CN104362740B - 一种直流输电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流输电系统，包括用于与运行人员工作站通讯连接的控制保护设备，控制保护设备分别通过换流阀监控设备与VCU设备和VBE设备通讯连接，该换流阀监控设备包括主控器及与其通讯连接的通讯模块，主控器包括CAN总线数据处理单元、数字量输入处理单元、换流阀设备数据处理单元；通讯模块与控制保护设备通讯连接。本发明直流输电系统的换流阀监控设备根据业界不同的技术路线，兼容目前市场上的两种换流阀系统，能同时接入ABB的VCU设备和SIEMENS的VBE设备，其性能指标优异,功能配置灵活,易于编程实现，易于移植，维护成本低廉该，可操作性高，可广泛应用于常规及特高压直流输电工程，完成对不同的换流阀设备的有效接入及控制保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流输电系统。
背景技术
直流输电系统包含控制保护设备和换流阀系统，两者都是直流输电系统工程中的核心设备，两者的协调配合工作完成直流输电系统的正常运行工作。控制保护设备对换流阀系统状的监控无论对于系统运行还是设备维护均有重要意义。当前换流阀监控设备有两中典型的技术路线，分别以ABB的VCU装置和西门子的VBE装置为代表，国内工程中两种不同技术方案的换流阀监控系统经常同时应用于同一直流输电工程中，直流输电控制保护设备对于两种换流阀监控系统的有效接入经常是直流工程中面临的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种直流输电系统，实现高压直流输电领域控制保护系统和不同的换流阀设备的有效互联互通。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种直流输电系统，包括用于与运行人员工作站通讯连接的控制保护设备，所述控制保护设备分别通过换流阀监控设备与VCU设备和VBE设备通讯连接，该换流阀监控设备包括主控器及与其通讯连接的通讯模块，所述主控器包括用于对VCU设备的数据进行接收处理的CAN总线数据处理单元、用于对VBE设备的开关量数据进行接收处理的数字量输入处理单元、对换流阀设备进行接收处理的换流阀设备数据处理单元；所述通讯模块与控制保护设备通讯连接。
所述主控器还包括用于对时的GPS单元和用于对换流阀监控设备的工程配置及状态信息监视的PC端配置工具处理单元。
所述主控器与通讯模块之间通过背板总线连接。
所述控制保护设备与换流阀监控设备之间通过profibus-DP现场总线通讯连接。
所述换流阀监控设备与VCU设备通过profibus-DP现场总线通讯连接，其与VCU设备通过CAN现场总线通讯连接。
本发明直流输电系统的换流阀监控设备对OWS(运行人员工作站)通过现场总线与中央控制主站进行通信.并支持冗余的通信接口配置，对换流阀设备，根据业界不同的技术路线，兼容目前市场上的两种换流阀系统，能同时接入ABB的VCU设备和SIEMENS的VBE设备，完成数据采集，顺序时间记录，运行监控等各种控制保护功能。监控设备的性能指标优异,功能配置灵活,易于编程实现，易于移植，维护成本低廉该，可操作性高，可广泛应用于常规及特高压直流输电工程，完成对不同的换流阀设备的有效接入及控制保护。该系统经试验验证运行稳定，为国家节省了大量的建设资金。
附图说明
图1为本发明直流输电系统结构示意图；
图2为换流阀监控设备原理示意图；
图3为VCU告警信息生成原理图；
图4为VBE数据上送原理图；
图5为PROFIBUS报文SOE,状态量，模拟量数据报文格式图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
如图1所示，本发明的直流输电系统包括用于与运行人员工作站通讯连接的控制保护设备，控制保护设备分别通过换流阀监控设备与VCU设备和VBE设备通讯连接，该换流阀监控设备主要完成对于不同的换流阀设备的接入，完成上行换流阀状态信息的生成及上送和控制保护设备下发换流阀控制命令的处理，将换流阀设备上送的数据(状态信息，模拟量信息)转换成固定格式的数据，同时以profibus-DP现场总线按固定的应用层协议上送至控制保护设备(HCM3000控制保护平台)；将下发控制命令通过特定方式下发至VCU设备或者VBE设备。
根据不同的换流阀设备，换流阀监控设备完成对以上两种类型装置的接入，处理上送及下发数据的统一处理，如图2所示，该换流阀监控设备包括主控器(主板卡)及与其通讯连接的通讯模块(通讯板卡)，主控器与通讯模块之间通过背板总线连接，采用微处理器和专用的ASC协议芯片来实现CAN与profibus-DP两种工业现场总线的功能，完成换流阀设备与操作员工作站(以下简称OWS)有效连接，完成换流阀告警事件及状态数据和监视数据的上传以及OWS控制命令的下达。
主控器包括用于对VCU设备的数据进行接收处理的CAN总线数据处理单元、用于对VBE设备的开关量数据进行接收处理的数字量输入处理单元、对换流阀设备进行接收处理的换流阀设备数据处理单元；通讯模块与控制保护设备通讯连接。主控器还包括用于对时的GPS单元和用于对换流阀监控设备的工程配置及状态信息监视的PC端配置工具处理单元。也就是说，主板卡采用16位微处理器新技术、实时软件结构、功能配置灵活，完成以下几类功能：
(1)CAN现场总线驱动及应用层协议处理，接收来自VCU设备的信息，如图3所示，下发至VCU命令，应用层协议分两类，分为广播数据发送接收及点对点数据发送接收，具体的报文格式见表1和表2；
表1：点对点binary报文的数据格式
表2：广播报文的数据格式
(2)开关量输入数据处理，此类数据来自于VBE设备；完成开关量变位信息的生成，生成固定格式的顺序事件，保护事件属性及时间信息；
(3)换流阀设备数据处理。根据各类换流阀时间，配置内置时间数据库，配置各种告警事件属性，根据第1和第2步生成的顺序事件，形成事件缓冲区，完成各类信息上送至profibus-DP现场总线的处理以及profibus-DP应用层协议处理，将profibus-DP应用层数据发送至通讯板卡冗余的通讯通道，上送至控制保护设备，上送原理见图4；
(4)对时功能。以分脉冲方式接收来自于GPS时间信息，对时精度为1ms。
(5)PC端调试工具，以友好的界面完成换流阀监控设备的工程配置及状态信息监视。
换流阀监控设备与VCU设备通过profibus-DP现场总线通讯连接，其与VCU设备通过CAN现场总线通讯连接。
换流阀VCU设备通过CAN现场总线上送以下几类信息至换流阀监控设备：(1)换流阀状态量数据，指示换流阀状态，告警，跳闸状态，换流阀需要上送大约3000中各类状态数据，此类数据没有变化时刻的时间信息，实施刷新，需要监控设备解析，生成顺序事件；(2)避雷器动作次数模拟量；此类数据主要以模拟量报文方式上送。而下发数据包含各种换流阀控制命令下发，如整流及逆变状态选择，换流阀充电使能，测试模式使能及激活模式使能，此类信息通过CAN现场总线下发至VCU设备。
换流阀VBE设备通过profibus-DP现场总线上送以下几类信息，报文格式如图5所示：(1)换流阀状态顺序事件，指示换流阀状态，告警，跳闸状态，换流阀需要上送大约3000中各类顺序事件；(2)避雷器动作次数模拟量；此类数据主要以模拟量报文方式上送；(3)以硬接线方式表示的其他类型告警信息，此类信息需要监控设备监视并上送至控制保护设备。而下发数据主要通过profibus-DP总线直接下发至VBE设备，主要是各类命令(类似VCU设备)。
本发明直流输电系统的监控设备可同时接入两种不同的换流阀设备，采样相同的硬件模块和基本软件模块，仅改变应用层通讯协议即可实现对不同系统的接入。通讯数据在根据数据属性分类，实现了跳闸，模拟量，状态量，顺序事件，对时以功能的实现。
针对应用场景不同，分别在CAN现场总线应用层通讯协议上设计了点对点通讯机制以及广播通讯机制，完成控制保护设备与以VCU技术为基础的换流阀设备的系统接入；profibus-DP现场总线完成控制保护设备系统与以VBE技术为基础的换流阀设备的系统接入。基于本模块实现的换流阀监控设备能完成对以上两种现场总线通讯数据的支持；VBE和VCU等换流阀设备上送的监控信息在监控设备中完成数据内容的格式统一，使用profibus-DP现场总线上送至直流输电控制保护设备(HCM3000系统)；控制保护设备下发数据则在本发明装置中完成对不同的换流阀设备可识别的数据格式的转换，分别通过CAN现场总线协议和profibus-DP现场总线下发至VCU和VBE设备。
以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种直流输电系统，包括用于与运行人员工作站通讯连接的控制保护设备，其特征在于：所述控制保护设备分别通过换流阀监控设备与VCU设备和VBE设备通讯连接，该换流阀监控设备包括主控器及与其通讯连接的通讯模块，所述主控器包括用于对VCU设备的数据进行接收处理的CAN总线数据处理单元、用于对VBE设备的开关量数据进行接收处理的数字量输入处理单元、对换流阀设备进行接收处理的换流阀设备数据处理单元；所述通讯模块与控制保护设备通讯连接，该换流阀监控设备能够同时接入两种不同的换流阀设备，采用相同的硬件模块和基本软件模块，仅改变应用层通讯协议即可实现不同系统的接入。
2.根据权利要求1所述的直流输电系统，其特征在于：所述主控器还包括用于对时的GPS单元和用于对换流阀监控设备的工程配置及状态信息监视的PC端配置工具处理单元。
3.根据权利要求1所述的直流输电系统，其特征在于：所述主控器与通讯模块之间通过背板总线连接。
4.根据权利要求1所述的直流输电系统，其特征在于：所述控制保护设备与换流阀监控设备之间通过profibus-DP现场总线通讯连接。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的直流输电系统，其特征在于：所述换流阀监控设备与VCU设备通过profibus-DP现场总线通讯连接，其与VCU设备通过CAN现场总线通讯连接。
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