專利名稱：一種新型換流閥模塊試驗晶閘管監(jiān)測與保護系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)器件領域，具體涉及一種新型換流閥模塊試驗晶閘管監(jiān)測與 保護系統(tǒng)。
背景技術：
換流閥的監(jiān)測與保護系統(tǒng)是它與外圍設備和晶閘管相連的核心，其基本的原理如 框圖所示。通過從閥控單元(VC)接收觸發(fā)角信號，通過閥基電子設備(VBE)產(chǎn)生觸發(fā)編 碼脈沖，發(fā)送給晶間管電子設備(TE)，TE接收該觸發(fā)編碼脈沖后產(chǎn)生觸發(fā)信號，并將該信 號施加至晶閘管的門極，從而使晶閘管正常觸發(fā)。TE同時將晶閘管的相關狀態(tài)信息返送至 VBE, VBE對該信號進行分析匯總，然后返送至VC，從而達到對晶閘管的狀態(tài)信息進行監(jiān)測 的目的。由于其技術復雜，集成度高，目前國內還沒有類似技術，國外還沒有類似專利。本專 利即是在這樣一種背景下提出，通過深入研究換流閥的監(jiān)測與保護系統(tǒng)的原理，提出觸發(fā) 與監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案。專利“一種晶閘管閥觸發(fā)與監(jiān)測系統(tǒng)”(CN200910235794.9)同樣 描述的晶閘管閥的觸發(fā)與監(jiān)測，但其用途主要是設計可重構型靜態(tài)無功補償器(SVC)/直 流融冰復合裝置。該專利所涉及的晶閘管閥的觸發(fā)與檢測系統(tǒng)是利用計算機及控制保護系 統(tǒng)對晶閘管閥進行的觸發(fā)、監(jiān)測與保護，系統(tǒng)設計復雜，冗余項目較多，信息傳輸量大，容易 引起故障。本發(fā)明設計了專用的觸發(fā)編碼脈沖，對于晶閘管和晶閘管電子設備(TE)的狀態(tài) 進行監(jiān)測，對于監(jiān)測的信息利用脈沖識別，設計思路清晰、易于實現(xiàn)，可靠性高。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供了一種新型的換流閥模塊試驗晶閘管監(jiān)測與保護系統(tǒng)的設 計方法。一種晶閘管的監(jiān)測與保護系統(tǒng)由晶閘管電子設備(TE)、閥基電子設備(VBE)、控制 保護系統(tǒng)等組成。其工作原理如附圖1所示，控制保護系統(tǒng)根據(jù)當前換流閥運行工況，計算 晶閘管的觸發(fā)角，并將其發(fā)送至閥基電子單元(VBE)，VBE產(chǎn)生觸發(fā)脈沖至晶閘管電子設備 (TE)，TE產(chǎn)生觸發(fā)脈沖發(fā)送至晶間管，從而觸發(fā)晶間管。TE根據(jù)晶間管狀態(tài)產(chǎn)生監(jiān)測及保 護回報脈沖，該回報脈沖通過光纖傳至VBE，VBE編碼后發(fā)送至VC，從而完成晶閘管的監(jiān)測 與回報。
本發(fā)明的一種新型換流閥模塊試驗晶閘管監(jiān)測與保護系統(tǒng)，其特征在于包括
控制保護系統(tǒng)、閥基電子設備(VBE)和晶閘管電子設備(TE)三部分組成，TE和晶 閘管之間有三根線連接，分別是晶閘管陽極接線VT、晶閘管門極接線fete、晶閘管陰極接 線VG.，VT和VG是用來測量晶閘管陽極對陰極的電壓，fete是為了向晶閘管門極發(fā)送觸 發(fā)脈沖，VBE和TE之間有兩根光纖連接，一個是為了向TE發(fā)送觸發(fā)脈沖，一個是為了收取 TE回報的晶閘管狀態(tài)信息，VBE和控制保護系統(tǒng)之間有三根數(shù)據(jù)線連接，分別是VBE狀態(tài)信 息，觸發(fā)角信息，及CAN總線；
所述TE用于完成對晶閘管級的監(jiān)測，電路板取能監(jiān)測是指當電壓大于36V時，向 VBE回報脈沖寬度約為20 25us的回報脈沖，晶閘管的觸發(fā)監(jiān)測是指，當晶閘管被觸發(fā)時，TE向VBE回報脈沖寬度約為12 ISus的回報脈沖，晶閘管的過電壓保護監(jiān)測是指當晶閘 管發(fā)生過電壓保護時，TE向VBE回報脈沖寬度約為5 Sus的回報脈沖，這些回報脈沖都 是通過光纖上傳至VBE ；
所述回報脈沖上傳至VBE后，通過邏輯控制系統(tǒng)對其進行分類，利用脈沖寬度對 其進行識別，識別后的脈沖按照狀態(tài)信息進行編碼，編碼的格式按照CAN總線協(xié)議，最后通 過CAN總線上傳至控制保護系統(tǒng)；
所述VBE和控制保護系統(tǒng)之間的信息交互內容有VBE狀態(tài)信息，是VBE為了向控 制保護系統(tǒng)說明其工作狀態(tài)，如果VBE狀態(tài)信息是高電平，則控制保護系統(tǒng)認為VBE正常， 并向VBE發(fā)送觸發(fā)角信號，該信號為脈沖寬度為120°的電平信息；
所述TE將完成對晶閘管級的保護，正向過電壓保護是通過測量晶閘管陽極對陰 極的電壓，當正向電壓大于晶閘管級保護水平4kV時，向晶閘管發(fā)送門極脈沖，觸發(fā)晶閘 管，從而達到保護晶閘管的目的，恢復期保護是當檢測到晶閘管在負壓30V時，電壓突然變 為正壓，且電壓大于IkV時，向晶間管門極發(fā)送觸發(fā)脈沖，觸發(fā)晶間管，達到保護晶閘管的 目的。
具體晶閘管狀態(tài)信息編碼如附圖2所示，當觸發(fā)脈沖編碼發(fā)送至VBE，解碼后發(fā)送 晶閘管觸發(fā)信號至TE，TE產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，觸發(fā)晶閘管，如圖中晶閘管電壓中正常觸發(fā)波形， 此時TE回報的狀態(tài)信息有22us和17us的脈沖。當晶閘管兩端的電壓達到保護水平時，晶 閘管回報20 25us的取能回報及12 18的觸發(fā)回報脈沖。當晶閘管兩端的電壓大于保 護水平時，晶閘管被保護性觸發(fā)，電壓波形見圖中第二個，此時回報的狀態(tài)信息5 Sus的 脈沖。當晶閘管在負電壓時，若此時檢測到有正向電壓并超過保護水平，晶閘管被保護型觸 發(fā)。
本發(fā)明設計的監(jiān)測信息主要有
(1)晶閘管和TE取能脈沖，脈沖寬度為20 25us ；
(2)TE回報的觸發(fā)回報，脈沖寬度為12 18us ；
(3)晶閘管正向過電壓保護回報脈沖，脈沖寬度為5 8us。
本發(fā)明所設計的的保護功能有
(1)晶閘管正向過電壓保護晶閘管免受過高的晶閘管正向電壓而損壞。保護觸發(fā) 晶閘管并發(fā)送回報脈沖給VBE。正向過電壓的保護水平為4 4. 5kV.
(2)晶閘管反向恢復保護
防止晶閘管在恢復期承受過高的電壓被損壞，保護動作后，觸發(fā)晶閘管并發(fā)送回 報脈沖給VBE?；謴推诘呢搲杭s為-30V，恢復期的正壓保護水平約為1 1. 5kV。
本發(fā)明技術方案的優(yōu)點是
本發(fā)明設計了專用的觸發(fā)編碼脈沖，對于晶閘管和晶閘管電子設備(TE)的狀態(tài) 進行監(jiān)測，對于監(jiān)測的信息利用脈沖識別，設計思路清晰、易于實現(xiàn)，可靠性高。目前國內尚 沒有公開類似的創(chuàng)新性技術，打破了國外技術壟斷，為實現(xiàn)換流閥國產(chǎn)化自主研發(fā)提供了保障。
為了使本發(fā)明的內容被更清楚的理解，并便于具體實施方式
的描述，下面給出與本發(fā)明相關的
如下
圖1是換流閥監(jiān)測與保護系統(tǒng)原理框圖2是觸發(fā)與監(jiān)測與保護波形設計圖。
圖3是晶閘管過電壓保護試驗波形圖
圖4是晶閘管回報信息試驗波形圖具體實施方式
為了使本發(fā)明的內容被更清楚的理解，現(xiàn)在說明其具體的實施方式。
參考附圖1，一種新型換流閥模塊試驗晶閘管監(jiān)測與保護系統(tǒng)，是由控制保護系 統(tǒng)、閥基電子設備(VBE)、晶閘管電子設備(TE)三部分組成。TE和晶閘管之間有三根線連 接，分別是晶閘管陽極接線VT、晶閘管門極接線Gate、晶閘管陰極接線VG.。VT和VG是用 來測量晶閘管陽極對陰極的電壓，Gate是為了向晶閘管門極發(fā)送觸發(fā)脈沖。VBE和TE之間 有兩根光纖連接，一個是為了向TE發(fā)送觸發(fā)脈沖，一個是為了收取TE回報的晶間管狀態(tài)信 息。VBE和控制保護系統(tǒng)之間有三根數(shù)據(jù)線連接，分別是VBE狀態(tài)信息，觸發(fā)角信息，及CAN 總線?；貓竺}沖都是通過光纖上傳至VBE。通過邏輯控制系統(tǒng)對其進行分類，利用脈沖寬度 對其進行識別。識別后的脈沖按照狀態(tài)信息進行編碼，編碼的格式按照CAN總線協(xié)議，最后 通過CAN總線上傳至控制保護系統(tǒng)。VBE和控制保護系統(tǒng)之間的信息交互內容有VBE狀態(tài) 信息，是VBE為了向控制保護系統(tǒng)說明其工作狀態(tài)，如果VBE狀態(tài)信息是高電平，則控制保 護系統(tǒng)認為VBE正常，并向VBE發(fā)送觸發(fā)角信號，該信號為脈沖寬度為120°的電平信息。
參考附圖2，是晶閘管的監(jiān)測與保護的波形設計圖，晶閘管的電壓波形由三部分組 成，正常觸發(fā)波形，正向過電壓保護波形，恢復期保護波形。正常觸發(fā)波形峰值約為100V， 正向過電壓保護峰值約為4 4. 5kV，恢復期保護峰值約為1 1. 5kV。監(jiān)測信息是由三部 分組成，取能回報信息，其脈沖寬度約為20 25us。觸發(fā)回報信息，其脈沖寬度約為12 ISus0正想過電壓保護回報信息，其脈沖寬度約為5 8us。VBE通過檢測不同的脈沖寬度， 即可以識別不同的狀態(tài)信息，從而達到對晶閘管監(jiān)測的目的
參考附圖3，當晶閘管兩端的電壓大于過電壓保護水平4kV時，晶閘管被保護性觸 發(fā)，電壓波形降至零，此時TE在電壓降至零時回報過電壓保護脈沖，如試驗波形所示。圖中 示波器A通道為晶閘管兩端的電壓波形，峰值約為4. 4kV。示波器B通道為晶閘管過電壓時 的回報脈沖。
參考附圖4，是晶閘管被觸發(fā)的試驗波形，圖中A通道TE的脈沖回報信息，B通道 為晶閘管兩端的電壓波形，和過電壓保護觸發(fā)不同，此時晶閘管兩端的電壓峰值約為100V， 這是由于晶閘管被正常觸發(fā)使然，當晶閘管兩端的電壓約為30V時，TE向VBE發(fā)送取能回 報，當晶閘管被觸發(fā)時，向VBE發(fā)送觸發(fā)回報脈沖。
上面通過特別的實施例內容描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員還可意識到變型 和可選的實施例的多種可能性，例如，通過組合和/或改變單個實施例的特征。因此，可以 理解的是這些變型和可選的實施例將被認為是包括在本發(fā)明中，本發(fā)明的范圍僅僅被附上 的專利權利要求書及其同等物限制。
權利要求
1.一種新型換流閥模塊試驗晶閘管監(jiān)測與保護系統(tǒng)，其特征在于包括控制保護系統(tǒng)、閥基電子設備(VBE)和晶閘管電子設備(TE)三部分組成，TE和晶閘管 之間有三根導線連接，分別是晶閘管陽極接線VT、晶閘管門極接線fete、晶閘管陰極接線 VG.，VT和VG是用來測量晶閘管陽極對陰極的電壓，Gate是為了向晶閘管門極發(fā)送觸發(fā)脈 沖，VBE和TE之間有兩根光纖連接，一個是為了向TE發(fā)送觸發(fā)脈沖，一個是為了收取TE回 報的晶閘管狀態(tài)信息，VBE和控制保護系統(tǒng)之間有三組數(shù)據(jù)線連接，分別是VBE狀態(tài)信息， 觸發(fā)角信息，及CAN總線；所述TE用于完成對晶閘管級的觸發(fā)和監(jiān)測，電路板取能監(jiān)測是指當電壓大于36V時， 向VBE回報脈沖寬度約為20 25us的回報脈沖，晶閘管的觸發(fā)監(jiān)測是指，當晶閘管被觸發(fā) 時，TE向VBE回報脈沖寬度約為12 ISus的回報脈沖，晶閘管的過電壓保護監(jiān)測是指當 晶閘管發(fā)生過電壓保護時，TE向VBE回報脈沖寬度約為5 Sus的回報脈沖，這些回報脈 沖都是通過光纖上傳至VBE ；所述回報脈沖上傳至VBE后，通過邏輯控制系統(tǒng)對其進行分類，利用脈沖寬度對其進 行識別，識別后的脈沖按照狀態(tài)信息進行編碼，編碼的格式按照CAN總線協(xié)議，最后通過 CAN總線上傳至控制保護系統(tǒng)；所述VBE和控制保護系統(tǒng)之間的信息交互內容有VBE狀態(tài)信息，是VBE為了向控制保 護系統(tǒng)說明其工作狀態(tài)，如果VBE狀態(tài)信息是高電平，則控制保護系統(tǒng)認為VBE正常，并向 VBE發(fā)送觸發(fā)角信號，該信號為脈沖寬度為120°的電平信息；所述TE將完成對晶閘管級的保護，正向過電壓保護是通過測量晶閘管陽極對陰極的 電壓，當正向電壓大于晶閘管級保護水平4kV時，向晶閘管發(fā)送門極脈沖，觸發(fā)晶閘管，從 而達到保護晶閘管的目的，恢復期保護是當檢測到晶閘管在負壓30V時，電壓突然變?yōu)檎?壓，且電壓大于IkV時，向晶間管門極發(fā)送觸發(fā)脈沖，觸發(fā)晶間管，達到保護晶間管的目的。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)測信息包括(1)晶閘管和TE取能脈沖，脈沖寬度為20 25us；(2)TE回報的觸發(fā)回報，脈沖寬度為12 ISus；(3)晶閘管正向過電壓保護回報脈沖，脈沖寬度為5 8us。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述保護功能包括(1)晶閘管正向過電壓保護晶閘管免受過高的晶閘管正向電壓而損壞，保護觸發(fā)晶閘 管并發(fā)送回報脈沖給VBE，正向過電壓的保護水平為4 4. 5kV ；(2)晶閘管反向恢復保護，防止晶閘管在恢復期承受過高的電壓被損壞，保護動作后， 觸發(fā)晶閘管并發(fā)送回報脈沖給VBE，恢復期的負壓約為-30V，恢復期的正壓保護水平約為 1 1. ^V。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)器件領域，具體涉及一種新型換流閥模塊試驗晶閘管監(jiān)測與保護系統(tǒng)。由晶閘管電子設備(TE)、閥基電子設備(VBE)、控制保護系統(tǒng)等組成?？刂票Ｗo系統(tǒng)根據(jù)當前換流閥運行工況，計算晶閘管的觸發(fā)角，并將其發(fā)送至閥基電子單元(VBE)，VBE產(chǎn)生觸發(fā)編碼脈沖至晶閘管電子設備(TE)，TE產(chǎn)生觸發(fā)脈沖發(fā)送至晶閘管，從而觸發(fā)晶閘管。TE根據(jù)晶閘管狀態(tài)產(chǎn)生監(jiān)測及保護回報脈沖，該回報脈沖通過光纖傳至VBE，VBE對上傳的狀態(tài)信息進行匯總，然后通過CAN總線上傳至控制保護系統(tǒng)，由控制保護系統(tǒng)完成對閥模塊晶閘管級的狀態(tài)信息進行監(jiān)測。換流閥在正常運行過程中，若晶閘管承受的電壓超過晶閘管的耐受能力，可能會損壞晶閘管，因而對晶閘管的保護技術顯得極為重要，通過控制保護系統(tǒng)、VBE和TE完成對換流閥模塊正常運行的保護。
文檔編號H02H7/20GK102035189SQ20101051240
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權日2010年10月12日
發(fā)明者張娟, 溫家良, 陳龍龍, 魏曉光 申請人:中國電力科學研究院