CN103618323A - 一种基于冗余控制器的statcom控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于冗余控制器的STATCOM控制系统，包括调节保护控制器和执行机构；调节保护控制器包括结构相同相互连接通信的调节保护控制器A和调节保护控制器B，分别与执行机构连接通信；调节保护控制器包括模拟量采集单元、控制调节单元、保护单元、录波单元、开关量输入单元、开关量输出单元和通信扩展单元；执行机构包括阀控单元、录波单元和光输入输出单元；调节保护控制器A或调节保护控制器B通过控制调节单元与执行机构的阀控单元连接通信，下发调节指令和控制指令至执行机构。本发明提供的一种控制系统，实现了从模拟量采集、调节核心算法、设备投入退出以及录波监控等功能及硬件构成均可冗余切换，极大提高了STATCOM控制系统的可靠性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子控制技术领域，具体涉及一种基于冗余控制器的STATCOM控制系统。
背景技术
STATCOM（Static synchronous compensator，静止同步补偿器）具有功耗低、响应快，谐波污染少，占地小等优点，尤其在系统电压故障时能够快速提供无功功率支撑，确保母线电压的稳定性，是治理电能质量方面的理想设备，目前被广泛应用于输配电网。随着电力电子技术的不断发展，治理电能质量方面的设备不断向高电压、大容量发展，因此对这些设备控制系统的性能要求越来越高。能可靠实现自动切换主备状态的双控制系统有着广泛的需求和良好的发展前景。目前普遍使用的冗余控制系统是在一个机箱中插上两块功能相同的控制调节板卡，这种冗余方法不便于掉电维护，且两块控制调节板卡同时出现故障时，必须停机维修。
申请号为201220472873.9的《STATCOM控制器系统冗余切换装置》公开了一种STATCOM控制系统冗余切换装置，该装置通过切换机箱来实现A、B两个主控机箱的冗余切换。只能通过控制切换机箱来控制切换，并且两个主控机箱包括主控板、扩展板、电源板，但是采集单元、开关量控制单元共用一套，本质上只实现了主控板可冗余。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于冗余控制器的STATCOM控制系统，所述系统包括调节保护控制器和执行机构；
所述调节保护控制器包括结构相同相互连接通信的调节保护控制器A和调节保护控制器B，分别与所述执行机构连接通信；
所述调节保护控制器包括模拟量采集单元、控制调节单元、保护单元、录波单元、开关量输入单元、开关量输出单元和通信扩展单元；所述执行机构包括阀控单元、录波单元和光输入输出单元；
所述调节保护控制器A或调节保护控制器B通过所述控制调节单元与所述执行机构的所述阀控单元连接通信，下发调节指令和控制指令至所述执行机构。
本发明提供的第一优选实施例中：所述调节保护控制器和所述执行机构均分别包括电源模块；
所述调节保护控制器的所述控制调节单元与所述执行机构的所述阀控单元通过光纤进行通信；
所述调节保护控制器A和所述调节保护控制器B的所述控制调节单元通过光纤或者以太网进行通信。
本发明提供的第二优选实施例中：所述调节保护控制器的运行状态包括主运行状态和从运行状态，主运行状态的调节保护控制器为主控制器，从运行状态的调节保护控制器为从控制器；所述执行机构听从所述主控制器的命令与指令；
所述主控制器和从控制器之间互相诊断运行故障情况；所述主控制器和从控制器均按照控制节拍向所述执行机构下发自身的运行状态。
本发明提供的第三优选实施例中：当地工作站通过参数下发方式，对所述调节保护控制器A和调节保护控制器B进行主从运行状态设定。
本发明提供的第四优选实施例中：所述主控制器自身工作状态出现异常，并检测到所述从控制器运行正常时，对所述从控制器发出切换主运行状态命令，并把自身状态切换为从运行状态。
本发明提供的第五优选实施例中：所述从控制器与所述主控制器的通信断线时，所述从控制器接收所述执行机构反馈的主控制器运行状态信息，所述执行机构反馈的所述主控制器运行状态为从运行状态时，所述从控制器立即切换状态为主运行状态。
本发明提供的第六优选实施例中：当所述主控制器发生严重故障时，所述从控制器判断出与所述主控制器通信中断后，如果所述从控制器接收到执行机构反馈的主控制器与执行机构通信中断信息，所述从控制器立即切换运行状态为主运行状态。
本发明提供的第七优选实施例中：切换过程中，所述执行机构检测到两个所述调节保护控制器的运行状态相同时，维持现有的主控制器的运行状态不变。
本发明提供的第八优选实施例中：所述执行机构与主控制器通信异常时，不再对接收到的数据进行处理，维持原值，在接收到从控制器的运行状态变为主运行状态的信息时，执行当前状态下的主控制器下发的命令执行。
本发明提供的第九优选实施例中：所述调节保护控制器A和调节保护控制器B按照所述控制节拍互相传递各自调节相关的中间关键量以及系统的运行状态的信息。
本发明提供的一种基于冗余控制器的STATCOM控制系统，相对于最接近的现有技术的有益效果包括：
1、本发明提供的一种基于冗余控制器的STATCOM控制系统，通过两个结构相同相互通信的调节保护控制器分别连接执行机构，并且调节保护控制器包括模拟量采集单元、控制调节单元、保护单元、录波单元、开关量输入单元、开关量输出单元和通信扩展单元，完成链式STATCOM系统级控制策略、装置级监控保护与核心算法，使该控制系统从模拟量采集、调节核心算法、设备投入退出以及录波监控等功能及硬件构成均可实现冗余切换，从而达到真正意义上的双控制系统可冗余，极大提高了STATCOM控制系统的可靠性和稳定性。
2、两个调节保护控制器设置为一主一从运行状态，执行结构总是听从主控制器的命令，使整个控制系统不需要配备切换装置或者切换板卡，并且该调节保护控制器的硬件结构与单控制器系统使用的控制器相同，大大简化了配置不同应用场合控制系统的工作，又节约了硬件成本。
3、主控制器、从控制器与执行机构三者之间进行高速通信，建立严密的互检机制，主控制器和从控制器之间互相诊断运行故障情况，并且该主控制器和从控制器均按照控制节拍向执行机构下发自身的运行状态，任意一个控制器根据与另一个控制器和执行机构的通信情况，实现自身运行状态的切换，实现在两个控制器的运行状态的自动切换，并且可以防止主从误切换。
4、主控制器和从控制器按照控制节拍互相传递各自调节相关的中间关键量、本系统的运行状态等信息，保证STATCOM在两套控制器主从切换过程中的无缝平稳运行。
附图说明
如图1所示为本发明提供的一种基于冗余控制器的STATCOM控制系统的结构示意图；
如图2所示为本发明提供的一种基于冗余控制器的STATCOM控制系统的实施例结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明提供一种基于冗余控制器的STATCOM控制系统，如图1所示为本发明提供的一种基于冗余控制器的STATCOM控制系统的结构示意图，由图1可知，该系统包括调节保护控制器和执行机构，调节保护控制器包括结构相同相互连接通信的调节保护控制器A和调节保护控制器B，分别与执行机构连接通信。
调节保护控制器包括模拟量采集单元、控制调节单元、保护单元、录波单元、开关量输入单元、开关量输出单元和通信扩展单元。执行机构包括阀控单元、录波单元和光输入输出单元。
调节保护控制器A或调节保护控制器B通过控制调节单元与执行机构的阀控单元连接通信，下发调节指令和控制指令至执行机构。
两个结构相同并且相互通信的调节保护控制器分别连接执行机构，并且调节保护控制器均分别包括模拟量采集单元、控制调节单元、保护单元、录波单元、开关量输入单元、开关量输出单元和通信扩展单元，完成链式STATCOM系统级控制策略、装置级监控保护与核心算法，实现该控制系统从模拟量采集、核心算法调节、设备投入退出以及录波监控等功能及硬件构成均可实现冗余切换，从而达到真正意义上的双控制系统可冗余，极大提高了STATCOM控制系统的可靠性和稳定性。
进一步的，调节保护控制器和执行机构均分别包括电源模块。调节保护控制器的控制调节单元与执行机构的阀控单元通过光纤进行通信。调节保护控制器A和调节保护控制器B的控制调节单元通过光纤或者以太网进行通信。
调节保护控制器的运行状态包括主运行状态和从运行状态，即调节保护控制器A和调节保护控制器B一个为主控制器另一个为从控制器，执行机构总是听从主控制器的命令与指令。
通过将两个调节保护控制器设置为一主一从运行状态，执行结构总是听从主控制器的命令，使整个控制系统不需要配备切换装置或者切换板卡，并且该调节保护控制器的硬件结构与单控制器系统使用的控制器相同，大大简化了配置不同应用场合控制系统的工作，又节约了硬件成本。
主控制器、从控制器与执行机构三者之间进行高速通信，主控制器和从控制器之间互相诊断运行故障情况，并且该主控制器和从控制器均按照控制节拍向执行机构下发自身的运行状态，建立严密的互检机制，实现在两个控制器的运行状态的自动切换，并且可以防止主从误切换，具体包括：
1）当地工作站可通过参数下发方式，对调节保护控制器A、B进行主从运行状态设定。
2）主控制器自身工作状态出现异常，并检测到从控制器运行正常时，对从控制器发出切换主运行状态命令，并把自身状态切换为从运行状态。
3）如果从控制器与主控制器的通信断线，从控制器无法收到主控制器的切换命令，那么从控制器通过执行机构反馈的“主控制器运行状态”判断出自己是否切换为主运行状态。如果执行机构反馈的主控制器运行状态为从运行状态，那么从控制器立即切换状态为主运行状态。
4）当主控制器发生严重故障（例如电源掉电故障等）时，从控制器会判断出与主控制器通信中断，如果从控制器同时接收到执行机构反馈的“主控制器与执行机构通信中断”信息，那么从控制器立即切换运行状态为主运行状态。
切换过程中，执行机构检测到两个调节保护控制器的运行状态相同时，维持现有的主控制器的运行状态不变。执行机构与主控制器通信异常，则不再对接收到的数据进行处理，维持原值，一旦接收到原来的从控制器的运行状态变为主运行状态，则马上按照新主控制器执行。
实施例一：
如图2所示为本发明提供的一种基于冗余控制器的STATCOM控制系统的实施例的结构示意图，由图2可知，本控制系统的实施例包括：A、B两套调节保护控制器，A、B、C三相执行机构。A、B两套控制器之间通过调节控制单元，以光纤为介质进行通信。两套控制器的控制调节单元分别与A、B、C三相执行机构的阀控单元通过光纤进行通信。
两套调节保护控制器，根据采集的交流电压电流信号、执行机构上传的直流电压值、模块故障状态，完成调节计算、故障判断处理、装置投运状态控制等，按照控制节拍将控制命令和调节指令传递给执行机构。
执行机构辨识两套调节保护控制器的主从运行状态，按照主控制器的控制命令和调节指令执行。
两套控制器按照控制节拍互相传递各自调节相关的中间关键量、本系统的运行状态等信息，保证STATCOM在两套控制器主从切换过程中的无缝平稳运行。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于冗余控制器的STATCOM控制系统，其特征在于，所述系统包括调节保护控制器和执行机构；
所述调节保护控制器包括结构相同相互连接通信的调节保护控制器A和调节保护控制器B，分别与所述执行机构连接通信；
所述调节保护控制器包括模拟量采集单元、控制调节单元、保护单元、录波单元、开关量输入单元、开关量输出单元和通信扩展单元；所述执行机构包括阀控单元、录波单元和光输入输出单元；
所述调节保护控制器A或调节保护控制器B通过所述控制调节单元与所述执行机构的所述阀控单元连接通信，下发调节指令和控制指令至所述执行机构。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调节保护控制器和所述执行机构均分别包括电源模块；
所述调节保护控制器的所述控制调节单元与所述执行机构的所述阀控单元通过光纤进行通信；
所述调节保护控制器A和所述调节保护控制器B的所述控制调节单元通过光纤或者以太网进行通信。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调节保护控制器的运行状态包括主运行状态和从运行状态，主运行状态的调节保护控制器为主控制器，从运行状态的调节保护控制器为从控制器；所述执行机构听从所述主控制器的命令与指令；
所述主控制器和从控制器之间互相诊断运行故障情况；所述主控制器和从控制器均按照控制节拍向所述执行机构下发自身的运行状态。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，当地工作站通过参数下发方式，对所述调节保护控制器A和调节保护控制器B进行主从运行状态设定。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述主控制器自身工作状态出现异常，并检测到所述从控制器运行正常时，对所述从控制器发出切换主运行状态命令，并把自身状态切换为从运行状态。
6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述从控制器与所述主控制器的通信断线时，所述从控制器接收所述执行机构反馈的主控制器运行状态信息，所述执行机构反馈的所述主控制器运行状态为从运行状态时，所述从控制器立即切换状态为主运行状态。
7.如权利要求3所述的系统，其特征在于，当所述主控制器发生严重故障时，所述从控制器判断出与所述主控制器通信中断后，如果所述从控制器接收到执行机构反馈的主控制器与执行机构通信中断信息，所述从控制器立即切换运行状态为主运行状态。
8.如权利要求4-7任一项所述的系统，其特征在于，切换过程中，所述执行机构检测到两个所述调节保护控制器的运行状态相同时，维持现有的主控制器的运行状态不变。
9.如权利要求4-7任一项所述的系统，其特征在于，所述执行机构与主控制器通信异常时，不再对接收到的数据进行处理，维持原值，在接收到从控制器的运行状态变为主运行状态的信息时，执行当前状态下的主控制器下发的命令执行。
10.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述调节保护控制器A和调节保护控制器B按照所述控制节拍互相传递各自调节相关的中间关键量以及系统的运行状态的信息。
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