CN102195285A - 一种阀基控制设备与上层自动化装置接口方法 - Google Patents

一种阀基控制设备与上层自动化装置接口方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种阀基控制设备与上层自动化装置接口方法，本发明提供了模块化多电平式柔性直流输电系统中有效的阀基控制设备与上层自动化装置之间的精简接口信号定义和有效且完备的阀基控制设备与上层自动化装置之间配合实现控制保护系统AB冗余切换控制逻辑，使得阀基控制设备的控制增加。

Description

一种阀基控制设备与上层自动化装置接口方法
技术领域
本发明涉及一种模块化多电平柔性直流输电方法，具体讲涉及一种模块化多电平柔性直流输电系统的阀基控制设备与上层自动化装置接口方法。
背景技术
在模块化多电平式柔性直流输电系统中，阀基控制设备与上层自动化装置之间接口信号更复杂，存在差异。因此，常规直流输电系统中阀基电子设备与上层自动化装置之间的接口方法不适用于模块化多电平式柔性直流输电系统。常规直流输电系统中阀基电子设备与上层自动化装置之间接口信号定义中不存在实测电压量、电压参考量、以及电流平衡所需的PI调节参数。常规直流输电系统中阀基电子设备与上层自动化装置之间配合实现换流阀启动流程中只有一级阀取能检测配合。
模块化多电平式柔性直流输电系统具有相对复杂的阀基控制设备，通过对系统多个以IGBT为核心的子模块准确触发和关断来实现系统功能。由于柔性直流输电系统中各个以IGBT为核心的子模块需要相互独立的实时控制触发和关断，增加了阀基控制设备的控制难度。
由于对控制设备控制功能难度要求增加，使得与常规直流输电系统相比较，模块化多电平式柔性直流输电系统中阀基控制设备与上层自动化装置之间所需的控制命令及其他实时信息交互的复杂程度显著增加，表现为与常规直流输电系统相比较，通信接口信号显著增加。另外，使得同一时刻控制设备所存储的控制相关信息显著增加，这就增加了AB冗余系统切换时的控制信心交互难度，便需要有效的阀基控制设备与上层自动化装置之间配合实现的冗余切换机制。
由于模块化多电平式柔性直流输电系统以IGBT为核心的子模块本身结构特性，其带电取能方式特殊，系统上电启动分为几个阶段，增加了阀基控制设备与自动化装置之间配合实现换流阀启动及退出过程的顺序控制的难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效且完备的阀基控制设备与自动化装置之间所有的通信接口信号定义，以及AB冗余系统切换控制逻辑，使得阀基控制设备的控制增加。
本发明采用下述技术方案实现本发明的目的：
一种阀基控制设备与上层自动化装置接口方法，其改进之处在于，所述阀基控制设备包括阀基控制设备A和B；所述上层自动化装置包括上层自动化装置A和B；所述上层自动化装置A和阀基控制设备A通过光缆连接；所述上层自动化装置B和阀基控制设备B通过光缆连接；所述上层自动化装置A、阀基控制设备A、上层自动化装置B和阀基控制设备B组成AB冗余系统；
所述阀基控制设备和上层自动化装置之间的接口包括阀基控制设备和上层自动化装置下传至桥臂的参考电压量信号接口、阀基控制设备与阀体保护投入使能信号接口、桥臂闭锁信号接口、电流平衡控制PI调节参数、晶闸管动作信号接口和AB冗余系统值班运行信号接口、阀基控制设备上传至上层自动化装置的桥臂实时电容电压测量量、紧急故障跳闸请求信号接口、一般故障请求AB冗余系统切换信号接口、阀基控制设备及下级设备自检正常信号接口、阀基控制设备及下级设备动作事件回报信号接口和桥臂实时电流测量量；
所述方法包括下述情况：
A、所述阀基控制设备向上层自动化装置上报的阀基控制设备请求切换信号位置“0”，所述阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”；
B、所述主运行阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”；
C、从备用阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”；
D、当上层自动化装置检测到主阀基控制设备通信不正常，而从备用阀基控制设备通信正常，则需上层自动化装置进行冗余切换；如果检测所述主从阀基控制设备通信均不正常则需自动化装置执行跳闸；
E、当所述AB冗余阀基控制设备均长时间检测到为备用阀基控制设备，则上报当前切换结果事并且上报紧急跳闸请求信号；
F、当所述AB冗余阀基控制设备均长时间检测到为运行阀基控制设备，则上报当前切换结果事件。
本发明提供的一种优选的技术方案是：所述情况A中，所述阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”，表示所述该路阀基控制设备申请切换主从，且此时该路阀基控制设备存在故障。
本发明提供的第二优选的技术方案是：所述情况B中，所述主运行阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”，表示所述该路阀基控制设备申请切换主从，且此时阀基控制设备检测到故障。
本发明提供的第三优选的技术方案是：所述情况C中，所述从备用阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”，表示此时阀基控制设备检测到故障，且申请此时不被切换为所述主运行阀基控制设备。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
1.本发明提供了模块化多电平式柔性直流输电系统中有效的阀基控制设备与上层自动化装置之间的精简接口信号定义；
2.本发明提供了有效且完备的阀基控制设备与上层自动化装置之间配合实现控制保护系统AB冗余切换控制逻辑；
3.本发明提供了针对模块化多电平式柔性直流输电系统中换流阀启动过程中阀基控制设备与上层自动化装置准确有效的顺序控制流程。
附图说明
图1是阀基控制设备的组成示意图；
图2是阀基控制设备与上层自动化装置之间的接口示意图；
图3是AB冗余系统启动顺序控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明提供的上层自动化装置是基于ABB公司开发的世界领先的MACH2(Modular Advanced Control Hardware 2)系统的一个部分；图1是阀基控制设备的组成示意图；阀基控制设备(VBC，valve basc controller)A和B结构相同，由阀基控制设备0-6组成：阀基控制设备0负责完成(1)调制：需要将阀基控制设备的上层自动化装置发来的桥臂电压参考值根据以IGBT为核心的子模块储能电容电压转化为桥臂子模块投入数量命令；(2)电流平衡控制：执行电流平衡控制运算，修正桥臂子模块投入数量，进而修正桥臂电压抑制上下桥臂、相间的环流；通信管理：(3)与上层自动化装置实现内容可寻址网络协议(Content Addressable Network，CAN)、高级数据链路控制协议(High-Level Data Link Control，HDLC)及其他光脉冲形式通信(4)桥臂过流保护：执行模块化多电平式柔性直流输电系统特有的桥臂过流检测及保护处理逻辑，实现桥臂过流保护功能；
阀基控制设备1-6负责完成(1)电压平衡控制：根据投入电平数目，以及桥臂子模块的当前状态，来产生具体桥臂子模块投退命令；(2)阀保护：根据子模块回报的状态信息，进行故障判断，并根据故障等级进行相应的处理，不发生误动作；(3)通信管理：与桥臂子模块实现串行通信。
阀基控制设备包括阀基控制设备A和B；所述上层自动化装置包括上层自动化装置A和B；所述上层自动化装置A和阀基控制设备A通过光缆连接；所述上层自动化装置B和阀基控制设备B通过光缆连接；所述上层自动化装置A、阀基控制设备A、上层自动化装置B和阀基控制设备B组成AB冗余系统。
图2是阀基控制设备与上层自动化装置之间的接口示意图；阀基控制设备与上层自动化装置之间的接口包括阀基控制设备和上层自动化装置下传至的桥臂参考电压量信号、阀基控制设备与阀体保护投入使能信号、桥臂闭锁信号Lock、电流平衡控制PI调节参数、晶闸管动作信号Thy_on和AB冗余系统值班运行信号Active，以及阀基控制设备上传至上层自动化装置的桥臂实时电容电压测量量∑Uc、紧急故障跳闸请求信号、一般故障请求AB冗余系统切换信号VBC_CHANGE、阀基控制设备及下级设备自检正常信号VBC_OK、阀基控制设备及下级设备动作事件回报信号FEEDBACK_SIGN、桥臂实时电流测量量Ip。
在正常工作状况下(非故障状态下)阀基控制设备向上层自动化装置上报的阀基控制设备请求切换信号位为“0”；阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”，表示该路阀基控制设备申请切换主从，且此时该路通道存在故障；正常工作状态是指系统的非故障状态；
主(运行)阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”，表示该路阀基控制设备申请切换主从，且此时该路阀基控制设备检测到故障；
从(备用)阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”，表示此时该路阀基控制设备检测到故障，且申请此时不适合被切换为主(运行)阀基控制设备；
当上层自动化装置检测到主(运行)阀基控制设备通信不正常，而从(备用)阀基控制设备通信正常，则需上层自动化装置进行冗余切换，如果检测主从阀基控制设备通信均不正常则需上层自动化装置执行跳闸；
其中，阀基控制设备A和B均可作为主(运行)和从(备用)阀基控制设备。
当AB冗余阀基控制设备均长时间检测到为备用，则上报当前切换结果事并且件上报紧急跳闸请求；
当AB冗余阀基控制设备均长时间检测到为运行，则上报当前切换结果事件。
系统启动顺序控制流程如下：
(1)当上层自动化装置单元接收到阀基控制设备单元发来的阀基控制设备紧急跳闸请求信号清零，且稳定一段时间之后(10s-10min)，执行合功率主闸操作；
(2)合闸N1秒(2s)后上层自动化装置将阀基控制设备与阀体保护使能信号置位，通知阀基控制设备投入故障检测。
(3)当上层自动化装置单元发现所有阀基控制设备及阀体自检正常信号置位，并且上传的桥臂电压和∑Uc正确后，切充电电阻，并维持下发闭锁信号至阀基控制设备；
(4)系统电压稳定后，上层自动化装置单元判断电容充电结束，具备解锁条件，由上层自动化装置决定进入正常运行流程；
(5)如果阀基控制设备接收到阀基控制设备与阀体保护使能信号置位N秒(30s-60s)后，阀基控制设备发现充电仍然不正常，阀基控制设备紧急跳闸请求信号置位，阀基控制设备向上层自动化装置发送跳闸请求。
最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (4)

1.一种阀基控制设备与上层自动化装置接口方法，其特征在于，所述阀基控制设备包括阀基控制设备A和B；所述上层自动化装置包括上层自动化装置A和B；所述上层自动化装置A和阀基控制设备A通过光缆连接；所述上层自动化装置B和阀基控制设备B通过光缆连接；所述上层自动化装置A、阀基控制设备A、上层自动化装置B和阀基控制设备B组成AB冗余系统；
所述阀基控制设备和上层自动化装置之间的接口包括阀基控制设备和上层自动化装置下传至桥臂的参考电压量信号接口、阀基控制设备与阀体保护投入使能信号接口、桥臂闭锁信号接口、电流平衡控制PI调节参数、晶闸管动作信号接口和AB冗余系统值班运行信号接口、阀基控制设备上传至上层自动化装置的桥臂实时电容电压测量量、紧急故障跳闸请求信号接口、一般故障请求AB冗余系统切换信号接口、阀基控制设备及下级设备自检正常信号接口、阀基控制设备及下级设备动作事件回报信号接口和桥臂实时电流测量量；
所述方法包括下述情况：
A、所述阀基控制设备向上层自动化装置上报的阀基控制设备请求切换信号位置“0”，所述阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”；
B、主运行阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”；
C、从备用阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”；
D、当上层自动化装置检测到主阀基控制设备通信不正常，而从备用阀基控制设备通信正常，则需上层自动化装置进行冗余切换；如果检测所述主从阀基控制设备通信均不正常则需自动化装置执行跳闸；
E、当所述AB冗余阀基控制设备均长时间检测到为从备用阀基控制设备，则上报当前切换结果事并且上报紧急跳闸请求信号；
F、当所述AB冗余阀基控制设备均长时间检测到为主运行阀基控制设备，则上报当前切换结果事件。
2.如权利要求1所述的阀基控制设备与上层自动化装置接口方法，其特征在于，所述情况A中，所述阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”，表示所述该路阀基控制设备申请切换主从，且此时该路阀基控制设备存在故障。
3.如权利要求1所述的阀基控制设备与上层自动化装置接口方法，其特征在于，所述情况B中，所述主运行阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”，表示所述该路阀基控制设备申请切换主从，且此时阀基控制设备检测到故障。
4.如权利要求1所述的阀基控制设备与上层自动化装置接口方法，其特征在于，所述情况C中，所述从备用阀基控制设备上报阀基控制设备请求切换信号位置“1”，表示此时阀基控制设备检测到故障，且申请此时不被切换为所述主运行阀基控制设备。
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