CN114647227A - 一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力自动化技术领域，尤其涉及一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台和方法。试验平台包括：相互连接，构成闭环的控制保护***、高压直流输电晶闸管级等效模拟设备，以及用于连接待测试高压直流输电阀控***的多个晶闸管触发监测单元的12脉动直流背靠背物理动态模型装置，能够对高压直流输电阀控***进行全闭环试验，能够实现对待测试高压直流输电阀控***的软硬件全工程化配置下的功能和可靠性全面测试。该***可以实现多种情况下的测试，解决现有技术测试场景单一的问题。

Description

一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台和方法

技术领域

本发明涉及电力自动化技术领域，尤其涉及一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台和方法。

背景技术

阀控***是直流输电换流阀的“大脑”，对换流阀交直流电能转换功能起关键作用。阀控***对换流阀中每个晶闸管级进行实时监控，实现换流阀的控制保护策略，其可靠性直接影响换流阀乃至整个直流输电工程的安全稳定运行。

高压直流输电阀控***主要包括多个晶闸管触发监测单元(TTM)和阀基电子设备(VBE)，是高压直流输电阀控***控制的核心设备，如图1所示。其中晶闸管触发监测单元(TTM)作为换流阀底层控制和保护单元，主要完成对晶闸管的触发、监测和保护功能，阀基电子设备(VBE)是联系上层控制保护***与底层晶闸管触发监测单元的中间环节，用以接收上级控制保护***的控制命令，实现对多级晶闸管的同步触发、多信息量状态的信息交互。如上所述，高压直流输电阀控***不仅本身功能复杂，其信号接口数量多、逻辑也非常复杂，其接口和功能等效性开发是其难点。

目前，国内各阀控***厂家普遍采用的阀控***功能及可靠性验证方法如图2所示。具体地：

采用分立式试验方法对高压直流输电阀控***进行试验，即VBE用数字仿真平台验证其功能及与直流控制保护***间的接口，但缺少TTM环节，不是完整的阀控***闭环试验平台，阀基电子设备(VBE)和晶闸管触发监测单元(TTM)之间的接口功能通过独立的试验平台完成，而且是开环试验***，无法完整的等效阀控***的各种工况和接口特性。此外，受试验平台试验能力所限，当前的测试方法采用数字仿真设备模拟换流阀，仅能实现阀控***简化配置下的功能测试，参与试验的阀控***软硬件配置与实际工程差别较大，都是简化版，存在无法实现阀控***工程软、硬件配置下的测试和工况模拟不全面等缺陷。也就是说，现有的试验平台阀控***工程存在等效性低，无法完全模拟阀控***的软件、硬件及接口逻辑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台和方法。

本发明的一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台的技术方案如下：

包括：控制保护***、高压直流输电晶闸管级等效模拟设备，以及用于连接待测试高压直流输电阀控***的多个晶闸管触发监测单元的12脉动直流背靠背物理动态模型装置；

所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备用于：等效模拟所述待测试高压直流输电阀控***的阀基电子设备的工作状态，得到所述阀基电子设备的运行参数数据，并根据所述阀基电子设备的运行参数数据生成控制信号，并将所述控制信号输出至所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置；

所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置用于：根据所述控制信号控制所有晶闸管触发监测单元运行，得到所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据；

所述控制保护***用于：获取并根据所述阀基电子设备的运行参数数据和所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据，得到所述待测试高压直流输电阀控***的测试结果。

本发明的一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台的有益效果如下：

通过高压直流输电晶闸管级等效模拟设备能够对待测试高压直流输电阀控***的阀基电子设备的工作状态进行等效模拟，且将待测试高压直流输电阀控***的多个晶闸管触发监测单元的连接在12脉动直流背靠背物理动态模型装置上，能够同时对阀基电子设备和所有的晶闸管触发监测单元进行测试，即能够对高压直流输电阀控***进行全闭环试验，能够实现对待测试高压直流输电阀控***的软硬件全工程化配置下的功能和可靠性全面测试，解决现有基于数字仿真***的试验平台因无法准确模拟换流阀暂稳态特性和信号接口的问题。

本发明的一种高压直流输电阀控***全闭环试验方法的技术方案如下：

高压直流输电晶闸管级等效模拟设备等效模拟待测试高压直流输电阀控***的阀基电子设备的工作状态，得到所述阀基电子设备的运行参数数据，并根据所述阀基电子设备的运行参数数据生成控制信号，并将所述控制信号输出至所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置；

用于连接所述待测试高压直流输电阀控***的多个晶闸管触发监测单元的12脉动直流背靠背物理动态模型装置，根据所述控制信号控制所有晶闸管触发监测单元运行，得到所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据；

所述控制保护***获取并根据所述阀基电子设备的运行参数数据和所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据，得到所述待测试高压直流输电阀控***的测试结果。

本发明的一种高压直流输电阀控***全闭环试验方法的有益效果如下：

通过高压直流输电晶闸管级等效模拟设备能够对待测试高压直流输电阀控***的阀基电子设备的工作状态进行等效模拟，且将待测试高压直流输电阀控***的多个晶闸管触发监测单元的连接在12脉动直流背靠背物理动态模型装置上，能够同时对阀基电子设备和所有的晶闸管触发监测单元进行测试，即能够对高压直流输电阀控***进行全闭环试验，能够实现对待测试高压直流输电阀控***的软硬件全工程化配置下的功能和可靠性全面测试，解决现有基于数字仿真***的试验平台因无法准确模拟换流阀暂稳态特性和信号接口的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为的高压直流输电阀控***的结构示意图。

图2为传统的高压直流输电阀控***的试验平台原理示意图。

图3为本发明实施例的一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台的结构示意图；

图4为12脉动直流背靠背物理动态模型装置的结构示意图；

图5为单个12脉动换流阀物理模型的结构示意图；

图6为高压直流输电晶闸管级等效模拟设备的结构示意图；

图7为整流器单阀两端电压波形；

图8为整流器单阀电流波形；

图9为逆变器单阀两端电压波形；

图10为逆变器单阀电流波形；

图11为晶闸管触发监测单元硬件在环试验原理。

图12为本发明实施例的一种高压直流输电阀控***全闭环试验方法的流程示意图；

具体实施方式

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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3所示，本申请实施例的一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台，包括：控制保护***、高压直流输电晶闸管级等效模拟设备，以及用于连接待测试高压直流输电阀控***的多个晶闸管触发监测单元的12脉动直流背靠背物理动态模型装置，相互连接，构成闭环；

其中，控制保护***具体可为处理器、服务器或芯片，高压直流输电晶闸管级等效模拟设备可采用申请号为“201510724793.6”、主题名称为“一种高压直流输电晶闸管级等效模拟设备”中的高压直流输电晶闸管级等效模拟设备。

所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备用于：等效模拟所述待测试高压直流输电阀控***的阀基电子设备的工作状态，得到所述阀基电子设备的运行参数数据，并根据所述阀基电子设备的运行参数数据生成控制信号，并将所述控制信号输出至所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置；

所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置用于：根据所述控制信号控制所有晶闸管触发监测单元运行，得到所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据；

所述控制保护***用于：获取并根据所述阀基电子设备的运行参数数据和所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据，得到所述待测试高压直流输电阀控***的测试结果。具体地：

控制保护***获取并根据所述阀基电子设备的运行参数数据和所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据，并与预先存储的正确的阀基电子设备的运行参数数据和所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据进行对比，如存在不一致的情况，则测试结果为待测试高压直流输电阀控***存在问题，并可详细标出产生问题的位置，如在阀基电子设备的具***置或晶闸管触发监测单元的具***置。

较优地，在上述技术方案中，所述控制保护***还用于：发送第一异常运行指令至所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备；

所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备还用于：根据所述第一异常运行指令，生成第一异常运行控制信号，并根据所述第一异常运行控制信号控制所述阀基电子设备运行，得到所述阀基电子设备的异常运行参数数据，并发送至所述控制保护***；

所述控制保护***还用于：获取并根据所述阀基电子设备的异常运行参数数据，得到所述阀基电子设备的异常测试结果。

具体通过一些第一异常运行指令以检测阀基电子设备能够正常发现或处理这些第一异常运行指令对应的异常运行控制信号，通过与预先存储的正确的阀基电子设备的异常运行参数数据(这些参数数据为记录异常的数值数据)进行对比，如不一致，则阀基电子设备的异常测试结果为：阀基电子设备不能正常地对异常情况进行检测，如一致，则说明阀基电子设备的异常测试结果为：阀基电子设备能正常地对异常情况进行检测。

其中，第一异常运行指令可根据实际情况设置。该指令可以是采用控制晶闸管导通或保护动作的指令，还可以是通信参数的控制指令等。

较优地，在上述技术方案中，所述控制保护***还用于：发送第二异常运行指令至所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备；

所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备还用于：根据所述第二异常运行指令，生成第二异常运行控制信号，并将所述第二异常运行控制信号发送至12脉动直流背靠背物理动态模型装置；第二异常运行指令通常也可以采用晶闸管导通相关的控制指令。

所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置还用于：根据所述第二异常运行控制信号控制所有晶闸管触发监测单元运行，得到所有晶闸管触发监测单元的异常运行参数数据，并发送至所述控制保护***；

所述控制保护***还用于：获取并根据所有晶闸管触发监测单元的异常运行参数数据，得到所有晶闸管触发监测单元的异常测试结果。

具体通过一些第二异常运行指令以检测所有晶闸管触发监测单元能够正常发现或处理这些第二异常运行指令对应的异常运行控制信号，通过与预先存储的正确的所有晶闸管触发监测单元的异常运行参数数据进行对比，如不一致，则所有晶闸管触发监测单元的异常测试结果为：所有晶闸管触发监测单元不能正常地对异常情况进行检测，如一致，则说明所有晶闸管触发监测单元的异常测试结果为：所有晶闸管触发监测单元能正常地对异常情况进行检测。

其中，第二异常运行指令可根据实际情况设置。

较优地，在上述技术方案中，还包括数据采集与监视控制***(SCADA)，所述控制保护***通过所述数据采集与监视控制***，与所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备和所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置进行数据交互，具体地：

1)所述控制保护***通过数据采集与监视控制***发送指令，以等效模拟所述待测试高压直流输电阀控***的阀基电子设备的工作状态；工作状态通常包括正常状态或异常状态、故障状态等。

2)所述控制保护***通过数据采集与监视控制***获取阀基电子设备的运行参数数据和所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据，参数数据通常可以采用“晶闸管级过电压保护动作”的指令实现触发；

3)所述控制保护***通过数据采集与监视控制***，将第一异常运行指令发送至所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备；

4)所述控制保护***通过数据采集与监视控制***，采集阀基电子设备的异常运行参数数据，如相关的异常运行的数值数据，并发送至控制保护***；

5)所述控制保护***通过数据采集与监视控制***，将第二异常运行指令发送至所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备；

6)所述控制保护***通过数据采集与监视控制***，所有晶闸管触发监测单元的异常运行参数数据，并发送至所述控制保护***。

其中，控制保护***通过自动化技术的现场总线标准PROFIBUS获取待测试高压直流输电阀控***的阀基电子设备的具体结构数据，并将具体结构数据通过数据采集与监视控制***SCADA发送至高压直流输电晶闸管级等效模拟设备，以便于高压直流输电晶闸管级等效模拟设备等效模拟所述待测试高压直流输电阀控***的阀基电子设备的工作状态。

其中，控制保护***具体通过多路控制光信号获取待测试高压直流输电阀控***的阀基电子设备的具体结构数据。

图3中的遥测量为：所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据和所有晶闸管触发监测单元的异常运行参数数据，遥控量可为：控制保护***还能直接向12脉动直流背靠背物理动态模型装置发送指令，以获取所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据和所有晶闸管触发监测单元的异常运行参数数据。

较优地，在上述技术方案中，所述控制保护***用于：将所述阀基电子设备的异常测试结果和所述所有晶闸管触发监测单元的异常测试结果添加至所述待测试高压直流输电阀控***的测试结果中。

如图3所示，本申请的一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台包括12脉动直流背靠背物理动态模型装置、单阀晶闸管级等效设备即高压直流输电晶闸管级等效模拟设备、控制保护***。其中，控制保护***包括直流控制保护***和后台监控***SCADA，即数据采集与监视控制***SCADA，被试品为高压直流输电阀控***的VBE和多个TTM，这些试验设备和被试品有机结合，模拟实际直流输电工程的基本运行工况，使被试品在与实际工程等效的运行工况下运行，并对其各项功能和性能进行全面验证。

控制保护***作为这个试验平台的控制和监视***，实现对试验平台的试验启动、停止、各种工况模拟等功能，是整个试验平台的大脑。控制保护***可以通过遥测量、遥控量监视和控制12脉动直流背靠背物理动态模型装置中的开关设备，同时通过VBE和TTM控制和监视12脉动直流背靠背物理动态模型装置中的直流换流阀。

12脉动直流背靠背物理动态模型装置模拟实际直流输电工程的运行工况，包括稳态和暂态工况。也是被试品VBE和TTM的实际被控对象，所以可以使被控对象运行在与实际工程相同的工况下，达到验证被控对象全部功能和性能目的。

被试品VBE和TTM作为控制保护***和12脉动直流背靠背物理动态模型装置之间的接口设备，协助控制保护***实现对12脉动直流背靠背物理动态模型装置中的直流换流阀设备。

单阀晶闸管等效设备即高压直流输电晶闸管级等效模拟设备作为被试品VBE和被试品TTM之间的接口装置，将两者之间的接口信号按实际工程的接口信号数量配置，使两个被试品与实际运行工况等效，提高试验完整性。

其中，12脉动直流背靠背物理动态模型装置由两个12脉动换流阀物理模型组成，并且采用环形拓扑，如图4所示。其中12脉动换流阀物理模型中的单个换流阀，工程实际使用时，采用60到80级晶闸管串联组成，用单个晶闸管级模拟，如图5所示，保证电气特性等效前提下，满足成本和安全需求。并且每个晶闸管级电气回路与实际工程相同，包括晶闸管、直流均压电阻、阻尼电阻和阻尼电容等，其电气和控制特性与实际工程等效，可以兼容被试品晶闸管触发监测单元，实现晶闸管触发监测单元的硬件在环试验。具体地：

如图4所示，除了两个12脉动换流阀物理模型，为了等效完整的直流输电工程运行特性，还包括换流变、调压器、隔离开关、断路器和相关测量装置。并且为了实现试验项目灵活配置，在两个换流阀模型之间配置了隔离开关(Q31和Q32)和电阻负载。

此12脉动直流背靠背物理动态模型装置包括两种运行和试验模式：

1)双12脉动换流阀HVDC运行方式：Q31合闸，Q32分闸，Q11合闸，Q12合闸，Q21合闸，Q22合闸；

2)单12脉动换流阀整流运行方式：Q32合闸，Q31分闸，Q11合闸(或分闸)，Q12合闸(或分闸)，Q21分闸(或合闸)，Q22分闸(或合闸)。

12脉动直流背靠背物理动态模型装置等效实际工程的高压直流输电***电气特性，模拟被试品晶闸管触发监测单元TTM和阀基电子设备VBE实际运行工况，实现晶闸管触发监测单元TTM和阀基电子设备VBE全工程配置下的硬件在环试验。

其中，高压直流输电晶闸管级等效模拟设备用于模拟单阀中任意一级、多级乃至全部晶闸管级的运行状态。结构具体如图6所示，高压直流输电晶闸管级等效模拟设备，接收单个晶闸管级的通信信号后，在设备内容对此信号进行复制，实现与实际工程信号数量相同。主要由光信号接收器、光信号发射器、光信号复制分发模块和光信号合并模块组成。具体工作过程参考申请号为“201510724793.6”、主题名称为“一种高压直流输电晶闸管级等效模拟设备”中的高压直流输电晶闸管级等效模拟设备，在此不做赘述。

其中，直流控制保护***主要由主控机箱、模拟量采集机箱和开关量收发机箱组成，用于模拟实际工程的直流控制保护***，并与被试品阀基电子设备连接，实现阀基电子设备控制和监视功能模拟，使阀基电子设备以全工程配置下进行试验，提高试验等效性。主控机箱实现控制保护策略、与阀基电子设备通信等功能，模拟量采集机箱实现12脉冲物理模型的运行电气量采集功能，开关量收发机箱实现物理模型的断路器、隔离开关控制和监视功能，直流控制保护***的工作过程为本领域技术人员所悉知，在此不做赘述。

其中，后台监控***，可视化程度高、操作方便的整体式换流阀运行监控***，具体用于监控的数据为：被试品晶闸管触发监测单位运行状态、被试品阀基电子设备运行状态、12脉动直流背靠背物理动态模型装置、模拟换流阀故障、试验启动和停止控制、试验平台紧急停运控制等。

本申请的一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台的启动过程如下：

试验平台的启动采用模拟背靠背直流输电工程启动的方式，首先将整流和逆变两侧的调压器(如图2)调整到最低挡位(变压器阀侧电压最低电压档)，然后分开开关Q32，闭合Q31，之后先闭合整流侧开关Q11、Q12及逆变侧开关Q21、Q22，观察调压器输出电压是否最低，再闭合Q13、Q14及Q23、Q24给两侧的换流变压器充电，并在充电结束后观察换流变压器输出电压是否符合变比，之后调节两侧的调压器到***额定电压(例如，400VDC)，此时所有换流阀全部闭锁，***内的全部24块TTM板处于取能状态，待TTM取能完全则所有TTM与VBE建立通信，此时可通过后台观察VBE的RFO信号是否正常，正常则表明***已经具备解锁条件。

从SCADA后台遥控下发整流侧解锁指令，此时操作员观察直流母线额定电压是否稳定建立，确认正常后则可下发逆变侧解锁指令，整流和逆变侧都正常解锁后可从VBE上传的profibus报文确认所有晶闸管级无故障运行，此时试验平台具备支持VBE各种试验项目的测试试验条件，可以展开试验，以下用2个试验例说明试验项目，具体地：

1)VBE的晶闸管级过电压保护试验：具体做法为，使用后台SCADA遥控单阀晶闸管级等效设备，指定某一台阀，比如阀3，其中第x路(或任意多路等以此类推)晶闸管级在试验过程中回报给VBE的通信编码为“晶闸管级过电压保护动作”，则操作员则试验进程中观察VBE输出的profibus报文即可判定VBE功能是否正常，当VBE监测到上报“晶闸管级过电压保护动作”的晶闸管级级数超过VBE***冗余设定时，则VBE报“阀x晶闸管级过电压保护动作超冗余”。

2)VBE的晶闸管级故障监测试验：本试验的原理是根据LCC类型换流阀的特点设计的，晶闸管级的触发监测板(TTM)需要从晶闸管级取能才能工作，当晶闸管级上的晶闸管发生击穿故障后，该晶闸管级相当于短路，则TTM取不上能量，此时TTM发射给VBE的光纤通信则会无光，此时VBE监测不到来自TTM的光信号，如此经过若干工频周期后VBE就认为该晶闸管级损坏，从而进行相应的有关动作。

根据以上原理，本试验具体做法为，使用后台SCADA遥控单阀晶闸管级等效设备，指定某一个阀，比如阀3(附图2或图4中的Y2阀)，其中第x路(或任意多路等以此类推)晶闸管级在试验过程中中断回报给VBE的通信光信号，诱使VBE认为该晶闸管级损坏，操作员则试验进程中观察VBE输出的profibus报文即可判定VBE功能是否正常，当VBE监测到上报“晶闸管级故障”的晶闸管级级数超过VBE***冗余设定时，则VBE报“阀x晶闸管级故障超冗余”。

在另外一个实施例中，包括：12脉动直流背靠背物理动态模型装置、高压直流输电晶闸管级等效模拟设备、直流控制保护***、后台监控***；具体地：

1)12脉动直流背靠背物理动态模型装置：

设计了12脉动直流背靠背物理动态模型装置，并创新性的采用低压实物物理模型等效实际工程的高压直流输电***电气特性，由12脉动直流背靠背物理模型由单个晶闸管模拟一个换流阀的两个12脉动换流器、2个变压器、2个调压器和多个断路器和隔离开关组成。其中换流阀用单个晶闸管级模拟，并且兼容实际晶闸管触发监测单元，首次实现了晶闸管触发监测单元的硬件在环试验。本模型采用环形电气拓扑，使背靠背直流输电***的整流侧和逆变侧采用同一个交流母线，使试验平台所需有功功率形成环流，减少对实验室电源的有功依赖，提高试验平台运行安全性。

2)高压直流输电晶闸管级等效模拟设备：

开发了一种单阀晶闸管级等效设备，可由单级晶闸管运行状态灵活模拟单阀中任意一级、多级乃至全部晶闸管级的运行状态，克服了纯数字仿真***无法模拟换流阀晶闸管级真实物理暂稳态特性和信号不全面的缺陷，可实现VBE接口和工况完全与实际工程等效。

3)后台监控***：

开发了一套可视化程度高、操作方便的整体式换流阀运行监控***，能够直观的体现换流阀中各个晶闸管级的运行工况，实时监测被测阀控***的运行状态及试验结果，具有功能完善、性能强大、数据反应速度快且信息处理能力强等特点。

4)全工况动模试验方法：

提出了一种阀控***全工况动模试验方法，采用真实的直流控制保护、后台监控作为上层控制***，可在实验室环境下实现全工程化配置下的阀控***千级晶闸管实时监控和换流阀控制保护策略的全面考核，实现了阀控***与直流控制保护***、后台监控***、换流阀之间的功能与接口全等效，使阀控***的各种功能及可靠性得到充分验证，并达到最优的试验评价结论。

本发明实施例中，设计了一种全新的12脉动直流背靠背物理动态模型装置，如图4所示，可以配合VBE、TTM和控保***完成相关阀控试验。背靠背直流***基于低压物理模型等效阀控***全闭环试验所需的直流输电***暂稳态特性，既可以按完整的直流***运行，也可以按单个整流器带负载的形式运行，***参数如下表1所示，换流阀电压电流波形如图7、8、9和10所示。

表1：

序号	参数名称	符号	值	单位
					1	整流侧直流电压	Udr	420	V
2	逆变侧直流电压	Udi	380	V
					3	直流电流	Id	40	A
4	整流侧触发角	α	15	工频电角度
					5	逆变侧关断角	γ	17	工频电角度
6	换流变漏抗	X	0.18	pu
					7	6脉动串联个数	N	2	个
8	线路负载电阻	R	1	Ω
					9	整流侧换流变空载线电压	Ur	166	V
10	逆变侧换流变空载线电压	Ui	152	V
					11	整流侧换流变容量	Sr	9400	VA
12	逆变侧换流变容量	Si	8619	VA

该12脉动直流背靠背物理动态模型装置由多个物理实物组成，包括：由单个晶闸管构成单阀的2个12脉动换流阀、4个有载调压变压器、2个调压器、多个断路器和隔离开关、一个母线和多个电压、电流测量装置组成。此物理模型采用独特的环形电气拓扑，使背靠背直流输电***的整流侧和逆变侧采用同一个电气母线，并且此母线接入实验室的电源。这种电气拓扑的优点是使有功功率在环形电气回路形成换流，减少对实验室电源的有功依赖，减少了对实验室电源的冲击。

该12脉动直流背靠背物理动态模型装置中的单个换流阀由一个晶闸管组成，同时也配置了与工程现场相同参数的晶闸管阻尼均压回路，致使完全兼容工程用晶闸管触发监测单元接口功能，可以实现被试品晶闸管触发监测单元的硬件在环试验，如图11所示。

本发明实施例中，开发了一种高压直流输电晶闸管级等效模拟设备，可由单级晶闸管运行状态灵活模拟单阀中任意一级、多级乃至全部晶闸管级的运行状态，克服了纯数字仿真***无法模拟换流阀晶闸管级真实物理暂稳态特性和信号不全面的缺陷，实现了被试品VBE接口和工况完全与实际工程等效。

本发明实施例中，开发了一套换流阀运行监控数据处理平台，能够直观地体现换流阀中各个晶闸管级的运行工况，实时监测被测阀控***的运行状态及测试结果，可以满足操作人员随时对换流阀各晶闸管级及被测阀控***的运行状态进行调取、监控及操作的要求。

本发明实施例中，提出了一种阀控***全工况动模试验方法，采用真实的直流控制保护、后台监控作为上层控制***，可在实验室环境下实现全工程化配置下的阀控***千级晶闸管实时监控和换流阀控制保护策略的全面考核，实现了阀控***与直流控制保护***、后台监控***、换流阀之间的功能与接口全等效，使高压直流输电阀控***的各种功能及可靠性得到充分验证，并达到最优的试验评价结论。

本申请的一种高压直流输电晶闸管级等效模拟设备，包括12脉动直流背靠背物理动态模型装置、高压直流输电晶闸管级等效模拟设备、直流控制保护***、后台监控***和被试品阀控***(VBE和TTM)等。通过此试验平台，首次实现阀控***软硬件全工程配置下的功能和可靠性全面测试，解决传统基于数字仿真***的试验平台无法模拟阀控***海量信号接口及运行工况，导致无法实现阀控***全工程配置下的硬件在环试验缺陷，进一步提高高压直流换流阀阀控***乃至直流输电工程的可靠性。针对阀控***试验平台结构、测试方法、接口配置复杂和通信数据量庞大等特点，本发明提出了高压直流换流阀阀控***功能及可靠性试验方法，完成了试验平台设计，突破了试验接口和功能等效性研究及关键设备开发等技术难点。

如图12所示，本发明实施例的一种高压直流输电阀控***全闭环试验方法，包括：

S1、高压直流输电晶闸管级等效模拟设备等效模拟待测试高压直流输电阀控***的阀基电子设备的工作状态，得到所述阀基电子设备的运行参数数据，并根据所述阀基电子设备的运行参数数据生成控制信号，并将所述控制信号输出至所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置；

S2、用于连接所述待测试高压直流输电阀控***的多个晶闸管触发监测单元的12脉动直流背靠背物理动态模型装置，根据所述控制信号控制所有晶闸管触发监测单元运行，得到所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据；

S3、所述控制保护***获取并根据所述阀基电子设备的运行参数数据和所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据，得到所述待测试高压直流输电阀控***的测试结果。

较优地，在上述技术方案中，还包括：

S10、所述控制保护***发送第一异常运行指令至所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备；

S11、所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备根据所述第一异常运行指令，生成第一异常运行控制信号，并根据所述第一异常运行控制信号控制所述阀基电子设备运行，得到所述阀基电子设备的异常运行参数数据，并发送至所述控制保护***；

S12、所述控制保护***还获取并根据所述阀基电子设备的异常运行参数数据，得到所述阀基电子设备的异常测试结果。

较优地，在上述技术方案中，还包括：

S20、所述控制保护***发送第二异常运行指令至所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备；

S21、所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备根据所述第二异常运行指令，生成第二异常运行控制信号，并将所述第二异常运行控制信号发送至12脉动直流背靠背物理动态模型装置；

S22、所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置根据所述第二异常运行控制信号控制所有晶闸管触发监测单元运行，得到所有晶闸管触发监测单元的异常运行参数数据，并发送至所述控制保护***；

S23、所述控制保护***获取并根据所有晶闸管触发监测单元的异常运行参数数据，得到所有晶闸管触发监测单元的异常测试结果。

较优地，在上述技术方案中，所述控制保护***通过与所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备以及所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置进行数据交互的过程，包括：

所述控制保护***通过所述数据采集与监视控制***，与所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备和所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置进行数据交互。

较优地，在上述技术方案中，还包括：

S4、所述控制保护***将所述阀基电子设备的异常测试结果和所述所有晶闸管触发监测单元的异常测试结果添加至所述待测试高压直流输电阀控***的测试结果中。

在上述各实施例中，虽然对步骤进行了编号S1、S2等，但只是本申请给出的具体实施例，本领域的技术人员可根据实际情况调整S1、S2等的执行顺序，此也在本发明的保护范围内，可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台，其特征在于，包括：控制保护***、高压直流输电晶闸管级等效模拟设备，以及用于连接待测试高压直流输电阀控***的多个晶闸管触发监测单元的12脉动直流背靠背物理动态模型装置，相互连接，构成闭环；

所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备用于：等效模拟所述待测试高压直流输电阀控***的阀基电子设备的工作状态，得到所述阀基电子设备的运行参数数据，并根据所述阀基电子设备的运行参数数据生成控制信号，并将所述控制信号输出至所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置；

所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置用于：根据所述控制信号控制所有晶闸管触发监测单元运行，得到所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据；

所述控制保护***用于：获取并根据所述阀基电子设备的运行参数数据和所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据，得到所述待测试高压直流输电阀控***的测试结果。

2.根据权利要求1所述的一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台，其特征在于，所述控制保护***还用于：发送第一异常运行指令至所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备；

所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备还用于：根据所述第一异常运行指令，生成第一异常运行控制信号，并根据所述第一异常运行控制信号控制所述阀基电子设备运行，得到所述阀基电子设备的异常运行参数数据，并发送至所述控制保护***；

所述控制保护***还用于：获取并根据所述阀基电子设备的异常运行参数数据，得到所述阀基电子设备的异常测试结果。

3.根据权利要求2所述的一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台，其特征在于，所述控制保护***还用于：发送第二异常运行指令至所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备；

所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备还用于：根据所述第二异常运行指令，生成第二异常运行控制信号，并将所述第二异常运行控制信号发送至12脉动直流背靠背物理动态模型装置；

所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置还用于：根据所述第二异常运行控制信号控制所有晶闸管触发监测单元运行，得到所有晶闸管触发监测单元的异常运行参数数据，并发送至所述控制保护***；

所述控制保护***还用于：获取并根据所有晶闸管触发监测单元的异常运行参数数据，得到所有晶闸管触发监测单元的异常测试结果。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台，其特征在于，还包括数据采集与监视控制***，所述控制保护***通过所述数据采集与监视控制***，与所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备和所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置进行数据交互。

5.根据权利要求3所述的一种高压直流输电阀控***全闭环试验平台，其特征在于，所述控制保护***用于：将所述阀基电子设备的异常测试结果和所述所有晶闸管触发监测单元的异常测试结果添加至所述待测试高压直流输电阀控***的测试结果中。

6.一种高压直流输电阀控***全闭环试验方法，其特征在于，包括：，相互连接，构成闭环的以下设备；

高压直流输电晶闸管级等效模拟设备等效模拟待测试高压直流输电阀控***的阀基电子设备的工作状态，得到所述阀基电子设备的运行参数数据，并根据所述阀基电子设备的运行参数数据生成控制信号，并将所述控制信号输出至所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置；

用于连接所述待测试高压直流输电阀控***的多个晶闸管触发监测单元的12脉动直流背靠背物理动态模型装置，根据所述控制信号控制所有晶闸管触发监测单元运行，得到所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据；

所述控制保护***获取并根据所述阀基电子设备的运行参数数据和所有晶闸管触发监测单元的运行参数数据，得到所述待测试高压直流输电阀控***的测试结果。

7.根据权利要求6所述的一种高压直流输电阀控***全闭环试验方法，其特征在于，还包括：

所述控制保护***发送第一异常运行指令至所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备；

所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备根据所述第一异常运行指令，生成第一异常运行控制信号，并根据所述第一异常运行控制信号控制所述阀基电子设备运行，得到所述阀基电子设备的异常运行参数数据，并发送至所述控制保护***；

所述控制保护***还获取并根据所述阀基电子设备的异常运行参数数据，得到所述阀基电子设备的异常测试结果。

8.根据权利要求7所述的一种高压直流输电阀控***全闭环试验方法，其特征在于，还包括：

所述控制保护***发送第二异常运行指令至所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备；

所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备根据所述第二异常运行指令，生成第二异常运行控制信号，并将所述第二异常运行控制信号发送至12脉动直流背靠背物理动态模型装置；

所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置根据所述第二异常运行控制信号控制所有晶闸管触发监测单元运行，得到所有晶闸管触发监测单元的异常运行参数数据，并发送至所述控制保护***；

所述控制保护***获取并根据所有晶闸管触发监测单元的异常运行参数数据，得到所有晶闸管触发监测单元的异常测试结果。

9.根据权利要求6至8任一项所述的一种高压直流输电阀控***全闭环试验方法，其特征在于，所述控制保护***通过与所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备以及所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置进行数据交互的过程，包括：

所述控制保护***通过所述数据采集与监视控制***，与所述高压直流输电晶闸管级等效模拟设备和所述12脉动直流背靠背物理动态模型装置进行数据交互。

10.根据权利要求8所述的一种高压直流输电阀控***全闭环试验方法，其特征在于，还包括：

所述控制保护***将所述阀基电子设备的异常测试结果和所述所有晶闸管触发监测单元的异常测试结果添加至所述待测试高压直流输电阀控***的测试结果中。

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