CN106655146B - 一种高压柔性直流换流阀控制装置的配置系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压柔性直流换流阀控制装置的配置系统及方法，通过阀主控装置控制M个桥臂控制板，每个桥臂控制板控制N个桥臂控制装置，每个桥臂控制装置控制P个子模块控制装置，每个子模块控制装置控制Q个换流阀子模块，所述的M、N、P、Q均为正整数，实现了阀主控装置对整个柔性直流输电换流阀控制装置的配置，并通过检测柔性直流输电换流阀控制装置的反馈信息，以确定换流阀控制装置的各个部件是否配置成功，对配置不成功的部件进行快速定位，并最终保证各个部件被成功配置。

Description

一种高压柔性直流换流阀控制装置的配置系统及方法

技术领域

本发明涉及柔性直流输电工程领域，具体涉及一种高压柔性直流换流阀控制装置的配置系统及方法，适用于±500kV以上的高电压等级。

背景技术

随着大功率电力电子技术的不断发展，基于大功率电力电子的柔性直流输电设备得到了广泛应用。柔性直流换流阀控制装置是柔性直流输电设备中的核心设备之一，用于控制柔性直流换流阀的可靠稳定运行，并保障换流阀的安全性。随着柔性直流输电设备的电压等级越来越高，柔性直流换流阀控制装置也越来越复杂，包含的部件也越来越多。

用于±500kV以上高电压等级的柔性直流换流阀控制装置目前刚启动，尚没有具体的工程应用，相关技术还不够成熟。如何配置±500kV以上高电压等级的柔性直流换流阀控制装置，以保证换流阀控制装置对配置不成功的部件进行快速定位，并最终保证各个部件被成功配置，是一个重要的研究课题，现有技术中还没有有效的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种高压柔性直流换流阀控制装置的配置系统及方法，能够作到灵活配置柔性直流输电换流阀控制装置，从而控制±500kV以上高电压等级的柔性直流输电换流阀可靠稳定的运行并保障换流阀的安全。

为了实现上述目的，本发明高压柔性直流换流阀控制装置的配置系统包括：

阀主控装置，阀主控装置连接M个桥臂控制板，每个桥臂控制板连接N个桥臂控制装置，每个桥臂控制装置连接P个子模块控制装置，每个子模块控制装置连接Q个换流阀子模块；沿阀主控装置、桥臂控制板、桥臂控制装置、子模块控制装置、换流阀子模块的顺序依次发送配制信息，沿相反的顺序依次发送反馈信息，阀主控装置根据反馈信息判定配置是否成功并确定出故障位置；所述的M、N、P、Q均为正整数。

所述的阀主控装置中存储有运行整个柔性直流换流阀系统的控制逻辑算法。

柔性直流换流阀包含多个桥臂，所述的桥臂控制板为控制柔性直流换流阀一个桥臂的核心控制板卡；所述的桥臂控制板通过一组电信号与阀主控装置进行数据通讯、通过光纤信号与桥臂控制装置进行数据通讯。

所述的桥臂控制装置为柔性直流换流阀一个桥臂的控制单元，由一个或多个控制机箱组成，每个机箱中设置有多个子模块控制装置，所述的桥臂控制装置通过光纤信号与桥臂控制板进行数据通讯、通过多组背板电信号与各个子模块控制装置进行数据通讯。

所述的子模块控制装置为能够控制子模块状态的板卡，子模块控制装置通过一组电信号与桥臂控制装置进行数据通讯、通过多组光纤信号与所控制的各换流阀子模块进行数据通讯。

所述的换流阀子模块是柔性直流换流阀的基本功率单元模块，由子模块控制板和功率器件组成，换流阀子模块通过一组光纤信号与子模块控制装置进行数据通讯。

本发明高压柔性直流换流阀控制装置配置系统的配置方法，包括如下的步骤：

1)阀主控装置产生第一配制信息并将第一配置信息分别发送到M个桥臂控制板；所述的第一配置信息包含本桥臂控制板的配置信息、N个桥臂控制装置的配置信息、N*P子模块控制装置的配置信息以及N*P*Q个换流阀子模块的配置信息；

2)每个桥臂控制板接收到第一配置信息并进行解析，得到本桥臂控制板需要配置的桥臂控制装置数量N以及需要发送给桥臂控制装置的第二配置信息，并将第二配置信息分别发送到本桥臂控制板的N个桥臂控制装置；所述的第二配置信息包含该桥臂控制装置的配置信息、P个子模块控制装置的配置信息、P*Q个换流阀子模块的配置信息；

3)桥臂控制装置接收到第二配置信息并进行解析，得到本桥臂控制装置需要配置的子模块控制装置数量P以及需要发送给子模块控制装置的第三配置信息，并将第三配置信息分别发送到本桥臂控制装置的P个子模块控制装置；所述的第三配置信息包含该子模块控制装置的配置信息以及Q个换流阀子模块的配置信息；

4)子模块控制装置接收到第三配置信息并进行解析，得到本子模块控制装置需要配置的换流阀子模块的数量Q以及需要发送给换流阀子模块控制装置的第四配置信息，并将第四配置信息分别发送到本子模块控制装置的Q个换流阀子模块；

5)换流阀子模块接收到第四配置信息并进行解析，第四配置信息为换流阀子模块的配置信息，根据第四配置信息产生第一反馈信息，第一反馈信息包含换流阀子模块是否配置成功的信息，换流阀子模块将第一反馈信息发送到子模块控制装置；

6)子模块控制装置接收到第一反馈信息，并根据第三配置信息和第一反馈信息产生第二反馈信息，所述的第二反馈信息包含子模块控制装置及其所控制的Q个换流阀子模块是否配置成功的信息，子模块控制装置将第二反馈信息发送到桥臂控制装置；

7)桥臂控制装置接收到第二反馈信息，并根据第二配置信息和第二反馈信息产生第三反馈信息，所述的第三反馈信息包含桥臂控制装置以及P个子模块控制装置、P*Q个换流阀子模块是否配置成功的信息，桥臂控制装置将第三反馈信息发送到桥臂控制板；

8)桥臂控制板收到第三反馈信息，并根据第一配置信息和第三反馈信息产生第四反馈信息，第四反馈信息包含桥臂控制板以及N个桥臂控制装置、N*P个子模块控制装置、N*P*Q个换流阀子模块是否配置成功的信息，桥臂控制装置将第四反馈信息发送到阀主控装置；

9)阀主控装置收到M个桥臂控制板的第四反馈信息并解析，根据第四反馈信息来判定配置是否成功并确定出故障所在位置。

阀主控装置根据第四反馈信息的解析结果，分如下两种情况执行动作：

a)若M个桥臂控制板、M*N个桥臂控制装置、M*N*P个子模块控制装置、M*N*P*Q个换流阀子模块均配置成功，则本换流阀控制装置配置成功，配置过程结束；

b)若某个或某几个桥臂控制板、桥臂控制装置、子模块控制装置、换流阀子模块没有配置成功，则由维护人员进行检修，检修完成后再次执行步骤1)～9)，直至配置过程结束。

与现有技术相比，本发明配置系统将柔性直流换流阀控制装置划分为五个层级，即阀主控装置、桥臂控制板、桥臂控制装置、子模块控制装置、换流阀子模块，并由阀主控装置生成四个层级的配置信息，然后自上而下逐层级的对整个系统进行配置，配置之后再自下而上逐层级的对整个系统进行配置校验，以确认配置是否成功，若有故障则可以定义出具体故障位置。本发明所述四个层级的配置方法有效解决了±500kV以上高电压等级的柔性直流换流阀控制装置由于部件多而难以快速配置、以及对配置不成功的部件进行快速定位的问题。

与现有技术相比，本发明配置方法通过将柔性直流换流阀控制装置划分为多个层级，然后自上而下逐层级的对整个系统进行配置，配置之后再自下而上逐层级的对整个系统进行配置校验，操作过程简便、条理清楚，能够快速并准确地找出故障的位置，保证电路稳定运行。

附图说明

图1本发明配置系统的整体结构示意图；

图2本发明第一配置信息的数据格式示意图；

图3本发明第二配置信息的数据格式示意图；

图4本发明第三配置信息的数据格式示意图；

图5本发明第二反馈信息的数据格式示意图；

图6本发明第三反馈信息的数据格式示意图；

图7本发明第四反馈信息的数据格式示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明高压柔性直流换流阀控制装置的配置系统包括阀主控装置，阀主控装置连接M个桥臂控制板，每个桥臂控制板连接N个桥臂控制装置，每个桥臂控制装置连接P个子模块控制装置，每个子模块控制装置连接Q个换流阀子模块；沿阀主控装置、桥臂控制板、桥臂控制装置、子模块控制装置、换流阀子模块的顺序依次发送配制信息，沿相反的顺序依次发送反馈信息，阀主控装置根据反馈信息判定配置是否成功并确定出故障位置。

其中，M、N、P、Q均为正整数。

阀主控装置配置换流阀控制装置的配置方法为：

1)阀主控装置产生第一配置信息，并将第一配置信息分别发送到M个桥臂控制板；

2)桥臂控制板接收到第一配置信息，如图2所示，第一配置信息包含该桥臂控制板的配置信息、N个桥臂控制装置的配置信息、N*P个子模块控制装置的配置信息、N*P*Q个换流阀子模块的配置信息；

3)桥臂控制板解析第一配置信息，得到本桥臂控制板需要配置的桥臂控制装置数量N，以及需要发送给桥臂控制装置的第二配置信息，并将第二配置信息分别发送到本桥臂的N个桥臂控制装置；

4)桥臂控制装置接收到第二配置信息，如图3所示，第二配置信息包含该桥臂控制装置的配置信息、P个子模块控制装置的配置信息、P*Q个换流阀子模块的配置信息；

5)桥臂控制装置解析第二配置信息，得到本桥臂控制装置需要配置的子模块控制装置数量P，以及需要发送给子模块控制装置的第三配置信息，并将第三配置信息分别发送到本装置的P个子模块控制装置；

6)子模块控制装置收到第三配置信息，如图4所示，第三配置信息包含该子模块控制装置的配置信息、Q个换流阀子模块的配置信息；

7)子模块控制装置解析第三配置信息，得到本子模块控制装置需要配置的换流阀子模块数量Q，以及需要发送给换流阀子模块控制装置的第四配置信息，并将第四配置信息分别发送到本装置的Q的换流阀子模块；

8)换流阀子模块收到第四配置信息，第四配置信息即为换流阀子模块的配置信息；

9)换流阀子模块解析第四配置信息，并根据第四配置信息产生第一反馈信息，第一反馈信息包含换流阀子模块是否配置成功的信息，换流阀子模块将第一反馈信息发送到子模块控制装置；

10)子模块控制装置接收到第一反馈信息，并根据第三配置信息和第一反馈信息产生第二反馈信息，如图5所示，第二反馈信息包含子模块控制装置以及所控制的Q个换流阀子模块是否配置成功的信息，子模块控制装置将第二反馈信息发送到桥臂控制装置；

11)桥臂控制装置接收到第二反馈信息，并根据第二配置信息和第二反馈信息产生第三反馈信息，如图6所示，第三反馈信息包含桥臂控制装置以及P个子模块控制装置、P*Q个换流阀子模块是否配置成功的信息，桥臂控制装置将第三反馈信息发送到桥臂控制板；

12)桥臂控制板接收到第三反馈信息，并根据第一配置信息和第三反馈信息产生第四反馈信息，如图7所示，第四反馈信息包含桥臂控制板以及N个桥臂控制装置、N*P个子模块控制装置、N*P*Q个换流阀子模块是否配置成功的信息，桥臂控制装置将第四反馈信息发送到阀主控装置；

13)阀主控装置收到M个桥臂控制板的第四反馈信息并解析，解析结果分两种情况执行：

a)若M个桥臂控制板、M*N个桥臂控制装置、M*N*P个子模块控制装置、M*N*P*Q个换流阀子模块均配置成功，则本换流阀控制装置配置成功，配置过程结束；

b)若某个或某几个桥臂控制板、桥臂控制装置、子模块控制装置、换流阀子模块没有配置成功，则由维护人员进行检修，检修完成后再次执行步骤1)～13)，直至配置过程结束。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高压柔性直流换流阀控制装置的配置系统，其特征在于：包括阀主控装置，阀主控装置连接M个桥臂控制板，每个桥臂控制板连接N个桥臂控制装置，每个桥臂控制装置连接P个子模块控制装置，每个子模块控制装置连接Q个换流阀子模块；沿阀主控装置、桥臂控制板、桥臂控制装置、子模块控制装置、换流阀子模块的顺序依次发送配置 信息，沿相反的顺序依次发送反馈信息，阀主控装置根据反馈信息判定配置是否成功并确定出故障位置；

所述的M、N、P、Q均为正整数；

柔性直流换流阀包含多个桥臂，桥臂控制板为控制柔性直流换流阀一个桥臂的核心控制板卡；桥臂控制板通过电信号与阀主控装置进行数据通讯、通过光纤信号与桥臂控制装置进行数据通讯；所述的桥臂控制装置为柔性直流换流阀一个桥臂的控制单元，由一个或多个控制机箱组成，每个机箱中设置有多个子模块控制装置，桥臂控制装置通过光纤信号与桥臂控制板进行数据通讯、通过多组背板电信号与各个子模块控制装置进行数据通讯；子模块控制装置为能够控制换流阀子模块状态的板卡，子模块控制装置通过一组电信号与桥臂控制装置进行数据通讯、通过多组光纤信号与所控制的各个换流阀子模块进行数据通讯；换流阀子模块由子模块控制板和功率器件组成，通过光纤信号与子模块控制装置进行数据通讯。

2.根据权利要求1所述高压柔性直流换流阀控制装置的配置系统，其特征在于：所述的阀主控装置中存储有运行整个柔性直流换流阀系统的控制逻辑算法。

3.一种使用如权利要求1所述高压柔性直流换流阀控制装置配置系统的配置方法，其特征在于，包括如下的步骤：

1)阀主控装置产生第一配制信息并将第一配置信息分别发送到M个桥臂控制板；所述的第一配置信息包含本桥臂控制板的配置信息、N个桥臂控制装置的配置信息、N*P子模块控制装置的配置信息以及N*P*Q个换流阀子模块的配置信息；

2)每个桥臂控制板接收到第一配置信息并进行解析，得到本桥臂控制板需要配置的桥臂控制装置数量N以及需要发送给桥臂控制装置的第二配置信息，并将第二配置信息分别发送到本桥臂控制板的N个桥臂控制装置；所述的第二配置信息包含该桥臂控制装置的配置信息、P个子模块控制装置的配置信息、P*Q个换流阀子模块的配置信息；

3)桥臂控制装置接收到第二配置信息并进行解析，得到本桥臂控制装置需要配置的子模块控制装置数量P以及需要发送给子模块控制装置的第三配置信息，并将第三配置信息分别发送到本桥臂控制装置的P个子模块控制装置；所述的第三配置信息包含该子模块控制装置的配置信息以及Q个换流阀子模块的配置信息；

4)子模块控制装置接收到第三配置信息并进行解析，得到本子模块控制装置需要配置的换流阀子模块的数量Q以及需要发送给换流阀子模块控制装置的第四配置信息，并将第四配置信息分别发送到本子模块控制装置的Q个换流阀子模块；

5)换流阀子模块接收到第四配置信息并进行解析，第四配置信息为换流阀子模块的配置信息，根据第四配置信息产生第一反馈信息，第一反馈信息包含换流阀子模块是否配置成功的信息，换流阀子模块将第一反馈信息发送到子模块控制装置；

6)子模块控制装置接收到第一反馈信息，并根据第三配置信息和第一反馈信息产生第二反馈信息，所述的第二反馈信息包含子模块控制装置及其所控制的Q个换流阀子模块是否配置成功的信息，子模块控制装置将第二反馈信息发送到桥臂控制装置；

7)桥臂控制装置接收到第二反馈信息，并根据第二配置信息和第二反馈信息产生第三反馈信息，所述的第三反馈信息包含桥臂控制装置以及P个子模块控制装置、P*Q个换流阀子模块是否配置成功的信息，桥臂控制装置将第三反馈信息发送到桥臂控制板；

8)桥臂控制板收到第三反馈信息，并根据第一配置信息和第三反馈信息产生第四反馈信息，第四反馈信息包含桥臂控制板以及N个桥臂控制装置、N*P个子模块控制装置、N*P*Q个换流阀子模块是否配置成功的信息，桥臂控制装置将第四反馈信息发送到阀主控装置；

9)阀主控装置收到M个桥臂控制板的第四反馈信息并解析，根据第四反馈信息来判定配置是否成功并确定出故障所在位置。

4.根据权利要求3所述的配置方法，其特征在于，阀主控装置根据第四反馈信息的解析结果，分如下两种情况执行动作：

a)若M个桥臂控制板、M*N个桥臂控制装置、M*N*P个子模块控制装置、M*N*P*Q个换流阀子模块均配置成功，则本换流阀控制装置配置成功，配置过程结束；

b)若某个或某几个桥臂控制板、桥臂控制装置、子模块控制装置、换流阀子模块没有配置成功，则由维护人员进行检修，检修完成后再次执行步骤1)～9)，直至配置过程结束。