换流阀TE板连续运行自动化测试装置的研发 CNR219-034

这个项目要解决什么背景问题？

换流阀TE板是直流输电工程的核心控制单元，其运行状态直接决定换流站安全稳定送电。长期以来，TE板检测依赖人工巡检和定期离线测试，单板测试需拆装、接线、手动记录，耗时约40分钟，且同一板卡不同人员测试数据偏差可达15%。2023年初某换流站年度检修期间，因测试周期过长，部分板卡未能按期完成检测，只能延期至下一年度，直接推动本项目立项——研发连续自动完成TE板运行测试的装置，将人工从重复劳动中解放。

现场存在哪些具体问题？

• 人工测试单板耗时40分钟，全站128块TE板需连续工作85小时以上，检修窗口排不开，只能压缩项目或延期
• 数据记录于纸质表格，后期录入易出错，无法形成连续时间序列，板卡性能劣化趋势无从判断
• 阀厅电磁环境复杂，测试仪器受干扰后读数波动大，同板短时重复测试偏差超10%
• 不同厂家TE板接口定义不同，现有工具仅适配单一型号，换型需重新购置设备，成本高周期长
• 过压过流风险依赖人工目视监控，疏忽可能损坏单块价值数万元的TE板

本项目的创新目标是什么？

项目设定三项硬指标：一是单板自动测试时间压缩至8分钟以内，较人工缩短80%；二是建立连续数据采集链路，数据自动存储并上传后台，支持历史趋势查询，记录无遗漏；三是内置异常判别逻辑，参数越限立即声光告警并自动切断回路，保护板卡安全。工程层面，装置需兼容至少3种主流TE板型号，通过更换接口适配器切换测试对象，并预留数据接口对接站内生产管理系统。

技术方案如何实现？

装置采用分层架构。底层为信号调理与采集单元，选用工业级高精度采样芯片，配合硬件滤波与软件数字滤波，在阀厅强干扰下将测量误差控制在0.5%以内。采样单元与主控板通过光纤连接，实现电气隔离，隔离耐压3kV，确保一二次设备无电气贯通风险。主控板搭载工业级芯片，内置测试流程与异常判别逻辑，实时比对实测值与标准值，越限即触发保护并记录故障波形。装置配备大容量存储，网络中断时缓存数据，恢复后自动补传。通信支持有线以太网与无线组网，后台软件部署于站内服务器，提供任务编排、历史查询、趋势绘制、报告自动生成功能，运维人员通过手机端即可查看进度与告警。供电取站内检修电源，输入AC 85~265V，整机功耗低于2W；机箱防尘防水，适应半户外环境；测试线缆按10kV绝缘配合标准设计，工频耐压45kV/1min，局放小于5pC。

创新亮点有哪些？

• 高精度抗干扰采样链路：24位采样单元配合两级数字滤波，强干扰下精度保持0.5%以内，解决读数漂移问题
• 自动保护与异常判别：实时监测电压、电流、温度等参数，越限立即切断回路并告警，消除人工目视疏漏
• 多型号兼容设计：可更换接口适配器，一套装置适配多种TE板，无需分别购置设备
• 断点续传与本地缓存：网络中断自动暂存，恢复后补传，保证数据链条完整
• 全流程自动化闭环：上电、测试、记录、报告生成全程无需人工干预，仅需装拆板卡

落地应用效果如何？

装置于2023年6月在南方某换流站试运行。截至2024年5月，累计完成自动测试超600板次，在线运行率99.2%。试运行期间自动识别7起参数异常告警，经复核确认5起为元件老化导致的实际缺陷，早期发现率较人工方式明显提升。效率方面，单板测试由40分钟缩至7~8分钟，全站128块板卡年度测试从5天压缩至1天内。数据记录全自动化，无漏记错记。运维人员反馈，以往测试季需加班赶工，现只需按计划装插板卡，系统自动完成测试并推送报告，劳动强度大幅降低。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。

常见问题

问：该装置能否直接用于其他类型板卡的测试？
答：装置采用模块化接口设计，更换对应型号的接口适配器并导入测试参数模板，即可适配不同厂家、不同型号板卡。目前已完成3种主流TE板型号的适配验证。

问：测试过程中突然断电，已测数据是否会丢失？
答：不会。装置内置掉电保护电路，测试数据实时写入本地存储，断电重启后数据完整保留，可继续未完成的任务。

问：装置需要专人值守操作吗？
答：不需要。运维人员只需完成板卡装拆，测试流程自动执行，结果自动上传后台。异常情况下装置主动推送告警至手机端，人员无需在旁等待。

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提升、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续优化改进，进一步提升性能和适用性。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。