一种新型换流阀模块试验晶闸管监测与保护系统技术方案

本发明专利技术涉及电力系统器件领域，具体涉及一种新型换流阀模块试验晶闸管监测与保护系统。由晶闸管电子设备（ＴＥ）、阀基电子设备（ＶＢＥ）、控制保护系统等组成。控制保护系统根据当前换流阀运行工况，计算晶闸管的触发角，并将其发送至阀基电子单元（ＶＢＥ），ＶＢＥ产生触发编码脉冲至晶闸管电子设备（ＴＥ），ＴＥ产生触发脉冲发送至晶闸管，从而触发晶闸管。ＴＥ根据晶闸管状态产生监测及保护回报脉冲，该回报脉冲通过光纤传至ＶＢＥ，ＶＢＥ对上传的状态信息进行汇总，然后通过ＣＡＮ总线上传至控制保护系统，由控制保护系统完成对阀模块晶闸管级的状态信息进行监测。换流阀在正常运行过程中，若晶闸管承受的电压超过晶闸管的耐受能力，可能会损坏晶闸管，因而对晶闸管的保护技术显得极为重要，通过控制保护系统、ＶＢＥ和ＴＥ完成对换流阀模块正常运行的保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统器件领域，具体涉及一种新型换流阀模块试验晶闸管监测与 保护系统。
技术介绍
换流阀的监测与保护系统是它与外围设备和晶闸管相连的核心，其基本的原理如 框图所示。通过从阀控单元(VC)接收触发角信号，通过阀基电子设备(VBE)产生触发编 码脉冲，发送给晶间管电子设备(TE)，TE接收该触发编码脉冲后产生触发信号，并将该信 号施加至晶闸管的门极，从而使晶闸管正常触发。TE同时将晶闸管的相关状态信息返送至 VBE, VBE对该信号进行分析汇总，然后返送至VC，从而达到对晶闸管的状态信息进行监测 的目的。由于其技术复杂，集成度高，目前国内还没有类似技术，国外还没有类似专利。本专 利即是在这样一种背景下提出，通过深入研究换流阀的监测与保护系统的原理，提出触发 与监测系统的设计方案。专利“一种晶闸管阀触发与监测系统”(CN200910235794.9)同样 描述的晶闸管阀的触发与监测，但其用途主要是设计可重构型静态无功补偿器(SVC)/直 流融冰复合装置。该专利所涉及的晶闸管阀的触发与检测系统是利用计算机及控制保护系 统对晶闸管阀进行的触发、监测与保护，系统设计复杂，冗余项目较多，信息传输量大，容易 引起故障。本专利技术设计了专用的触发编码脉冲，对于晶闸管和晶闸管电子设备(TE)的状态 进行监测，对于监测的信息利用脉冲识别，设计思路清晰、易于实现，可靠性高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种新型的换流阀模块试验晶闸管监测与保护系统的设 计方法。一种晶闸管的监测与保护系统由晶闸管电子设备(TE)、阀基电子设备(VBE)、控制 保护系统等组成。其工作原理如附图1所示，控制保护系统根据当前换流阀运行工况，计算 晶闸管的触发角，并将其发送至阀基电子单元(VBE)，VBE产生触发脉冲至晶闸管电子设备 (TE)，TE产生触发脉冲发送至晶间管，从而触发晶间管。TE根据晶间管状态产生监测及保 护回报脉冲，该回报脉冲通过光纤传至VBE，VBE编码后发送至VC，从而完成晶闸管的监测 与回报。本专利技术的一种新型换流阀模块试验晶闸管监测与保护系统，其特征在于包括控制保护系统、阀基电子设备(VBE)和晶闸管电子设备(TE)三部分组成，TE和晶 闸管之间有三根线连接，分别是晶闸管阳极接线VT、晶闸管门极接线fete、晶闸管阴极接 线VG.，VT和VG是用来测量晶闸管阳极对阴极的电压，fete是为了向晶闸管门极发送触 发脉冲，VBE和TE之间有两根光纤连接，一个是为了向TE发送触发脉冲，一个是为了收取 TE回报的晶闸管状态信息，VBE和控制保护系统之间有三根数据线连接，分别是VBE状态信 息，触发角信息，及CAN总线；所述TE用于完成对晶闸管级的监测，电路板取能监测是指当电压大于36V时，向 VBE回报脉冲宽度约为20 25us的回报脉冲，晶闸管的触发监测是指，当晶闸管被触发时，TE向VBE回报脉冲宽度约为12 ISus的回报脉冲，晶闸管的过电压保护监测是指当晶闸 管发生过电压保护时，TE向VBE回报脉冲宽度约为5 Sus的回报脉冲，这些回报脉冲都 是通过光纤上传至VBE ；所述回报脉冲上传至VBE后，通过逻辑控制系统对其进行分类，利用脉冲宽度对 其进行识别，识别后的脉冲按照状态信息进行编码，编码的格式按照CAN总线协议，最后通 过CAN总线上传至控制保护系统；所述VBE和控制保护系统之间的信息交互内容有VBE状态信息，是VBE为了向控 制保护系统说明其工作状态，如果VBE状态信息是高电平，则控制保护系统认为VBE正常， 并向VBE发送触发角信号，该信号为脉冲宽度为120°的电平信息；所述TE将完成对晶闸管级的保护，正向过电压保护是通过测量晶闸管阳极对阴 极的电压，当正向电压大于晶闸管级保护水平4kV时，向晶闸管发送门极脉冲，触发晶闸 管，从而达到保护晶闸管的目的，恢复期保护是当检测到晶闸管在负压30V时，电压突然变 为正压，且电压大于IkV时，向晶间管门极发送触发脉冲，触发晶间管，达到保护晶闸管的 目的。具体晶闸管状态信息编码如附图2所示，当触发脉冲编码发送至VBE，解码后发送 晶闸管触发信号至TE，TE产生触发脉冲，触发晶闸管，如图中晶闸管电压中正常触发波形， 此时TE回报的状态信息有22us和17us的脉冲。当晶闸管两端的电压达到保护水平时，晶 闸管回报20 25us的取能回报及12 18的触发回报脉冲。当晶闸管两端的电压大于保 护水平时，晶闸管被保护性触发，电压波形见图中第二个，此时回报的状态信息5 Sus的 脉冲。当晶闸管在负电压时，若此时检测到有正向电压并超过保护水平，晶闸管被保护型触 发。本专利技术设计的监测信息主要有(1)晶闸管和TE取能脉冲，脉冲宽度为20 25us ；(2)TE回报的触发回报，脉冲宽度为12 18us ；(3)晶闸管正向过电压保护回报脉冲，脉冲宽度为5 8us。本专利技术所设计的的保护功能有(1)晶闸管正向过电压保护晶闸管免受过高的晶闸管正向电压而损坏。保护触发 晶闸管并发送回报脉冲给VBE。正向过电压的保护水平为4 4. 5kV.(2)晶闸管反向恢复保护防止晶闸管在恢复期承受过高的电压被损坏，保护动作后，触发晶闸管并发送回 报脉冲给VBE。恢复期的负压约为-30V，恢复期的正压保护水平约为1 1. 5kV。本专利技术技术方案的优点是本专利技术设计了专用的触发编码脉冲，对于晶闸管和晶闸管电子设备(TE)的状态 进行监测，对于监测的信息利用脉冲识别，设计思路清晰、易于实现，可靠性高。目前国内尚 没有公开类似的创新性技术，打破了国外技术垄断，为实现换流阀国产化自主研发提供了保障。附图说明为了使本专利技术的内容被更清楚的理解，并便于具体实施方式的描述，下面给出与本专利技术相关的附图说明如下图1是换流阀监测与保护系统原理框图2是触发与监测与保护波形设计图。图3是晶闸管过电压保护试验波形图图4是晶闸管回报信息试验波形图具体实施方式为了使本专利技术的内容被更清楚的理解，现在说明其具体的实施方式。参考附图1，一种新型换流阀模块试验晶闸管监测与保护系统，是由控制保护系 统、阀基电子设备(VBE)、晶闸管电子设备(TE)三部分组成。TE和晶闸管之间有三根线连 接，分别是晶闸管阳极接线VT、晶闸管门极接线Gate、晶闸管阴极接线VG.。VT和VG是用 来测量晶闸管阳极对阴极的电压，Gate是为了向晶闸管门极发送触发脉冲。VBE和TE之间 有两根光纤连接，一个是为了向TE发送触发脉冲，一个是为了收取TE回报的晶间管状态信 息。VBE和控制保护系统之间有三根数据线连接，分别是VBE状态信息，触发角信息，及CAN 总线。回报脉冲都是通过光纤上传至VBE。通过逻辑控制系统对其进行分类，利用脉冲宽度 对其进行识别。识别后的脉冲按照状态信息进行编码，编码的格式按照CAN总线协议，最后 通过CAN总线上传至控制保护系统。VBE和控制保护系统之间的信息交互内容有VBE状态 信息，是VBE为了向控制保护系统说明其工作状态，如果VBE状态信息是高电平，则控制保 护系统认为VBE正常，并向VBE发送触发角信号，该信号为脉冲宽度为120°的电平信息。参考附图2，是晶闸管的监测与保护的波形设计图，晶闸管的电压波形由三部分组 成，正常触发波形，正向过电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型换流阀模块试验晶闸管监测与保护系统，其特征在于包括：控制保护系统、阀基电子设备（ＶＢＥ）和晶闸管电子设备（ＴＥ）三部分组成，ＴＥ和晶闸管之间有三根导线连接，分别是晶闸管阳极接线ＶＴ、晶闸管门极接线Ｇａｔｅ、晶闸管阴极接线ＶＧ．，ＶＴ和ＶＧ是用来测量晶闸管阳极对阴极的电压，Ｇａｔｅ是为了向晶闸管门极发送触发脉冲，ＶＢＥ和ＴＥ之间有两根光纤连接，一个是为了向ＴＥ发送触发脉冲，一个是为了收取ＴＥ回报的晶闸管状态信息，ＶＢＥ和控制保护系统之间有三组数据线连接，分别是ＶＢＥ状态信息，触发角信息，及ＣＡＮ总线；所述ＴＥ用于完成对晶闸管级的触发和监测，电路板取能监测是指当电压大于３６Ｖ时，向ＶＢＥ回报脉冲宽度约为２０～２５ｕｓ的回报脉冲，晶闸管的触发监测是指，当晶闸管被触发时，ＴＥ向ＶＢＥ回报脉冲宽度约为１２～１８ｕｓ的回报脉冲，晶闸管的过电压保护监测是指当晶闸管发生过电压保护时，ＴＥ向ＶＢＥ回报脉冲宽度约为５～８ｕｓ的回报脉冲，这些回报脉冲都是通过光纤上传至ＶＢＥ；所述回报脉冲上传至ＶＢＥ后，通过逻辑控制系统对其进行分类，利用脉冲宽度对其进行识别，识别后的脉冲按照状态信息进行编码，编码的格式按照ＣＡＮ总线协议，最后通过ＣＡＮ总线上传至控制保护系统；所述ＶＢＥ和控制保护系统之间的信息交互内容有ＶＢＥ状态信息，是ＶＢＥ为了向控制保护系统说明其工作状态，如果ＶＢＥ状态信息是高电平，则控制保护系统认为ＶＢＥ正常，并向ＶＢＥ发送触发角信号，该信号为脉冲宽度为１２０°的电平信息；所述ＴＥ将完成对晶闸管级的保护，正向过电压保护是通过测量晶闸管阳极对阴极的电压，当正向电压大于晶闸管级保护水平４ｋＶ时，向晶闸管发送门极脉冲，触发晶闸管，从而达到保护晶闸管的目的，恢复期保护是当检测到晶闸管在负压３０Ｖ时，电压突然变为正压，且电压大于１ｋＶ时，向晶闸管门极发送触发脉冲，触发晶闸管，达到保护晶闸管的目的。...

【技术特征摘要】
1.一种新型换流阀模块试验晶闸管监测与保护系统，其特征在于包括控制保护系统、阀基电子设备(VBE)和晶闸管电子设备(TE)三部分组成，TE和晶闸管 之间有三根导线连接，分别是晶闸管阳极接线VT、晶闸管门极接线fete、晶闸管阴极接线 VG.，VT和VG是用来测量晶闸管阳极对阴极的电压，Gate是为了向晶闸管门极发送触发脉 冲，VBE和TE之间有两根光纤连接，一个是为了向TE发送触发脉冲，一个是为了收取TE回 报的晶闸管状态信息，VBE和控制保护系统之间有三组数据线连接，分别是VBE状态信息， 触发角信息，及CAN总线；所述TE用于完成对晶闸管级的触发和监测，电路板取能监测是指当电压大于36V时， 向VBE回报脉冲宽度约为20 25us的回报脉冲，晶闸管的触发监测是指，当晶闸管被触发 时，TE向VBE回报脉冲宽度约为12 ISus的回报脉冲，晶闸管的过电压保护监测是指当 晶闸管发生过电压保护时，TE向VBE回报脉冲宽度约为5 Sus的回报脉冲，这些回报脉 冲都是通过光纤上传至VBE ；所述回报脉冲上传至VBE后，通过逻辑控制系统对其进行分类，利用脉冲宽度对其进 行识别，识别后的脉冲按照状态信息进行编码，编码的格式按照CAN总线协议，最后通过 CAN总线上传至控制保护系统；所述VBE和控制保护系统之间的信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓光，温家良，陈龙龙，张娟，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]