及高压直流输电技术领域，尤其涉及高压直流输电换流阀晶闸管控制单元的回报脉宽测量装置。


背景技术：

2.本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
3.高压直流输电系统中，晶闸管控制单元tcu(thyristor control unit)会持续监测换流阀的状态，并会将状态信息转换为光信号(以下简称ip信号)以不同的宽度通过光缆发送给阀控，阀控依据此信号来判断晶闸管的状态。其中，换流阀是高压直流输电系统的关键性设备，阀控系统是换流阀的控制和监视设备，阀控系统的稳定可靠工作是换流阀稳定运行的保障。
4.由于tcu板卡安装在换流阀上，而换流阀运行时的电流可达数千安培，导致板卡周围存在较大磁场。为了tcu板卡的可靠性，板卡上的电路几乎均以模拟电路搭建，且无任何逻辑器件，这就导致了tcu发送的ip信号并非规整的方波信号，所以光发射管的发射功率会直接影响到阀控接收到的ip信号脉冲宽度。若板卡长期使用，光发射管功率会逐渐下降，就会使ip信号宽度下降，最终将导致阀控无法准确识别ip信号，阀控有可能会误发故障告警导致换流阀跳闸，造成严重的经济损失。
5.现今使用的测试仪虽然会对晶闸管控制单元的全功能进行测试，但不会对脉冲宽度进行测量，这就导致tcu在光发射管功率完全降低前是无法被检测出来的，若等到光发射管功率完全降低，阀控便无法准确判断换流阀的状态，从而会误发故障告警导致换流阀跳闸。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供一种高压直流输电换流阀晶闸管控制单元的回报脉宽测量装置，用以解决tcu在长时间运行后光器件老化造成功率降低导致发送信号脉宽变窄但无法测量的问题，包括：控制装置和测量装置；其中，控制装置和测量装置分别与换流阀晶闸管控制单元tcu连接；
7.所述控制装置用于：模拟换流阀状态，由所述tcu基于所述状态发送ip信号；
8.所述测量装置用于：测量ip信号宽度。
9.本发明实施例中，与现有技术中只对晶闸管控制单元的全功能进行测试，但不会对脉冲宽度进行测量的技术方案相比，本发明通过包括的一个控制装置和一个测量装置，通过控制装置模拟换流阀状态，通过测量回路测量ip信号宽度，可以判断ip信号宽度是否存在明显降低，方便检修人员能够在板卡故障前发现光功率衰减较大的tcu板卡，从而消除安全隐患。
附图说明
10.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。在附图中：
11.图1为本发明实施例中高压直流输电换流阀晶闸管控制单元的回报脉宽测量装置的连接示意图；
12.图2为本发明实施例中控制装置的连接示意图；
13.图3为本发明实施例中t点和y点的电压波形图；
14.图4为本发明实施例中测量装置的连接示意图。
具体实施方式
15.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
16.现有技术中，tcu将换流阀的状态经过ip信号发送给阀控，不同的ip信号宽度代表了不同的状态，但光发射器件在长时间使用后光功率会逐渐降低，会导致阀控接收到的ip信号宽度降低，最终阀控无法正确判断换流阀的状态从而误发故障告警导致换流阀跳闸。由于现今的晶闸管控制单元测试装置均无法对ip信号的宽度进行测量，所以需要设计一种可以在低电压下使tcu发送所有种类的ip信号，并测量其宽度，同时可以和上一次同编号的板卡的测量结果进行对比，方便检修人员能够在板卡故障前发现光功率衰减较大的tcu板卡，从而消除安全隐患。
17.基于此，本发明提供一种高压直流输电换流阀晶闸管控制单元的回报脉宽测量装置，如图1所示，该回报脉宽测量装置包括：控制装置和测量装置；其中，控制装置和测量装置分别与换流阀晶闸管控制单元tcu连接；
18.所述控制装置用于：模拟换流阀状态，由所述tcu基于所述状态发送ip信号；
19.所述测量装置用于：测量ip信号宽度。
20.在一个实施例中，该回报脉宽测量装置还可以包括：电源开关，用于开启和关闭所述回报脉宽测量装置(未在图1中给出)。
21.在一个实施例中，控制装置可以接220v市电，输出电压不会超过220v，不会产生高压，输出端可以提供合适的电压输出来让tcu发送所有种类的ip信号。
22.在一个实施例中，所述控制装置还用于：给所述tcu供电和/或所述测量装置供电。
23.在一个实施例中，所述测量装置还用于：记录所述ip信号宽度，将当前次测量的ip信号宽度和上次测量的ip信号宽度进行比较，基于比较结果判断所述tcu是否故障。
24.整个装置操作简便，只需打开电源开关，装置便可以自动进行测量和数据存储。
25.在一个实施例中，如图2所示，所述控制装置可以包括隔离变压器和低压阻尼回路；其中，隔离变压器通过低压阻尼回路与所述tcu连接；
26.所述隔离变压器用于：将交流电压通过低压阻尼回路输出至所述tcu，由所述tcu基于所述交流电压判断所述换流阀的状态。
27.具体的，隔离变压器输出交流电压给低压阻尼回路，低压阻尼回路和tcu连接，当t点电压改变，tcu便会认为换流阀的状态改变，从而发送不同宽度的ip信号。
28.在一个实施例中，如图2所示，所述低压阻尼回路包括采样电阻r
dc
、阻尼电容cs和阻尼电阻rs；其中，采样电阻的一端和阻尼电容的一端连接，并与所述控制装置(l)连接，采样电阻的另一端与所述tcu的状态采样电路的一端t连接；阻尼电容的另一端与阻尼电阻的一端连接，阻尼电阻的另一端与所述tcu的充电电路的一端y连接；所述tcu的状态采样电路的另一端n、所述tcu的充电电路的另一端n与所述控制装置连接。
29.具体的，tcu是通过检测u
dc
上的电压来判断换流阀的状态，原理如图2所示，当隔离变压器的输出电压改变时，内部分压器的电压u
dc
开始改变，tcu则会在不同的u
dc
电压下发送不同宽度的ip信号。由于tcu的状态采样电路为纯阻性电路，所以只要r
dc
的阻值足够小，就可以让原来最高需要8500v才能产生的正向过电压保护回报ip信号只需要220v就可以产生。
30.cs和rs为阻尼电容和阻尼电阻，负责给tcu充电。由于有cs的存在，会使y点电压uy与t点电压u
t
相位相差90
°
，如图3所示。这样便能够保证电压u
t
在负向时uy为正，tcu就可以开始充电，确保tcu发送第一个ip信号前就有充足的电压，保证发送的ip信号宽度不会因自身电压不足而降低。
31.在一个实施例中，如图2所示，所述控制装置还可以包括ac/dc单元，所述ac/dc单元与所述测量装置连接；
32.所述ac/dc单元用于：将220v交流市电转换为24v直流电源给测量装置供电。
33.在一个实施例中，如图4所示，所述测量装置包括光电转换电路和逻辑(logic)电路；光电转换电路和逻辑电路连接；
34.其中，所述光电转换电路用于：将所述ip信号转换为电信号，并将电信号转换成方波信号；
35.所述逻辑电路用于：基于所述方波信号确定ip信号宽度。
36.如图4所示，所述测量装置还包括数据记录模块，与所述逻辑电路连接，用于记录存储所述ip信号宽度，将当前次测量的ip信号宽度和上次测量的ip信号宽度进行比较，基于比较结果判断所述tcu是否故障。
37.如图4所示，所述光电转换电路包括光接收器和电压比较器；光接收器在收到光后，会产生一个固定的电流，电流经电阻转换成电压信号输入电压比较器“+”端。若“+”端电压大于
“‑”
端电压u
ref
(u
ref
可通过对24v直流电压分压获得或直接使用自带u
ref
的电压比较器)，则比较器会输出方波信号，该方波信号宽度就为ip信号的宽度。
38.所述光接收器用于：将所述ip信号转换为电信号；
39.所述电压比较器用于：将电信号转换成方波信号。
40.具体的，光电转换电路和阀控内的电路一致，保证同一个ip信号被测量装置和被阀控接收到的脉冲宽度是一致的。
41.数据记录模块可以记录被测tcu的编号(人为输入)和测量结果。
42.本发明实施例中，与现有技术中只对晶闸管控制单元的全功能进行测试，但不会对脉冲宽度进行测量的技术方案相比，本发明通过包括的一个控制装置和一个测量装置，通过控制装置模拟换流阀状态，通过测量回路测量ip信号宽度，可以获得如下有益效果：
43.(1)本发明所涉及的回报脉宽测量装置无高压设备，体积小，重量轻，使用简便，1个人即可进行测试。
44.(2)本发明所涉及的回报脉宽测量可以对tcu单板进行测试，也可以在工程现场的换流阀上对安装好的tcu进行不拆线测试。
45.(3)本发明所涉及的回报脉宽测量装置可自动记录测量结果并和同编号的tcu上一次的测量记录进行对比，直观的显示该tcu的ip信号是否存在明显降低，方便检修人员能够在板卡故障前发现光功率衰减较大的tcu板卡，从而消除安全隐患。
46.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
47.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
48.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
49.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
50.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。