换流站阀塔晶闸管定位系统及其工作方法

摘要

换流站阀塔晶闸管定位系统及其工作方法，涉及高压换流领域。目前，现场晶闸管定位从快速性和准确性两方面需要予以改善。本发明包括：晶闸管位置排列规律分析模块、告警存储模块、告警位置明文转换模块、展示模块；告警位置明文转换模块根据晶闸管位置排列规律分析模块得出晶闸管排列规律，将晶闸管告警事件中出现的位置代码信息翻译成位置明文。本技术方案实现后台非明文的告警报文到实际晶闸管位置明文的转换，同时通过图形化的语言标识故障晶闸管位置，极大地缩短了运维人员在阀厅现场寻找晶闸管的时间，并将晶闸管位置定位的准确率提高到100%，为现场开展事故处理，争取宝贵时间。

权利要求

1.换流站阀塔晶闸管定位系统，其特征在于包括：晶闸管位置排列规律分析模块：对不同厂家生产的晶闸管现场排列顺序进行归纳总结，得出晶闸管排列规律；

告警存储模块：罗列所有后台晶闸管告警事件，对每一后台晶闸管告警事件代码进行存储；告警事件代码包括告警事件的位置代码；

告警位置明文转换模块：根据晶闸管位置排列规律分析模块得出晶闸管排列规律，将晶闸管告警事件中出现的位置代码信息翻译成位置明文；

展示模块：当用户输入告警事件代码时，根据告警事件与位置信息之间的索引关系；自动给出晶闸管的文字位置信息，以及在阀厅内图形位置信息；图形位置信息以晶闸管所在的阀塔、阀层以及在阀层中的位置三个维度呈现；同时图形位置信息的模拟图辅以红色光标闪烁的方式标识所查询的晶闸管；

告警位置明文转换包括第一告警位置明文转换方法和第二告警位置明文转换方法；

当每个阀塔共4层，分为上下两个单阀，每个单阀由两个阀组件组成，每个阀组件一层，每个阀组件有两个阀段，上层阀组件晶闸管编号从右到左数依次为1-30，下层阀组件晶闸管编号从右到左数依次为31-60时，采用第一告警位置明文转换方法；

当每个阀塔共4层，且每一层斜置，一层分两排，每一排各设有二个阀组件；４层的阀组件螺旋设置时，采用第二告警位置明文转换方法。

2.根据权利要求1所述的换流站阀塔晶闸管定位系统，其特征在于：还包括告警模块：当晶闸管出现告警时，迅速根据位置明文在阀厅定位告警晶闸管，工业视频系统自动选择位置最优摄像头，用以观察告警晶闸管。

3.根据权利要求1所述的换流站阀塔晶闸管定位系统，其特征在于：在每个阀塔两侧各配置上、下2个摄像头，上面2层用上位的摄像头观察，下面2层用下位的摄像头观察。

4.根据权利要求1所述的换流站阀塔晶闸管定位系统，其特征在于：所述的告警位置明文转换模块设有位置计算子模块，位置计算子模块用于不同的阀塔类型计算晶闸管的位置明文信息。

5.采用权利要求1所述的换流站阀塔晶闸管定位系统的换流站阀塔晶闸管定位方法，其特征在于包括以下步骤：

1)晶闸管位置排列规律分析步骤：对不同厂家生产的晶闸管现场排列顺序进行归纳总结，得出晶闸管排列规律；

2)告警存储步骤：罗列所有后台晶闸管告警事件，对每一后台晶闸管告警事件代码进行存储；告警事件代码包括告警事件的位置代码；

3)告警位置明文转换步骤：根据晶闸管位置排列规律分析步骤得出晶闸管排列规律，将晶闸管告警事件中出现的位置代码信息翻译成位置明文；

4)展示步骤：当用户输入告警事件代码时，根据告警事件与位置信息之间的索引关系；

自动给出晶闸管的文字位置信息，以及在阀厅内图形位置信息；图形位置信息以晶闸管所在的阀塔、阀层以及在阀层中的位置三个维度呈现；同时图形位置信息的模拟图辅以红色光标闪烁的方式标识所查询的晶闸管。

6.根据权利要求5所述的换流站阀塔晶闸管定位方法，其特征在于：还包括告警步骤：当晶闸管出现告警时，迅速根据位置明文在阀厅定位告警晶闸管，工业视频系统自动选择位置最优摄像头，用以观察告警晶闸管。

7.根据权利要求1所述的换流站阀塔晶闸管定位系统，其特征在于：第一告警位置明文转换方法包括以下步骤：

101）获取输入数据；

102）以单阀编号、晶闸管编号为参数查询数据库；

103）获取层数编号、相别；

104）判断单阀编号属于Y侧，若否，则进入步骤105）；若是，则进入步骤106）；

105）将晶闸管编号除以30取余数，向下取整，再取非；

106）层数编号乘以2 再加上晶闸管编号除以30；

107）获取层数

108）判断晶闸管编号小于或等于30，若否，则进入步骤109）；若是，则进入步骤110）；

109）将晶闸管编号减30；

110）判定当前晶闸管编号值即为位置号；

111）判定以上相别、层数、晶闸管位置号即为所求。

8.根据权利要求1所述的换流站阀塔晶闸管定位系统，其特征在于：第二告警位置明文转换方法包括以下步骤：

201）获取输入数据；

202）将数据字符串分解为相别、单阀、阀组件、位置四部分；

203)通过单阀编号判断属于Y侧或D侧；

204）以单阀编号、阀组件编号为参数查询数据库；

205）获取层数、电流方向、晶闸管位置；

206）判断电流方向与晶闸管位置是否一致；若否，则进入步骤207）；若是，则进入步骤

208）；

207）加上相邻阀组件中晶闸管个数；

208）判定当前相别、层数、电流方向、晶闸管位置即为所求。

说明书

换流站阀塔晶闸管定位系统及其工作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高压换流领域，尤其指换流站阀塔晶闸管定位系统。

背景技术

[0002] 晶闸管是一种开关元件， 他一般具备如下特性：

[0003] 1、晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态；

[0004] 2、晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，即可控特性；

[0005] 3、晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。门极只起触发作用；

[0006] 4、晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。

[0007] 基于上述四种特性，晶闸管在超高压或者特高压直流输电工程中被广泛应用于整流站（将交流电转变为直流电）或者逆变站（将直流电转变为交流电），用以完成交直流电之间的互相转换。

[0008] 如图1（a）红框内所示的为单个晶闸管，所能承受的电压有限，为了满足工程需求，一般将多个晶闸管以某种特定的排列方式组合形成阀段，再将若干阀段组合形成阀塔,如图1(b)。构成阀塔的主要器部件为晶闸管，但同时也包含其他为满足工况所需的必要部件。一个特高压换流站中，晶闸管总量在2900个左右，分部在4个阀厅24个阀塔中。阀厅如图1（c）所示。

[0009] 正常运行中，每个阀塔所装设的晶闸管含有冗余度，即当3个左右的晶闸管出现故障时，阀塔仍能正常运行。超过此冗余度，就需要立即停运直流输电。因此晶闸管作为换流站核心部件，其能否正常运行直接关系到特高压直流输电的稳定性。当晶闸管出现异常告警时，需要以最快的时间确定晶闸管的位置，以对其通过红外测温等辅助检测手段来确定其是否异常。

[0010] 由于晶闸管数量众多，且不同厂家之间生产的晶闸管现场排列方式不具有普适性。因此，目前晶闸管定位存在如下问题：

[0011] 1、后台晶闸管告警报文为非明文，运维人员需要将告警信息通过复杂的方法转换成明文信息，才能获得晶闸管的位置信息，转换方法复杂，需要时间学习，且容易遗忘，转换过程浪费时间容易出错。

[0012] 2、换流站晶闸管众多，晶闸管在阀厅中的空间位置难以寻找，容易定位错误。

[0013] 基于以上两点，现场晶闸管定位从快速性和准确性两方面予以改善。

发明内容

[0014] 本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供换流站阀塔晶闸管定位系统，以从快速性和准确性对晶闸管现场定位予以改善目的。为此，本发明采取以下技术方案。

[0015] 换流站阀塔晶闸管定位系统，其特征在于包括：

[0016] 晶闸管位置排列规律分析模块：对不同厂家生产的晶闸管现场排列顺序进行归纳总结，得出晶闸管排列规律；

[0017] 告警存储模块：罗列所有后台晶闸管告警事件，对每一后台晶闸管告警事件代码进行存储；告警事件代码包括告警事件的位置代码；

[0018] 告警位置明文转换模块：根据晶闸管位置排列规律分析模块得出晶闸管排列规律，将晶闸管告警事件中出现的位置代码信息翻译成位置明文；

[0019] 展示模块：当用户输入告警事件代码时，根据告警事件与位置信息之间的索引关系；自动给出晶闸管的文字位置信息，以及在阀厅内图形位置信息；图形位置信息以晶闸管所在的阀塔、阀层以及在阀层中的位置三个维度呈现；同时图形位置信息的模拟图辅以红色光标闪烁的方式标识所查询的晶闸管。

[0020] 进一步的，还包括告警模块：当晶闸管出现告警时，迅速根据位置明文在阀厅定位告警晶闸管，工业视频系统自动选择位置最优摄像头，用以观察告警晶闸管。

[0021] 进一步的，在每个阀塔两侧各配置上、下2个摄像头，上面2层用上位的摄像头观察，下面2层用下位的摄像头观察。

[0022] 进一步的，所述的告警位置明文转换模块设有位置计算子模块，位置计算子模块用于不同的阀塔类型计算晶闸管的位置明文信息。

[0023] 本发明的另一个目的是提供一种换流站阀塔晶闸管定位系统的工作方法，其包括以下步骤：

[0024] 1)晶闸管位置排列规律分析步骤：对不同厂家生产的晶闸管现场排列顺序进行归纳总结，得出晶闸管排列规律；

[0025] 2)告警存储步骤：罗列所有后台晶闸管告警事件，对每一后台晶闸管告警事件代码进行存储；告警事件代码包括告警事件的位置代码；

[0026] 3)告警位置明文转换步骤：根据晶闸管位置排列规律分析步骤得出晶闸管排列规律，将晶闸管告警事件中出现的位置代码信息翻译成位置明文；

[0027] 4)展示步骤：当用户输入告警事件代码时，根据告警事件与位置信息之间的索引关系；自动给出晶闸管的文字位置信息，以及在阀厅内图形位置信息；图形位置信息以晶闸管所在的阀塔、阀层以及在阀层中的位置三个维度呈现；同时图形位置信息的模拟图辅以红色光标闪烁的方式标识所查询的晶闸管。

[0028] 进一步的，还包括告警步骤：当晶闸管出现告警时，迅速根据位置明文在阀厅定位告警晶闸管，工业视频系统自动选择位置最优摄像头，用以观察告警晶闸管。

[0029] 进一步的，告警位置明文转换包括第一告警位置明文转换方法和第二告警位置明文转换方法；

[0030] 当每个阀塔共4层，分为上下两个单阀，每个单阀由两个阀组件组成，每个阀组件一层，每个阀组件有两个阀段，上层阀组件晶闸管编号从右到左数依次为1-30，下层阀组件晶闸管编号从右到左数依次为31-60时，采用第一告警位置明文转换方法；

[0031] 当每个阀塔共4层，且每一层斜置，一层分两排，每一排各设有二个阀组件；４层的阀组件螺旋设置时，采用第二告警位置明文转换方法。

[0032] 进一步的，第一告警位置明文转换方法包括以下步骤：

[0033] 101）获取输入数据；

[0034] 102）以单阀编号、晶闸管编号为参数查询数据库；

[0035] 103）获取层数编号、相别；

[0036] 104）判断单阀编号属于Y侧，若否，则进入步骤105）；若是，则进入步骤106）；

[0037] 105）将晶闸管编号/30取余数，向下取整，再取非；

[0038] 106）层数编号*2 +晶闸管编号/30；

[0039] 107）获取层数

[0040] 108）判断晶闸管编号小于或等于30，若否，则进入步骤109）；若是，则进入步骤110）；

[0041] 109）将晶闸管编号减30；

[0042] 110）判定当前晶闸管编号值即为位置号；

[0043] 111）判定以上相别、层数、晶闸管位置号即为所求。

[0044] 进一步的，第二告警位置明文转换方法包括以下步骤：

[0045] 201）获取输入数据；

[0046] 202）将数据字符串分解为相别、单阀、阀组件、位置四部分；

[0047] 203)通过单阀编号判断属于Y侧或D侧；

[0048] 204）以单阀编号、阀组件编号为参数查询数据库；

[0049] 205）获取层数、电流方向、晶闸管位置；

[0050] 206）判断电流方向与晶闸管位置是否一致；若否，则进入步骤207）；若是，则进入步骤208）；

[0051] 207）加上相邻阀组件中晶闸管个数；

[0052] 208）判定当前相别、层数、电流方向、晶闸管位置即为所求。

[0053] 有益效果：

[0054] 1、克服“目前，晶闸管定位是根据厂家给出的定位方法，人为根据报文转换得到晶闸管位置信息，并根据此位置信息于阀厅现场找寻晶闸管，存在找寻速度慢，容易出错”的问题。根据运维现场人员实际工作情况，结合现场实际，从准确性和快速性两方面出发，通过计算机程序，实现后台非明文的告警报文到实际晶闸管位置明文的转换，同时通过图形化的语言标识故障晶闸管位置，极大地缩短了运维人员在阀厅现场寻找晶闸管的时间，并将晶闸管位置定位的准确率提高到100%，为现场开展事故处理，争取宝贵时间。

[0055] 2、克服“目前使用工业电视定位故障晶闸管需要人为手动寻找，因晶闸管众多，阀厅面积大，存在手动找寻速度慢，容易出错”的问题。自动定位，可以快速并使用最优位置摄像头快速锁定故障晶闸管。使现场晶闸管定位的准确率提高至100%，极大缩减了转换时间。并能控制工业电视系统，以使用最优摄像头快速捕捉到故障摄像头影像。

附图说明

[0056] 图1(a)是单个晶闸管在阀段中的示意图。

[0057] 图1(b)是闸塔结构示意图。

[0058] 图1（c）是闸厅结构示意图。

[0059] 图2是本发明的系统框图。

[0060] 图3是本发明晶闸管排列方法图。

[0061] 图4是本发明阀厅摄像头配置平面示意图。

[0062] 图5是本发明某一个阀塔两侧摄像头配置示意图。

[0063] 图6是本发明的一种警位置明文转换方法流程图。

[0064] 图7是本发明的另一种警位置明文转换方法流程图。

[0065] 图8是图6对应的故障晶闸管标识图。

[0066] 图9是图7对应的故障晶闸管标识图。

具体实施方式

[0067] 以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

[0068] 如图2所示，本发明包括以下模块

[0069] 晶闸管位置排列规律分析模块：对不同厂家生产的晶闸管现场排列顺序进行归纳总结，得出晶闸管排列规律；如图3所示；

[0070] 告警存储模块：罗列所有后台晶闸管告警事件，对每一后台晶闸管告警事件代码进行存储；告警事件代码包括告警事件的位置代码；

[0071] 告警位置明文转换模块：根据晶闸管位置排列规律分析模块得出晶闸管排列规律，将晶闸管告警事件中出现的位置代码信息翻译成位置明文；

[0072] 展示模块：当用户输入告警事件代码时，根据告警事件与位置信息之间的索引关系；自动给出晶闸管的文字位置信息，以及在阀厅内图形位置信息；图形位置信息以晶闸管所在的阀塔、阀层以及在阀层中的位置三个维度呈现；同时图形位置信息的模拟图辅以红色光标闪烁的方式标识所查询的晶闸管。

[0073] 告警模块：当晶闸管出现告警时，迅速根据位置明文在阀厅定位告警晶闸管，工业视频系统自动选择位置最优摄像头，用以观察告警晶闸管。

[0074] 本技术方案为换流站内工作人员根据控制室后台告警报文定位阀塔晶闸管的位置。适用于当前直流输电工程中的换流站和逆变站现场情况，极大地提高了工作效率，解决了晶闸管定位慢和定位不准确的问题。

[0075] 当用户输入告警代码时，系统自动给出晶闸管的文字位置信息，以及在阀厅内图形位置信息。图形位置信息以晶闸管所在的阀塔、阀层以及在阀层中的位置三个角度呈现。展现直观，方便运维人员查看，有效提高定位的准确性。

[0076] 为实现告警晶闸管的管控，系统具有工业电视的自动定位功能。

[0077] 晶闸管位置的图文信息用以运维人员在现场阀厅确定晶闸管的物理位置。通常，在换流站控制室内，配备有阀厅工业视频系统，可以通过安装在阀厅的工业摄像头远程观察阀塔和晶闸管有无放电、起火等异常情况。因此，在发生晶闸管故障告警时，通过软件，输入告警代码，使工业视频系统自动选择位置最优摄像头，用以观察告警晶闸管。

[0078] 一个阀厅装设有6个阀塔，在每个阀塔两侧各配置上、下2个摄像头，配置位置如图4、图5所示。从某一阀塔看，阀塔共分为4层，上面2层用上位摄像头观，如图5中的摄像头1和
7，下面2层用下位摄像头观，如图4中的摄像头13和19。从阀厅看，共分布6个阀塔，以图7中的虚线为分界，故障晶闸管靠近哪个摄像头即选择该摄像头进行观察。

[0079] 对应的换流站阀塔晶闸管定位系统的工作方法，包括以下步骤：

[0080] 1)晶闸管位置排列规律分析步骤：对不同厂家生产的晶闸管现场排列顺序进行归纳总结，得出晶闸管排列规律；

[0081] 2)告警存储步骤：罗列所有后台晶闸管告警事件，对每一后台晶闸管告警事件代码进行存储；告警事件代码包括告警事件的位置代码；

[0082] 3)告警位置明文转换步骤：根据晶闸管位置排列规律分析步骤得出晶闸管排列规律，将晶闸管告警事件中出现的位置代码信息翻译成位置明文；

[0083] 4)展示步骤：当用户输入告警事件代码时，根据告警事件与位置信息之间的索引关系；自动给出晶闸管的文字位置信息，以及在阀厅内图形位置信息；图形位置信息以晶闸管所在的阀塔、阀层以及在阀层中的位置三个维度呈现；同时图形位置信息的模拟图辅以红色光标闪烁的方式标识所查询的晶闸管。

[0084] 5）告警步骤：当晶闸管出现告警时，迅速根据位置明文在阀厅定位告警晶闸管，工业视频系统自动选择位置最优摄像头，用以观察告警晶闸管。

[0085] 在晶闸管位置排列规律分析时，利用晶闸管的正向导通性，通过判断电流的流向能够清楚了解阀厅各阀塔接线方式和晶闸管的正确定位。

[0086] 特高压换流站有4个阀厅构成，分别为极1高端阀厅、极1低端阀厅、极2高端阀厅、极2低端阀厅。不同阀厅内，晶闸管故障时告警报文格式不一样，告警内容不一样。故而需要采用不同的告警位置明文转换方法进行匹配。

[0087] Ⅰ、对于西门子技术的阀塔（如图3中的，极1高端阀厅和极1低端阀厅）来说两个阀厅阀塔的布局总体保持一致，命名分别为Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6；D1、D2、D3、D4、D5、D6。

[0088] 极1每个阀塔共4层，分为上下两个单阀。每个单阀由两个阀组件组成，每个阀组件一层，每个阀组件有两个阀段，上层阀组件晶闸管编号从右到左数依次为1-30，下层阀组件晶闸管编号从右到左数依次为31-60。

[0089] 例如：极一高端Y1单阀晶闸管40表示Y1单阀下层从右往左数第10个晶闸管。

[0090] 其适用于第一告警位置明文转换方法。

[0091] 如图6所示，第一告警位置明文转换方法包括以下步骤：

[0092] 101）获取输入数据；

[0093] 102）以单阀编号、晶闸管编号为参数查询数据库；

[0094] 103）获取层数编号、相别；

[0095] 104）判断单阀编号属于Y侧，若否，则进入步骤105）；若是，则进入步骤106）；

[0096] 105）将晶闸管编号/30取余数，向下取整，再取非；

[0097] 106）层数编号*2 +晶闸管编号/30；

[0098] 107）获取层数

[0099] 108）判断晶闸管编号小于或等于30，若否，则进入步骤109）；若是，则进入步骤110）；

[0100] 109）将晶闸管编号减30；

[0101] 110）判定当前晶闸管编号值即为位置号；

[0102] 111）判定以上相别、层数、晶闸管位置号即为所求。

[0103] Ⅱ、对于ABB技术路线的阀塔（极2高端阀厅和极2低端阀厅）来说两个阀厅阀塔的布局总体保持一致，命名分别为VA.V1、VA.V2、VA.V3、VA.V4、VB.V1、VB.V2、VB.V3、VB.V4、VC.V1、VC.V2、VC.V3、VC.V4。V1、V2处于△侧，V3、V4处于Y侧。

[0104] 例如：极2低端VB.V1.A1.V3丢失IP脉冲故障。

[0105] 表示极2低端阀厅B相、单阀1、阀组件1.晶闸管3。

[0106] 其适用于第二告警位置明文转换方法。

[0107] 如图7所示，第二告警位置明文转换方法包括以下步骤：

[0108] 201）获取输入数据；

[0109] 202）将数据字符串分解为相别、单阀、阀组件、位置四部分；

[0110] 203)通过单阀编号判断属于Y侧或D侧；

[0111] 204）以单阀编号、阀组件编号为参数查询数据库；

[0112] 205）获取层数、电流方向、晶闸管位置；

[0113] 206）判断电流方向与晶闸管位置是否一致；若否，则进入步骤207）；若是，则进入步骤208）；

[0114] 207）加上相邻阀组件中晶闸管个数；

[0115] 208）判定当前相别、层数、电流方向、晶闸管位置即为所求。

[0116] 如图3所示，可知极1应对应采用第一告警位置明文转换方法，极2应对应采用第二告警位置明文转换方法；

[0117] 根据上述情况，为了最大程度与现场匹配，搜索界面会根据选项进行自适应调整。第一个下拉选择框，选择极1高、极1低、极2高、极2低时界面会自动进行调整。当选择极1高或者极1低时，后面出现两个代码输入框；当选择极2高或者极2低时，后面出现四个代码输入框。

[0118] 当在搜索界面输入晶闸管告警代码，点击搜索“按钮”后，系统进入搜索结果页面。并对应出现不同的展示界面，极1的展示界面如图8所示，极2的展示界面如图9所示。

[0119] 换流站中，每个阀厅布置有6个阀塔，每个阀塔包含4个阀层每个阀层包含若干阀段。系统用红色闪烁状态标识晶闸管所在位置。图8、9中，红圈1显示为晶闸管所在的阀塔位置；红圈2显示为晶闸管所在的阀塔位置；红圈3显示为晶闸管所在的阀段位置；红圈4显示为晶闸管所在位置的文字描述。

[0120] 通过上述三个角度的描述，即可现场定位晶闸管的空间位置。为避免混淆，可将上述描述的参考方向一律为人身处阀厅巡视走道面朝阀塔。

[0121] 以上图2-9所示的换流站阀塔晶闸管定位系统是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。