CN110725987A - 一种换流阀系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种换流阀系统，属于高压柔性直流输电技术领域。本发明将换流阀子模块进行了分组，每组包括了两个换流阀子模块，且两个换流阀子模块之间通信连接，使每组换流阀子模块与阀控系统之间形成环形网，每组中的一个换流阀子模块将自身状态信息直接发送给阀控系统的同时，还通过该组中另一个换流阀子模块转发至阀控系统，使得阀控系统能够收到两份换流阀子模块状态信息，实现了对换流阀子模块状态监控的冗余设置，保证了传输的可靠性，进而提高了阀控系统运行的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种换流阀系统，属于高压柔性直流输电技术领域。
背景技术
高压柔性直流输电换流阀系统是用于交直流变换技术的最重要设备，一般采用多电平模块化技术，由于大功率电力电子器件受其电气特性的限制，当直流输电系统电压等级很高时，就需要将许多子模块串联起来组成换流阀的单个桥臂。目前的设计策略是将阀控系统与每个换流阀子模块直接通讯连接，而子模块间是没有直接通讯的。在工程项目中，换流阀控制系统所在二次设备控制室离换流阀子模块本体距离较远，这就要求大批量且远距离的的光纤与每个子模块进行连接通讯按照目前的通讯设计策略，阀控系统与换流阀子模块间的通信为单一的收发通道连接，如果任一光纤通道出现故障，会造成阀控与子模块间通信故障，导致子模块不可用，降低了系统运行的可靠性。
为提高可靠性，有人提出了在各换流阀子模块之间增加通信的方案，例如授权公告号为CN206673825U的中国专利文件，该专利文件公开了一种用户模块化多电平换流桥臂功率模块的光纤通信接口电路，每个换流阀子模块都配置有三条通信链路，其中一条通信链路是用于和阀控系统连接，另外两条通信链路分别用于连接两边相邻的功率模块。上述方案虽然能够解决单一收发通道导致的可靠性低的问题，但是由于各相邻换流阀子模块都需要通信连接，导致通信成本高，且只有换流阀子模块与阀控系统的通讯发生异常时，才进行通信的切换，容易因为通信通道切换不及时，影响换流阀的正常运行，降低了可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种换流阀系统，以解决目前换流阀系统可靠性低、通讯成本高的问题。
本发明为解决上述技术问题而提供一种换流阀系统，一种换流阀系统，包括阀控系统和N个换流阀子模块，阀控系统与各换流阀子模块通讯连接，N个换流阀子模块中至少有两个被分成两两一组，被分成一组的两个换流阀子模块通讯连接，各组换流阀子模块均与阀控系统形成环形网，每组中各换流阀子模块将自身状态信息直接传输给阀控系统的同时，还通过该组中的另一换流阀子模块转发给阀控系统。
本发明将换流阀子模块进行了分组，每组包括了两个换流阀子模块，且两个换流阀子模块之间通信连接，使每组换流阀子模块与阀控系统之间形成环形网，每组中的一个换流阀子模块将自身状态信息直接发送给阀控系统的同时，还通过该组中另一个换流阀子模块转发至阀控系统，使得阀控系统能够收到两份换流阀子模块状态信息，实现了对换流阀子模块状态监控的冗余设置，保证了传输的可靠性，进而提高了阀控系统运行的可靠性。
为进一步地提高传输可靠性，实现阀控系统对换流阀子模块下发控制指令的冗余设置，每组中各换流阀子模块直接从阀控系统接收自身的控制指令的同时，还接收通过该组中的另一换流阀子模块转发的阀控系统的控制指令。
为保证换流阀各个子模块传输的可靠性，N个换流阀子模块都被分成两两一组，共形成N/2组。
进一步地，为方便通信连接，被分成一组的两个换流阀子模块为相邻子模块。
进一步地，为提高通信速率及防止电力系统干扰，被分成一组的两个换流阀子模块之间采用光纤连接，各换流阀子模块与阀控系统均采用光纤连接。
进一步地，所述阀控系统通过阀控子模块接口板与各换流阀子模块通信连接。
为保证控制指令接收的及时性和准确性，当被分成一组两个换流阀子模块中一个换流阀子模块与阀控系统之间的下行通信异常时，则选取另一换流阀子模块转发的阀控系统的控制指令。
为保证换流阀子模块状态信息传输的及时性和准确性，当被分成一组两个换流阀子模块中一个换流阀子模块与阀控系统之间的上行通信异常时，则阀控系统选取该组中另一换流阀子模块转发的状态信息。
附图说明
图1是本发明换流阀系统中一级并联组两冗余触发通道示意图；
图2是本发明实施例中子模块两两交叉冗余通信网络架构示意图。
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地说明。
本发明的换流阀系统包括阀控系统和N个换流阀子模块，阀控系统与各换流阀子模块均通讯连接，各换流阀子模块用于将自身的状态信息上传给阀控系统，同时接收阀控系统下发的控制指令。本发明针对目前的换流阀系统的通信架构进行了改进，N个换流阀子模块中至少有两个被分成两两一组，被分成一组的两个换流阀子模块通讯连接，各组换流阀子模块均与阀控系统形成环形网，每组中各换流阀子模块将自身状态信息直接传输给阀控系统的同时，还通过该组中的另一换流阀子模块转发给阀控系统；每组中各换流阀子模块直接从阀控系统接收自身的控制指令的同时，还接收通过该组中的另一换流阀子模块转发的阀控系统的控制指令。
本实施例中所有的N个换流阀子模块被分成两两一组，每一组的两个换流阀子模块通信连接，与阀控系统之间形成环网，如图1所示。为方便通讯连接，每一组的两个换流阀子模块为两个相邻子模块，例如，N个子模块被分成了N/2组，每一组分别为：1#子模块与2#子模块，3#子模块与4#子模块、5#子模块与6#子模块、……、N-1#子模块与N#子模块。
具体而言，每组的两个换流阀子模块之间通过光纤连接，且是双向通信，如图2所示，1#换流阀子模块、2#换流阀子模块和阀控系统之间形成了两个相互独立的闭环通信回路，1#换流阀子模块的SCE板有两对输入输出接口，一对输入输出接口与阀控系统子模块接口板的ST1连接，另一对输入输出接口与2#换流阀子模块SCE板的一对输入输出接口连接，2#换流阀子模块SCE板的另一对输入输出接口与阀控系统子模块接口板的ST2连接。
阀控系统子模块接口板侧：
每个光发送通道同时下发本子模块和相邻子模块的控制指令；1#LER板上的第N个和第N+1个光收发通道互为一对相邻通道，第N+2个和第N+3个光收发通道互为一对相邻通道。
每个光接收通道首先判断本通道接收到的子模块上行通信是否正常，如果通信正常则选取本通道的子模块状态数据，如果通信异常则判断相邻通道的子模块上行通信状态；如果相邻通道的上行通信也异常，则认为本通道对应的子模块上行通信故障。
子模块SCE板侧：
1、每个SCE板将接收到的阀控指令转发至相邻SCE板；
2、在执行控制逻辑动作时，每个SCE板选取对应的子模块控制指令；
3、每个阀段上的第N个和第N+1个子模块互为一对相邻子模块，第N+2个和第N+3个子模块互为一对相邻子模块。
首先判断本模块接收阀控的下行通信是否正常，如果通信正常则选取阀控下发的子模块指令，如果通信异常则判断短光纤通道接收相邻子模块的通信状态；如果接收相邻通道通信正常且相邻通道接收阀控下行通信正常，则选取相邻通道转发的控制指令数据，否则认为该子模块SCE板接收阀控系统下行通信故障。
本发明的每个子模块将接收到的阀控下行指令通过短光纤转发至相邻子模块，当子模块自身与阀控的光纤通道通信故障时，可选取相邻子模块短光纤通道的指令数据，提高子模块设备运行的容错能力和可靠性。换流阀桥臂内部采用独立双回路通信网络架构，利用换流阀相邻子模块间通讯连接架构，结合原有的阀控系统与子模块间的通信连接，就形成了两个相互独立的闭环通信回路，只要任一通信回路正常，即使另一通信回路各节点间通信全部故障，整个换流阀系统仍能正常工作，提高换流阀系统运行的可靠性。
Claims (8)
1.一种换流阀系统，包括阀控系统和N个换流阀子模块，阀控系统与各换流阀子模块通讯连接，其特征在于，N个换流阀子模块中至少有两个被分成两两一组，被分成一组的两个换流阀子模块通讯连接，各组换流阀子模块均与阀控系统形成环形网，每组中各换流阀子模块将自身状态信息直接传输给阀控系统的同时，还通过该组中的另一换流阀子模块转发给阀控系统。
2.根据权利要求1所述的换流阀系统，其特征在于，每组中各换流阀子模块直接从阀控系统接收自身的控制指令的同时，还接收通过该组中的另一换流阀子模块转发的阀控系统的控制指令。
3.根据权利要求1或2所述的换流阀系统，其特征在于，N个换流阀子模块都被分成两两一组，共形成N/2组。
4.根据权利要求1或2所述的换流阀系统，其特征在于，被分成一组的两个换流阀子模块为相邻子模块。
5.根据权利要求1所述的换流阀系统，其特征在于，被分成一组的两个换流阀子模块之间采用光纤连接，各换流阀子模块与阀控系统均采用光纤连接。
6.根据权利要求1所述的换流阀系统，其特征在于，所述阀控系统通过阀控子模块接口板与各换流阀子模块通信连接。
7.根据权利要求2所述的换流阀系统，其特征在于，当被分成一组两个换流阀子模块中一个换流阀子模块与阀控系统之间的下行通信异常时，则选取另一换流阀子模块转发的阀控系统的控制指令。
8.根据权利要求2所述的换流阀系统，其特征在于，当被分成一组两个换流阀子模块中一个换流阀子模块与阀控系统之间的上行通信异常时，则阀控系统选取该组中另一换流阀子模块转发的状态信息。
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