CN109946600B - 检测换流阀子模块内部电气性能的装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测换流阀子模块内部电气性能的装置及控制方法，其中，该装置包括：变压器、变压器隔离开关、测试负载、负载隔离开关、示波器以及控制器，该控制器用于在控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合时，控制交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极、被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管、电容构成的回路，输出给子模块电容充电，依次完成子模块取能电源启动电压测试、耐压测试；在控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开时，子模块电容的电量通过该回路放电至测试负载，依次完成子模块IGBT开通关断测试、旁路开关保护动作功能测试以及取能电源闭锁测试。上述方案提高了换流阀子模块内部电气性能检测的效率和可靠性。

Description

检测换流阀子模块内部电气性能的装置及控制方法

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，特别涉及一种检测换流阀子模块内部电气性能的装置及控制方法。

背景技术

模块化多电平换流阀(Modular Multilevel Converter，MMC)采用可控关断型电力电子器件和脉冲宽度调制技术(Pulse Width Modulation，PWM)，既可以实现有功功率和无功功率的独立控制，又能向无源网络供电，是一种新颖的多电平变换器拓扑结构。基于模块化电压源换流阀的柔性直流输电系统，能够克服传统可控硅直流输电的缺点，在连接新能源发电场(如风力发电、太阳能发电等)到电网、向远距离负荷供电、构筑城市负荷中心等领域具有广阔的应用前景。模块化多电平换流阀较常规直流晶闸管阀具有紧凑化、模块化设计，易于移动、安装、调试和维护，方便扩展和实现多端直流输电等优点，成为未来输配电系统中一个不可或缺的重要组成部分。

基于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)电力电子元件的子模块是MMC换流阀的核心元件，工程安装阶段，子模块在运抵现场的过程中，极易受到振动、跌落、高低温、湿度等复杂运输环境的影响，为了保证柔性直流输电工程使用的MMC换流阀子模块功能正常，需要在安装前对换流阀子模块进行测试。为了缩短现场安装调试时间，工程多采用以多个子模块串联组成的阀段为单位进行测试的方法。

目前，多个已投运柔直工程在换流阀试验方面已有较为成熟的试验方法，但由于各个工程所用换流阀在组网方式、电压等级、设备容量、控制策略上有很大差异，现尚缺乏成熟统一的MMC换流阀调试技术。针对子模块功能考核的阀段试验还有较大的改进试验空间，目前所采用的直流电压源加压的阀段试验对整流桥模块要求较高、接线存在极性问题，随着电压等级与换流阀的内部复杂度的提升，已不能适应高压大容量MMC换流阀的阀段试验要求。为了有效考核现阶段MMC换流阀子模块电气性能，保证MMC换流阀现场调试的子模块性能满足全部要求，需要开展模块化多电平电压源型换流阀阀段试验方法的研究。

发明内容

本发明实施例提供了一种检测换流阀子模块内部电气性能的装置，用以提高换流阀子模块内部电气性能检测的效率和可靠性，该装置包括：

变压器，第一端与外部交流电源连接，用于将外部交流电源升压；

变压器隔离开关，第一端与变压器的第二端连接，变压器隔离开关的第二端接地；

测试负载，第一端与变压器隔离开关的第一端连接，测试负载的第二端与被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的首末端连接；所述测试负载用于接受被测换流阀子模块电容的放电电量；

负载隔离开关，第一端与测试负载的第一端连接；负载隔离开关的第二端与测试负载的第二端、以及被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的首末端连接；

示波器，第一端与测试负载的第一端、负载隔离开关的第一端连接，示波器的第二端与测试负载的第二端、负载隔离开关的第二端、以及被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的首末端连接；所述示波器用于在测试过程中检测电压；

控制器，用于在控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合时，控制外部交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极，被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管、电容构成的回路，输出给被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的子模块电容充电，在充电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块取能电源启动电压测试、子模块耐压测试；在控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开时，子模块电容的电量通过所述回路放电至所述测试负载，在放电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块IGBT开通关断测试、子模块旁路开关保护动作功能测试及子模块取能电源闭锁测试；所述二极管为负极与电容连接的二极管。

本发明实施例还提供了一种检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法，用以提高换流阀子模块内部电气性能检测的效率和可靠性，该方法包括：

在控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合时，控制外部交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极，被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管、电容构成的回路，输出给被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的子模块电容充电，在充电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块取能电源启动电压测试、子模块耐压测试；所述二极管为负极与电容连接的二极管

在控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开时，子模块电容的电量通过所述回路放电至所述测试负载，在放电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块IGBT开通关断测试、子模块旁路开关保护动作功能测试及子模块取能电源闭锁测试。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法的计算机程序。

与现有技术中通过整流模块直流电源对换流阀子模块充电实现子模块电气性能测试的方案相比较，本发明实施例提供的技术方案，利用换流阀子模块自身的二极管构成整流回路，借助低电压加压充电阀段子模块的方式完成充电步骤，一次性完成子模块取能电源启动电压测试、子模块耐压测试、IGBT的开通关断测试、旁路开关保护动作测试和取能电源闭锁电压测试，可以充分考核子模块电气性能与参数。本发明实施例提供的技术方案可以简化现有阀段试验需要借助整流桥提供直流电源充电子模块电容的充电步骤，避免了多个子模块串联造成的高额定电压和整流桥模块现有性能不足的矛盾，同时也简化了接线，降低了因极性问题带来的接线错误风险，提高了换流阀子模块内部电气性能检测的效率和可靠性。

另外，本发明实施例提供的技术方案操作简单、对设备性能要求低，且适用范围广，不仅适用于阀段子模块性能检测，而且适用于阀塔和阀厅桥臂的子模块性能检测。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中四层阀塔结构的示意图；

图2是本发明实施例中检测换流阀阀段子模块内部电气性能的装置(工频单相电压源)的结构示意图；

图3是本发明实施例中检测换流阀阀段子模块内部电气性能的装置(工频单相电压源)的原理示意图；

图4是本发明实施例中检测换流阀阀段子模块内部电气性能的装置(工频三相电压源)的结构示意图；

图5是本发明实施例中检测换流阀阀塔子模块内部电气性能的装置(工频单相电压源)的结构示意图；

图6是本发明实施例中检测换流阀阀塔子模块内部电气性能的装置(工频三相电压源)的结构示意图；

图7是本发明实施例中检测换流阀桥臂子模块内部电气性能的装置(工频三相电压源)的结构示意图；

图8是本发明实施例中检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法流程示意图；

图9是现有技术中通过整流模块直流电源对换流阀子模块充电实现子模块性能测试的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在介绍本发明实施例之前，首先对本发明实施例提供技术方案涉及的技术名词进行介绍如下。

MMC换流阀分为换流阀功率模块(以下简称子模块)、阀段、阀层和阀塔结构，一般4-6个子模块构成1个阀段，4-6个阀段构成1个阀层，4-5个阀层构成1个阀塔，换流站内阀厅1个桥臂一般由2个阀塔构成。图1显示某厂家设计的阀塔结构，共计4层，每层有6个阀段构成，每个阀段由6个子模块构成。根据结构分析可见，换流阀子模块是换流阀的最小单元，由电力电子元件IGBT及其反并联二极管组成的子模块是换流阀的核心元件，其电气性能直接影响换流阀的整体功能，由于换流阀在运抵现场的过程中易受到振动、跌落、高低温、湿度等复杂运输环境的影响，为保证柔性直流输电工程中使用的全部换流阀子模块功能正常，需要在安装前对换流阀子模块进行测试，针对换流阀部件调试的阀段、阀塔和桥臂试验便是有效检验子模块性能的试验。

发明人发现：现有技术中通过整流模块直流电源对换流阀子模块充电实现子模块性能测试的存在诸多不足，如图9所示，试验时需要直流电源和整流桥模块，数量众多的子模块串联形成的高电压，使得目前整流桥模块的额定参数难以匹配，同时试验接线因极性问题存在接线错误的风险。

因此，考虑到上述技术问题，发明人提出了一种利用MMC换流阀子模块自身的二极管整流回路实现子模块电容充电的充电方案，该方案简化充电回路，降低充电设备要求，提高充电步骤可操作性，适用范围广。基于该充电方案的阀段试验用于考核换流阀子模块内部电气性能，其完整试验过程可完成包括子模块取能电源启动电压测试、子模块耐压测试、IGBT开通关断测试、旁路开关保护动作测试和取能电源闭锁电压测试的五类测试项目，子模块性能考核完备、试验操作灵活简单，而且基于该充电方案的阀段试验可推广应用到以阀塔和桥臂为单位的子模块性能测试。下面对该检测换流阀子模块内部电气性能的方案进行详细介绍如下。

图2是本发明实施例中检测换流阀阀段子模块内部电气性能的装置的结构示意图，如图2所示，该装置包括：

变压器T，第一端与外部交流电源AC连接，用于将外部交流电源升压；

变压器隔离开关K1，第一端与变压器T的第二端连接，变压器隔离开关K1的第二端接地；

测试负载R，第一端与变压器隔离开关K1的第一端连接，测试负载的第二端与被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的首末端连接；所述测试负载用于接受被测换流阀子模块电容的放电电量；

负载隔离开关K2，第一端与测试负载R的第一端连接；负载隔离开关K2的第二端与测试负载R的第二端、以及被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的首末端连接；

示波器L，第一端与测试负载R的第一端、负载隔离开关K2的第一端连接，示波器L的第二端与测试负载R的第二端、负载隔离开关K2的第二端、以及被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的首末端连接；所述示波器用于在测试过程中检测电压；

控制器，用于在控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合时，控制外部交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极，被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管，电容构成的回路，输出给被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的子模块电容充电，在充电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块取能电源启动电压测试、子模块耐压测试；在控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开时，子模块电容的电量通过所述回路放电至所述测试负载，在放电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块IGBT开通关断测试、子模块旁路开关保护动作功能测试以及子模块取能电源闭锁测试；所述二极管为负极与电容连接的二极管。

与现有技术中通过整流模块直流电源对换流阀子模块充电实现子模块电气性能测试的方案相比较，本发明实施例提供的技术方案，利用换流阀子模块自身的二极管构成整流回路，借助低电压加压充电阀段子模块的方式完成充电步骤，一次性完成子模块取能电源启动电压测试、子模块耐压测试、IGBT的开通关断测试、旁路开关保护动作测试和取能电源闭锁电压测试，可以充分考核子模块电气性能与参数。本发明实施例提供的技术方案可以简化现有阀段试验需要借助整流桥提供直流电源充电子模块电容的充电步骤，避免了多个子模块串联造成的高额定电压和整流桥模块现有性能不足的矛盾，同时也简化了接线，降低了因极性问题带来的接线错误风险，提高了换流阀子模块内部电气性能检测的效率和可靠性。

另外，本发明实施例提供的技术方案操作简单、对设备性能要求低，且适用范围广，不仅适用于阀段子模块性能检测，而且适用于阀塔和阀厅桥臂的子模块性能检测。

具体实施时，上述二极管可以指的是图2中的续流二极管11，续流二极管11是反并联在IGBT两端的二极管，续流二极管11和IGBT共同组成开关单元。图2中的压接式封装晶闸管55是在换流阀直流母线短路故障时，作为保护以续流二极管11为代表的续流二极管的一种保护设置。

具体实施时，上述控制器在图2中未显示，可以是一个独立的控制器，当然也可以是集成在现有的换流阀控制设备中。另外，图2中虚线框包括了一个子模块单元的放大示意。

本发明实施例提出的用于MMC换流阀子模块功能特性的测试方案，适用于阀段试验、阀塔试验和桥臂的子模块的电气性能检测，以阀段测试为例，介绍本发明实施例提供的技术方案如下：

具体实施时，试验前准备，试验场地设有隔离护栏，确认有接线可靠的工频交流电源。按照附图2进行试验接线，同时将阻容分压器(图中未画出)接于被试阀段(由串接的子模块组成)的首末端(即图2中引线1所接相单元中点和引线2所接相单元中点之间)，作为阀段端口间电压波形的测量端口。

在一实施例中，所述控制器具体可以用于：

控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合；

控制外部交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极，被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管、电容构成的回路，输出给被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的子模块电容充电；

在充电的过程中，根据示波器的检测电压，在监测到子模块的电压与预设启动电压的差值小于第一预设电压值时，根据检测到的每个子模块的取能电源电压、通信状态及子模块电容均压情况，完成子模块取能电源启动电压测试；

在监测到每个子模块的取能电源电压正常、通信状态正常及电容均压正常后，控制被测阀段、阀塔或阀厅桥臂两端的电压升至额定电压，且保持预设时长，在所述预设时长内，完成子模块耐压测试。

具体实施时，启动阀基监视系统中的阀控监视模块和试验用阀基控制设备，检查试验回路无误后，如图2所示，控制断开变压器隔离开关K1，闭合负载隔离开关K2，工频交流电压源对阀段中各子模块进行充电，当子模块电压即将达到取能电源要求的启动电压时，即子模块的电压与预设启动电压的差值小于第一预设电压值时，观察阀控监视系统，检查并记录每个子模块的取能电源电压、通信状态和子模块电容均压情况，完成子模块取能电源启动电压测试。

接着，若子模块通信正常，电压显示正常，且均压较好，阀段两端电压继续升压至额定电压，且保持预设时长，可以是10min，并在该时间段内进行子模块耐压测试，完成子模块耐压考核(检测、测试)。

在一实施例中，所述控制器具体可以用于：

在监测到子模块耐压正常时，控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开，子模块电容的电量通过所述回路放电至所述测试负载；

在子模块自然放电至第二预设电压值后，控制下发IGBT解锁命令，根据示波器的检测电压，完成子模块IGBT开通关断测试；

持续保持IGBT关断状态，根据示波器的检测电压，直至检测到子模块欠压时，上报取能电源故障，根据旁路开关动作闭合检测结果，完成子模块旁路开关保护动作功能测试，根据每个子模块的取能电源闭锁电压检测结果，完成子模块取能电源闭锁测试。

具体实施时，若换流阀耐压无异常后，如图2所示，控制闭合变压器隔离开关K1，断开负载隔离开关K2，当换流阀子模块自然放电至一定电压后，控制阀控系统下发IGBT解锁命令，进行IGBT开通关断测试，检查IGBT的开通关断触发功能，观测并记录阀端间电压形成的电平阶梯波和各子模块电容电压值，完成IGBT开通关断功能考核。

接着，持续保持IGBT关断状态，直至阀子模块欠压，上报取能电源故障，检查旁路开关动作是否闭合，检查并记录每个子模块的取能电源闭锁电压，完成旁路开关保护动作功能验证和子模块取能电源闭锁测试。

在一实施例中，所述测试负载可以为电阻。当然测试负载还可以是其他器件。

在一实施例中，所述变压器可以为单相工频变压器或三相工频变压器。

具体实施时，如图2所示，在变压器为单相工频变压器时，变压器通过第一引线1连接至被测阀段的第一相单元的中点，通过第二引线2连接至被测阀段的第二相单元的中点，通过第三引线3将第二相单元和第三相单元连接。如图4所示，在变压器为三相工频变压器时，变压器的第一相通过第四引线4连接至被测阀段的第一相单元的中点，变压器的第二相通过第五引线5连接至被测阀段的第二相单元的中点，变压器的第三相通过第六引线6连接至被测阀段的第三相单元的中点。被测阀塔的接线方式详见图5和图6的示意，以及被测阀厅桥臂的接线方式详见图7的示意，请参见阀段测试的接线方式，在此不再赘述。

下面结合附图2至图7，举个详细的例子，以阀段为单位对换流阀子模块内部电气性能的检测方案进行详细介绍如下。具体步骤可以包括：

步骤1)：进行试验前准备，试验场地设有隔离护栏，确认有接线可靠的直流电源。

步骤2)：按照附图2进行试验接线，试验电路主要包括充当充电电源的工频变压器T、变压器隔离开关K1、试验电阻R(测试负载)、电阻(负载)隔离开关K2和被测阀段(包含6个子模块)，其中试验电阻作为阀段充电完毕后的负载，阻容分压器接于试验电阻两端，即被试阀段的首末端，该端口便是阀段端口间电压波形的测量端口，通过与示波器相连实现阀电压波形的监视功能。

步骤3)采用裸导线将阀塔底层绝缘子短接并与大地相连。

步骤4)通过万用表检测确认阀段子模块旁路开关已断开。

步骤5)可靠接插子模块与试验用阀基控制器的通信光纤。

步骤6)启动阀基监视系统中的阀控监视模块和试验用阀基控制设备。

步骤7)检查试验回路无误后，断开变压器隔离开关K1，闭合电阻(负载)隔离开关K2，通过工频变压器T给阀段子模块电容充电。附图3简要说明充电原理，如图3中虚线所示，通过电源正极、以及与此相连桥臂的子模块对应二极管、电容，构成回路，其路径为电源正极—二极管31(负极与电容连接的二极管)—电容C3—二极管41(负极与电容连接的二极管)—电容C4—电源负极，实现对右边子模块电容充电到工频变压器高压侧峰值电压；当高压交流电压为上负下正时，如附图3中实线所示，通过电源正极(原负极)、以及与此相连桥臂的子模块对应二极管、电容，构成回路，其路径为电源正极(图2中带圆圈的正极)—二极管11(负极与电容连接的二极管)—电容C1—二极管21(负极与电容连接的二极管)—电容C2—电源负极，实现对左边桥臂电容充电，充电到工频变压器高压侧峰值电压。其中，附图2阀段电源由单相工频变压器提供，当供电电源变为三相工频变压器时，阀段试验接线便为附图4。当子模块数量以阀塔为单位开展子模块性能试验时，其单相测试试验接线图参照附图5，其三相测试试验接线图则参照附图6；当子模块数量以桥臂为单位开展子模块性能试验时，其三相测试试验接线图则参照附图7，其充电步骤与阀段试验相同。

步骤8)当子模块电压即将达到取能电源要求的启动电压范围时，观察阀控监视系统，检查并记录每个子模块的取能电源电压、通信状态和子模块电容均压情况，完成取能电源启动电压测试。

步骤9)若子模块通信正常，电压显示正常，且均压较好，阀段两端电压继续充电升压至额定电压，且保持10min，并在该时间段内进行子模块耐压测试。

步骤10)若以上充电步骤中换流阀耐压无异常，则断开电阻隔离开关K2，闭合变压器隔离开关K1，进行子模块电容对电阻(负载)放电过程。当换流阀子模块自然放电至一定电压(第二预设电压值)后，控制监控系统下发IGBT解锁命令，进行IGBT开通关断测试，检查IGBT的开通关断触发功能，通过电阻两端的示波器，观测并记录阀端间电压形成的电平阶梯波和各子模块电容电压值，完成IGBT的开通关断测试。

步骤11)持续保持IGBT关断状态，直至阀子模块欠压，上报取能电源故障，检查旁路开关动作是否闭合，借助示波器检查并记录每个子模块的取能电源闭锁电压，完成旁路开关保护动作功能验证和子模块取能电源闭锁测试；

步骤12)以上试验结束后，等待15min后悬挂接地杆，用万用表测验电容器电压并检查旁路开关闭合状态无误后，拆卸子模块通信光纤，拆卸阀段子模块。

步骤13)填写阀段试验单，记录试验过程中各项目试验结果(检测结果)。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法，如下面的实施例。由于检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法解决问题的原理与上述检测换流阀子模块内部电气性能的装置相似，因此检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法的实施可以参考上述检测换流阀子模块内部电气性能的装置的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“模块”或者“单元”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图8是本发明实施例中检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法流程示意图，如图8所示，该方法包括如下步骤：

步骤101：在控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合时，控制外部交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极，被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管、电容构成的回路，输出给被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的子模块电容充电，在充电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块取能电源启动电压测试、子模块耐压测试；所述二极管为负极与电容连接的二极管；

步骤102：在控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开时，子模块电容的电量通过所述回路放电至所述测试负载，在放电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块IGBT开通关断测试、子模块旁路开关保护动作功能测试以及子模块取能电源闭锁测试。

在一个实施例中，在控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合时，控制外部交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极，被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管、电容构成的回路，输出给被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的子模块电容充电，在充电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块取能电源启动电压测试、子模块耐压测试，可以包括：

控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合；

控制外部交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极，被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管、电容构成的回路，输出给被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的子模块电容充电；

在充电的过程中，根据示波器的检测电压，在监测到子模块的电压与预设启动电压的差值小于第一预设电压值时，根据检测到的每个子模块的取能电源电压、通信状态及子模块电容均压情况，完成子模块取能电源启动电压测试；

在监测到每个子模块的取能电源电压正常、通信状态正常及电容均压正常后，控制被测阀段、阀塔或阀厅桥臂两端的电压升至额定电压，且保持预设时长，在所述预设时长内，完成子模块耐压测试。

在一个实施例中，在控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开时，子模块电容的电量通过所述回路放电至所述测试负载，在放电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块IGBT开通关断测试、子模块旁路开关保护动作功能测试及子模块取能电源闭锁测试，可以包括：

在监测到子模块耐压正常时，控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开，子模块电容的电量通过所述回路放电至所述测试负载；

在子模块自然放电至第二预设电压值后，控制下发IGBT解锁命令，根据示波器的检测电压，完成子模块IGBT开通关断测试；

持续保持IGBT关断状态，根据示波器的检测电压，直至检测到子模块欠压时，上报取能电源故障，根据旁路开关动作闭合检测结果，完成子模块旁路开关保护动作功能测试，根据每个子模块的取能电源闭锁电压检测结果，完成子模块取能电源闭锁测试。

综上，本发明实施例提供的技术方案提出用于考核模块化多电平电压源型换流阀(简称MMC换流阀)部件调试中阀段试验、阀塔试验和桥臂试验的统一试验方法，用以弥补现有试验方法中通过整流模块直流电源对换流阀子模块充电实现子模块性能测试的不足，对于科学地、明确地判断MMC换流阀内部子模块的电气功能和参数提供可靠依据，有效保证MMC换流阀子模块的功能正常。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法的计算机程序。

本发明实施提供的技术方案的有益技术效果为：

首先，本发明实施提供的技术方案利用MMC换流阀子模块自身的二极管构成整流回路，借助低电压加压充电阀段子模块的方式完成阀段充电步骤，一次性完成子模块取能电源启动电压测试、子模块耐压测试、IGBT的开通关断测试、旁路开关保护动作测试和取能电源闭锁电压测试，可以充分考核子模块电气性能与参数。

其次，本发明实施提供的技术方案简化了现有阀段试验需要借助整流桥提供直流电源对子模块电容充电的步骤，避免了子模块高额定电压和整流桥模块现有性能不足的矛盾，同时也简化了试验接线，降低了因极性问题带来的接线错误风险。

再次，本发明实施提供的技术方案操作简单、对设备性能要求低，且适用范围广，不仅适用于阀段子模块性能试验，而且可以扩展到以阀塔和桥臂为单位的子模块性能试验，适用范围广，通用性强。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测换流阀子模块内部电气性能的装置，其特征在于，包括：

变压器，第一端与外部交流电源连接，用于将外部交流电源升压；

变压器隔离开关，第一端与变压器的第二端连接，变压器隔离开关的第二端接地；

测试负载，第一端与变压器隔离开关的第一端连接，测试负载的第二端与被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的首末端连接；所述测试负载用于接受被测换流阀子模块电容的放电电量；

负载隔离开关，第一端与测试负载的第一端连接；负载隔离开关的第二端与测试负载的第二端、以及被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的首末端连接；

示波器，第一端与测试负载的第一端、负载隔离开关的第一端连接，示波器的第二端与测试负载的第二端、负载隔离开关的第二端、以及被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的首末端连接；所述示波器用于在测试过程中检测电压；

控制器，用于在控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合时，控制外部交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极，被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管、电容构成的回路，输出给被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的子模块电容充电，在充电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块取能电源启动电压测试、子模块耐压测试；在控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开时，子模块电容的电量通过所述回路放电至所述测试负载，在放电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块IGBT开通关断测试、子模块旁路开关保护动作功能测试及子模块取能电源闭锁测试；所述二极管为负极与电容连接的二极管。

2.如权利要求1所述的检测换流阀子模块内部电气性能的装置，其特征在于，所述控制器具体用于：

控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合；

控制外部交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极，被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管、电容构成的回路，输出给被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的子模块电容充电；

在充电的过程中，根据示波器的检测电压，在监测到子模块的电压与预设启动电压的差值小于第一预设电压值时，根据检测到的每个子模块的取能电源电压、通信状态及子模块电容均压情况，完成子模块取能电源启动电压测试；

在监测到每个子模块的取能电源电压正常、通信状态正常及电容均压正常后，控制被测阀段、阀塔或阀厅桥臂两端的电压升至额定电压，且保持预设时长，在所述预设时长内，完成子模块耐压测试。

3.如权利要求1所述的检测换流阀子模块内部电气性能的装置，其特征在于，所述控制器具体用于：

在监测到子模块耐压正常时，控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开，子模块电容的电量通过所述回路放电至所述测试负载；

在子模块自然放电至第二预设电压值后，控制下发IGBT解锁命令，根据示波器的检测电压，完成子模块IGBT开通关断测试；

持续保持IGBT关断状态，根据示波器的检测电压，直至检测到子模块欠压时，上报取能电源故障，根据旁路开关动作闭合检测结果，完成子模块旁路开关保护动作功能测试，根据每个子模块的取能电源闭锁电压检测结果，完成子模块取能电源闭锁测试。

4.如权利要求1所述的检测换流阀子模块内部电气性能的装置，其特征在于，所述测试负载为电阻。

5.如权利要求1所述的检测换流阀子模块内部电气性能的装置，其特征在于，所述变压器为单相工频变压器或三相工频变压器。

6.一种检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法，其特征在于，包括：

在控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合时，控制外部交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极，被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管、电容构成的回路，输出给被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的子模块电容充电，在充电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块取能电源启动电压测试、子模块耐压测试；所述二极管为负极与电容连接的二极管；

在控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开时，子模块电容的电量通过所述回路放电至测试负载，在放电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块IGBT开通关断测试、子模块旁路开关保护动作功能测试及子模块取能电源闭锁测试。

7.如权利要求6所述的检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法，其特征在于，在控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合时，控制外部交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极，被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管、电容构成的回路，输出给被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的子模块电容充电，在充电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块取能电源启动电压测试、子模块耐压测试，包括：

控制变压器隔离开关断开、负载隔离开关闭合；

控制外部交流电源经变压器升压后，通过电源正极或负极，被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的二极管、电容构成的回路，输出给被测阀段、阀塔或阀厅桥臂的子模块电容充电；

在充电的过程中，根据示波器的检测电压，在监测到子模块的电压与预设启动电压的差值小于第一预设电压值时，根据检测到的每个子模块的取能电源电压、通信状态及子模块电容均压情况，完成子模块取能电源启动电压测试；

在监测到每个子模块的取能电源电压正常、通信状态正常及电容均压正常后，控制被测阀段、阀塔或阀厅桥臂两端的电压升至额定电压，且保持预设时长，在所述预设时长内，完成子模块耐压测试。

8.如权利要求6所述的检测换流阀子模块内部电气性能的控制方法，其特征在于，在控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开时，子模块电容的电量通过所述回路放电至所述测试负载，在放电的过程中，根据示波器的检测电压，依次完成子模块IGBT开通关断测试、子模块旁路开关保护动作功能测试及子模块取能电源闭锁测试，包括：

在监测到子模块耐压正常时，控制变压器隔离开关闭合、负载隔离开关断开，子模块电容的电量通过所述回路放电至所述测试负载；

在子模块自然放电至第二预设电压值后，控制下发IGBT解锁命令，根据示波器的检测电压，完成子模块IGBT开通关断测试；

持续保持IGBT关断状态，根据示波器的检测电压，直至检测到子模块欠压时，上报取能电源故障，根据旁路开关动作闭合检测结果，完成子模块旁路开关保护动作功能测试，根据每个子模块的取能电源闭锁电压检测结果，完成子模块取能电源闭锁测试。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6至8任一所述方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求6至8任一所述方法的计算机程序。