CN111327119A - 一种阀基控制系统与换流阀的通信系统及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阀基控制系统与换流阀的通信系统及通信方法，系统包括：第一收发通信信通道用于接收阀基控制系统发送的换流阀下级子模块控制信息及本级子模块控制信息，发送本级子模块的状态信息和/或，与本级子模块环形闭式连接的故障子模块的状态信息；第二收发通信通道用于接收上级子模块冗余信息及本级子模块控制信息，发送本级子模块冗余信息及下级子模块控制信息。本发明利用第一收信通信通道，建立换流阀与阀基控制系统的通信通道，设置第二通信通道将原有独立控制子模块串联成为相互备用的通信载体，以极小硬件成本完成大规模通信通道冗余功能，提高了阀基控制系统与换流阀的通信可靠性，降低了阀基控制系统与换流阀的通信失效率。

Description

一种阀基控制系统与换流阀的通信系统及通信方法

技术领域

本发明涉及电力系统的电力电子柔性直流输电领域，具体涉及一种阀基控制系统与换流阀的通信系统及通信方法。

背景技术

模块化多电平技术在高压直流输电领域应用时，换流阀需要数百乃至数千只子模块级联，每个子模块都必须单独控制，作为控制保护系统和换流阀的底层控制接口设备，阀基控制系统VBC承担着换流阀全体子模块和整个桥臂的运行控制和安全保护重任。这样，高压大容量换流站所独立控制的子模块就达到数千个。

当前的独立通信机制，由于受到通信器件良品率、高压电磁干扰环境、通信丢包误包率以及启动运行及各种暂态过程中各子模块差异性影响等诸多因素，数以千计的通信通道，不可避免的在启动、运行和暂态过程中会产生0.3％～0.8％的通信故障，由此产生对应子模块旁路而退出控制队列。这样，在高压大容量柔性直流输电换流站运行过程中，无法避免的产生一定数量的子模块因通信故障而处于旁路状态，当系统子模块旁路达到一定数量之后，对整体系统的电压平衡、环流抑制等控制效果，都会产生消极影响，而当系统子模块旁路达到系统运行阈值后，则将直接导致系统直接停运退出运行。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的基于子模块独立控制的模块化多电平换流阀可靠性低的缺陷，从而提供一种阀基控制系统与换流阀的通信系统及通信方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种阀基控制系统与换流阀的通信系统，包括：换流阀包括多个桥臂，每个桥臂由预设数量的子模块级联构成，各子模块通过对应的第一收发通信通道与阀基控制系统相连接，同一桥臂上的每个子模块之间通过至少一个第二收发通信通道互连，构成至少一个环形闭式连接；第一收发通信通道包括第一收信通道及第一发信通道，其中，第一收信通道用于接收阀基控制系统发送的下级子模块控制信息及本级子模块控制信息；第一发信通道用于发送本级子模块的状态信息和/或，与本级子模块环形闭式连接的故障子模块的状态信息；第二收发通信通道包括第二收信通道及第二发信通道，其中，第二收信通道用于接收上级子模块发送的上级子模块冗余信息及本级子模块控制信息，上级子模块冗余信息包括上级子模块状态信息和/或，与本级子模块环形闭式连接的故障子模块的状态信息；第二发信通道用于发送本级子模块冗余信息及下级子模块控制信息，本级子模块冗余信息包括本级子模块状态信息和/或，与本级子模块环形闭式连接的故障子模块的状态信息。

在一实施例中，每个子模块均设置有中控板卡，用于周期性接收阀基控制系统发送的下级子模块控制信息及本级子模块控制信息，根据本级子模块控制信息，获取本级子模块状态信息，并发送到阀基控制系统；当本级子模块与阀基控制系统之间通信故障时，接收上级子模块冗余信息，或触发下级子模块的中控板卡接收本级子模块冗余信息。

在一实施例中，第一收发通信通道及第二收发通信通道均为光纤通信通道。

第二方面，本发明实施例提供一种阀基控制系统与换流阀的通信方法，包括：阀基控制系统通过第一收发通信通道，将下级子模块控制信息及本级子模块控制信息，传输到本级子模块中控板卡；当本级子模块未在第一预设时间内接收到下级子模块控制信息与本级子模块控制信息时，本级子模块中控板卡判定本级子模块第一收信通道故障，控制本级子模块接收上级子模块冗余信息，并控制本级子模块根据上级子模块冗余信息，获取本级子模块状态信息，并将发送到阀基控制系统，上级子模块冗余信息包括本级子模块控制信息及上级子模块状态信息。

在一实施例中，阀基控制系统与换流阀的通信方法还包括：当本级子模块在第一预设时间内接收到下级子模块控制信息与本级子模块控制信息时，本级子模块中控板卡根据本级子模块控制信息获取本级子模块状态信息，并将本级子模块状态信息发送到阀基控制系统，并将本级子模块冗余信息发送到下级子模块，本级子模块冗余信息包括下级子模块控制信息及本级子模块状态信息。

在一实施例中，阀基控制系统与换流阀的通信方法还包括：阀基控制系统在第二预设时间内接收到本级子模块状态信息，对本级子模块状态信息进行处理。

在一实施例中，阀基控制系统与换流阀的通信方法还包括：当阀基控制系统未接收到本级子模块状态信息的时间超过第二预设时间时，判定本级子模块第一发信通道故障，启动接收下级子模块冗余信息机制，接收本级子模块状态信息。

在一实施例中，启动接收下级子模块冗余信息机制，接收本级子模块状态信息的过程，包括：本级子模块中控板卡触发下级子模块接收本级子模块冗余信息；下级子模块中控板卡控制下级子模块将本级子模块状态信息作为下级子模块冗余信息共同调制组帧，并通过下级子模块的第一发信通道发送到阀基控制系统；阀基控制系统接收下级子模块冗余信息共同调制组帧，接收本级子模块状态信息。

在一实施例中，阀基控制系统与换流阀的通信方法还包括：同一环形闭式连接中的所有子模块具有统一的编号方式、信息收发方式。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的阀基控制系统与换流阀的通信系统，利用第一收信通信通道，建立换流阀与阀基控制系统之间的通信通道，设置及第二通信通道，将原有独立控制子模块串联成为相互备用的通信载体，以极小硬件成本完成大规模通信通道冗余功能，提高了阀基控制系统与换流阀的通信可靠性，降低了阀基控制系统与换流阀的通信失效率。

2.本发明提供的阀基控制系统与换流阀的通信方法，通过建立子模块在正常运行情况下和故障发生后，利用第二通信通道及时完成阀基控制系统与换流阀之间的通信；建立备用通信机制，以极小成本实现大规模子模块客观概率通信故障发生后的影响消除，确保高压大容量柔性直流输电系统的稳定可靠运行状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的现有技术中阀基控制系统与换流阀的通信系统；

图2为本发明实施例提供的阀基控制系统与换流阀的通信系统的一个具体示例的组成图；

图3为本发明实施例提供的阀基控制系统与换流阀的通信系统的另一个具体示例的组成图；

图4为本发明实施例提供的阀基控制系统与换流阀的通信系统的附加协议的一个具体示例的示意图；

图5为本发明实施例提供的阀基控制系统与换流阀的通信系统三种故障情况的一个具体示例的示意图；

图6为本发明实施例提供的本级子模块第一收信通道故障及第一发信通道未故障情况下，阀基控制系统与换流阀的通信方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的本级子模块第一收发信通道未故障情况下，阀基控制系统与换流阀的通信方法的流程图；

图8为本发明实施例提供的本级子模块第一收信通道及第一发信通道均故障情况下，阀基控制系统与换流阀的通信方法的流程图；

图9为本发明实施例提供的阀基控制系统本级子模块第一发信通道均故障情况下，阀基控制系统启动接收下级子模块冗余信息机制的流程图；

图10为本发明实施例提供的本级子模块第一收信通道未故障及第一发信通道故障情况下，阀基控制系统与换流阀的通信方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，现有的模块化多电平多应用于柔性直流输电技术中，模块化多电平换流阀包括多个桥臂，每个桥臂由预设数量的子模块级联构成，每个高电位子模块通过一对收发光纤，隔离连接至低电位阀基控制系统，换流阀六个桥臂的所有子模块都是单独控制的，其信息的交互，是每个子模块通过两根光纤与阀基控制系统相连接，承担发送和接收全双工通信机制。数以千计的光纤通信，在微秒级控制周期的信息同步交互机制下，完成控制保护系统通过阀基控制系统对换流阀的控制和保护功能。因此，每个子模块，都是独立的控制对象，其可靠运行是柔性直流输电换流阀的整体运行性能的基础。

因此，为了提高阀基控制系统与换流阀的通信可靠性，本发明实施例提供一种阀基控制系统与换流阀的通信系统，应用于需要进行双方通信的场合，如图2所示，包括：

换流阀包括多个桥臂，每个桥臂由预设数量的子模块级联构成，各子模块通过对应的第一收发通信通道与阀基控制系统相连接，同一桥臂上的每个子模块之间通过至少一个第二收发通信通道互连，构成至少一个环形闭式连接。第一收发通信通道及第二收发通信通道均为光纤通信通道。

传统的增加通信可靠性的方法，增加冗余通信通道，但是，由于控制对象数量巨大，增加冗余通信通道，意味着数千对光纤数量增加一倍，对应的各处理环节策略和机制复杂性成倍增加，并且，增加的光纤收发转换器件，依然存在其良品率和有效成熟性等性能指标的客观失效概率。如图2所示，本发明实施例利用功能体复用冗余的方法提高阀基控制系统与换流阀之间可靠性，并在不增加硬件设备的情况下，为每个子模块均设置了两种收发通信通道。

如图3所示，实线箭头为第一收发通信通道，虚线箭头为第二收发通信通道，第一收发通信通道用于连接子模块与阀基控制系统，用于传输阀基系统发送的子模块控制信息，及子模块发出的子模块状态信息，即第一收发通信通道承担子模块的控制保护和监视等功能的信息交互。根据各子模块具体物理位置，第二收发通信通道用于将相邻的级联子模块互连，形成至少一个环形闭式连接，以将原有独立控制子模块串联成为相互备用的通信载体。图3(a)为利用第二收发通信通道将同一桥臂的子模块互连为一个环形通信通道，图3(b)为利用第二收发通信通道将同一桥臂的子模块互连为多个环形通信通道，应用中可以根据工程信息的实际需求合理设置不同的环形通信通道方式，在此不作限制。

第一收发通信通道包括第一收信通道及第一发信通道，其中，第一收信通道用于接收阀基控制系统发送的下级子模块控制信息及本级子模块控制信息；第一发信通道用于发送本级子模块的状态信息和/或，与本级子模块环形闭式连接的故障子模块的状态信息。

第二收发通信通道包括第二收信通道及第二发信通道，其中，第二收信通道用于接收上级子模块发送的上级子模块冗余信息及本级子模块控制信息，上级子模块冗余信息包括上级子模块状态信息和/或，与本级子模块环形闭式连接的故障子模块的状态信息；第二发信通道用于发送本级子模块冗余信息及下级子模块控制信息，本级子模块冗余信息包括本级子模块状态信息和/或，与本级子模块环形闭式连接的故障子模块的状态信息。

每个子模块均设置有中控板卡，用于周期性接收阀基控制系统发送的下级子模块控制信息及本级子模块控制信息，根据本级子模块控制信息，获取本级子模块状态信息，并发送到阀基控制系统；当本级子模块与阀基控制系统之间通信故障时，接收上级子模块冗余信息，或触发下级子模块的中控板卡接收本级子模块冗余信息。

本发明实施例提供的阀基控制系统与换流阀的通信系统，利用第一收信通信通道，建立换流阀与阀基控制系统之间的通信通道，设置及第二通信通道，将原有独立控制子模块串联成为相互备用的通信载体，以极小硬件成本完成大规模通信通道冗余功能，提高了阀基控制系统与换流阀的通信可靠性，降低了阀基控制系统与换流阀的通信失效率。

如图4所示，实线箭头为第一收发通信通道，虚线箭头为第二收发通信通道，以环形闭式连接中包括三个子模块举例说明，其中子模块SMk-1为上级子模块，子模块SMk为本级子模块，子模块SMk+1为下级子模块，而子模块SMk-1为子模块SMk+1的下级模块。阀基控制系统将子模块SMk-1控制信息及子模块SMk控制信息均发送到子模块SMk-1，将子模块SMk控制信息及子模块SMk+1控制信息均发送到子模块SMk，将子模块SMk-1控制信息及子模块SMk+1控制信息均发送到子模块SMk+1。

当三个子模块与阀基控制系统之间的第一收发通信通道均正常时，三个子模块根据自身接收的控制信息获取自身的状态信息，并将自身状态信息发送到阀基控制系统，将自身状态信息及接收的其它子模块控制信息发送到下一级子模块。例如：当子模块SMk-1、子模块SMk及子模块SMk+1与阀基控制系统之间的第一收发通信通道均正常时，子模块SMk-1接收子模块SMk-1控制信息及子模块SMk控制信息，子模块SMk-1根据子模块SMk-1控制信息子模块SMk-1状态信息，子模块SMk-1将子模块SMk-1状态信息发送到阀基控制系统，将子模块SMk-1状态信息及子模块SMk控制信息发送到子模块SMk。

当环形闭式连接中的一个或多个子模块与阀基控制系统间通信故障时，即图5所示的三种故障形式，实线箭头为第一收发通信通道，虚线箭头为第二收发通信通道。图5(a)为子模块SMk的第一收信通道故障的情况，图5(b)为子模块SMk的第一发信通道故障的情况，图5(c)为子模块SMk的第一收信通道及第一发信通道均故障的情况。当子模块SMk的第一收信通道故障时，子模块SMk将通过第二收信通道接收上级子模块SMk-1通过透传方式发送的冗余信息，根据该信息处理相应任务后，通过第一发信通道将子模块SMk状态信息发送到阀基控制系统，通过第二发信通道将子模块SMk状态信息发送到子模块SMk+1；当子模块SMk的第一发信通道故障时，即阀基控制系统在规定时间内接收不到子模块SMk状态信息时，阀基控制系统启动接收子模块SMk+1机制，子模块SMk中的中控板卡触发子模块SMk+1接收子模块SMk冗余信息，子模块SMk+1将接收的子模块SMk冗余信息作为子模块SMk+1的冗余信息共同调制组帧，发送阀基控制系统；当子模块SMk的第一收信通道及第一发信通道均故障时，子模块SMk接收子模块SMk-1的冗余信息，根据其获取子模块SMk状态信息，并通过子模块SMk+1的第一发信通道发送到阀基控制系统。

需要说明的是，以上举例说明仅仅为子模块SMk的第一收发通信通道故障的情况，上述故障解决方法可以推断出环形闭式连接内其它故障子模块的第一收发通信通道故障的情况下的解决方法。例如：子模块SMk-1的第一发信通道及子模块SM的第一发信通道故障的情况下，子模块SMk-1将自身的状态信息通过子模块SMk+1的第一发信通道发送到阀基控制系统，仅以此举例，不以此为限制。

本发明实施例提供的阀基控制系统与换流阀的通信系统，通过设置第一收信通信通道及第二通信通道，将原有独立控制子模块串联成为相互备用的通信载体，以极小硬件成本完成大规模通信通道冗余功能，提高了阀基控制系统与换流阀的通信可靠性，降低了阀基控制系统与换流阀的通信失效率。

实施例2

本发明施例提供一种阀基控制系统与换流阀的通信方法，通过实施例1提供的阀基控制系统与换流阀的通信系统执行，由实施例1可知，利用第二收发通信通道将同一桥臂中的子模块之间互连，形成至少一个环形闭式连接，因此，如图6所示，当同一桥臂中同一环形闭式连接内的一个子模块的第一收信通道故障时，阀基控制系统与换流阀的通信方法包括：

步骤S1：阀基控制系统通过第一收发通信通道，将下级子模块控制信息及本级子模块控制信息，传输到本级子模块中控板卡。

如图3所示，本发明实施例利用第一收发通信通道将子模块与阀基控制系统互联，利用第二收发通信通道将同一桥臂中的子模块之间互连，形成至少一个环形闭式连接，将原有独立控制子模块串联成为相互备用的通信载体。图3中，实线箭头为第一收发通信通道，虚线箭头为第二收发通信通道。

同一环形闭式连接中的所有子模块具有统一的编号方式、信息收发方式。阀基控制系统在与所有子模块建立通信后，按照环形闭式连接将每个子模块进行编号，子模块中控板卡本身并不需知晓本身编号，其只需按照自身的接口来定义第一收发通信通道和第二收发通信通道，由此实现所有子模块软件程序保持一致，且阀基控制系统统一对其进行编号方式、信息收发方式的处理。

如图4所示，在阀基控制系统增加发送通信信息协议内容，在每个子模块控制信息基础上，增加其对应相邻子模块控制信息，即将下级子模块控制信息及本级子模块控制信息，传输到本级子模块中控板卡。图4中，实线箭头为第一收发通信通道，虚线箭头为第二收发通信通道。

步骤S21：当本级子模块未在第一预设时间内接收到下级子模块控制信息与本级子模块控制信息时，本级子模块中控板卡判定本级子模块第一收信通道故障，控制本级子模块接收上级子模块冗余信息，并控制本级子模块根据上级子模块冗余信息，获取本级子模块状态信息，并将发送到阀基控制系统，上级子模块冗余信息包括本级子模块控制信息及上级子模块状态信息。

如图4所示，在每个子模块中控板卡增加相邻子模块信息发送机制，即每个子模块保持周期性接收到阀基控制系统发送的本级子模块控制信息及下级子模块控制信息后，本级子模块中控板卡根据本级子模块控制信息，获取本级子模块状态信息，并将下级子模块控制信息及本级子模块状态信息发送到下级子模块。如图4所示，子模块SMk-1将子模块SMk-1状态信息及子模块SMk控制信息发送到子模块SMk，子模块SMk将子模块SMk状态信息及子模块SMk+1控制信息发送到子模块SMk+1，子模块SMk+1将子模块SMk+1状态信息及子模块SMk-1控制信息发送到子模块SMk-1。

因此，当本级子模块未在第一预设时间内接收到下级子模块控制信息与本级子模块控制信息时，本级子模块中控板卡判定本级子模块第一收信通道故障，并控制本级子模块接收上级子模块冗余信息，并控制本级子模块根据上级子模块冗余信息，获取本级子模块状态信息，并通过本级子模块第一发信通道将本级子模块状态信息发送到阀基控制系统。例如，如图5(a)所示，实线箭头为第一收发通信通道，虚线箭头为第二收发通信通道。当子模块SMk的第一收信通道故障时，子模块SMk接收子模块SMk-1冗余信息，子模块SMk-1冗余信息包括子模块SMk-1状态信息及子模块SMk控制信息，子模块SMk根据子模块SMk控制信息，获取子模块状态信息，并通过子模块SMk的第一发信通道发送到阀基控制系统，将子模块SMk冗余信息(包括子模块SMk状态信息)发送到子模块SMk+1。

步骤S31：阀基控制系统在第二预设时间内接收到本级子模块状态信息，对本级子模块状态信息进行处理。

为了避免子模块第一发信通道故障，阀基控制系统将会判断是否在第二预设时间内接收到本级子模块状态信息，当其接收到本级子模块状态信息时，直接对本级子模块状态信息进行处理。

在一具体实施例中，如图7所示，阀基控制系统与换流阀的通信方法，还包括：

步骤S1：阀基控制系统通过第一收发通信通道，将下级子模块控制信息及本级子模块控制信息，传输到本级子模块中控板卡。

步骤S22：当本级子模块在第一预设时间内接收到下级子模块控制信息与本级子模块控制信息时，本级子模块中控板卡根据本级子模块控制信息获取本级子模块状态信息，并将本级子模块状态信息发送到阀基控制系统，并将本级子模块冗余信息发送到下级子模块，本级子模块冗余信息包括下级子模块控制信息及本级子模块状态信息。

步骤S31：阀基控制系统在第二预设时间内接收到本级子模块状态信息，对本级子模块状态信息进行处理。

当本级子模块的第一收发通信通道未出现故障时，本级子模块通过自身的第一收信通道接收本级子模块控制信息，并将本级子模块状态信息发送到阀基控制系统。

在一具体实施例中，如图8所示，当同一桥臂中同一环形闭式连接内的一个子模块的第一收信通道及第一发信通道故障均故障时，阀基控制系统与换流阀的通信方法，还包括：

步骤S1：阀基控制系统通过第一收发通信通道，将下级子模块控制信息及本级子模块控制信息，传输到本级子模块中控板卡。

步骤S21：当本级子模块未在第一预设时间内接收到下级子模块控制信息与本级子模块控制信息时，本级子模块中控板卡判定本级子模块第一收信通道故障，控制本级子模块接收上级子模块冗余信息，并控制本级子模块根据上级子模块冗余信息，获取本级子模块状态信息，并将发送到阀基控制系统，上级子模块冗余信息包括本级子模块控制信息及上级子模块状态信息。

步骤S32：当阀基控制系统未接收到本级子模块状态信息的时间超过第二预设时间时，判定本级子模块第一发信通道故障，启动接收下级子模块冗余信息机制，接收本级子模块状态信息。

阀基控制系统增加附加备用接收通信信息的协议内容，对每个子模块通信信息接收采用常规处理、故障引发方式处理，在每个子模块中控板卡增加相邻子模块信息触发接收机制，包括本级通信通道正常时常规接收和接收通道故障时的触发相邻子模块信息接收。

具体地，如图9所示，启动接收下级子模块冗余信息机制，接收本级子模块状态信息的过程包括：

步骤S321：本级子模块中控板卡触发下级子模块接收本级子模块冗余信息。

步骤S322：下级子模块中控板卡控制下级子模块将本级子模块状态信息作为下级子模块冗余信息共同调制组帧，并通过下级子模块的第一发信通道发送到阀基控制系统。

步骤S323：阀基控制系统接收下级子模块冗余信息共同调制组帧，接收本级子模块状态信息。

本发明实施例中，当阀基控制系统未接收到本级子模块状态信息的时间超过第二预设时间时，判定本级子模块第一发信通道故障时，本级子模块触发下级子模块接收机制，触发下级子模块中空板卡接收本级子模块冗余信息(包括本级子模块状态信息)，下级子模块将本级子模块状态信息作为下级子模块冗余信息共同调制组帧，并通过下级子模块的第一发信通道发送到阀基控制系统。如图5(c)所示，实线箭头为第一收发通信通道，虚线箭头为第二收发通信通道。当子模块SMk的第一收信通道及第一发信通道均故障时，子模块SMk接收子模块SMk-1发送的子模块SMk控制信息，并根据子模块SMk控制信息，获取子模块SMk状态信息，并将子模块SMk状态信息发送到子模块SMk+1，同时子模块SMk中控板卡触发子模块SMk+1接收子模块SMk状态信息，子模块SMk+1将子模块SMk状态信息作为子模块SMk+1冗余信息共同调制组帧，并通过子模块SMk+1的第一发信通道发送到阀基控制系统。

在一具体实施例中，如图10所示，当同一桥臂中同一环形闭式连接内的一个子模块的第一发信通道故障均故障时阀基控制系统与换流阀的通信方法，还包括：

步骤S1：阀基控制系统通过第一收发通信通道，将下级子模块控制信息及本级子模块控制信息，传输到本级子模块中控板卡。

步骤S22：当本级子模块在第一预设时间内接收到下级子模块控制信息与本级子模块控制信息时，本级子模块中控板卡根据本级子模块控制信息获取本级子模块状态信息，并将本级子模块状态信息发送到阀基控制系统，并将本级子模块冗余信息发送到下级子模块，本级子模块冗余信息包括下级子模块控制信息及本级子模块状态信息。

步骤S32：当阀基控制系统未接收到本级子模块状态信息的时间超过第二预设时间时，判定本级子模块第一发信通道故障，启动接收下级子模块冗余信息机制，接收本级子模块状态信息。

如图5(b)所示，实线箭头为第一收发通信通道，虚线箭头为第二收发通信通道。当子模块SMk第一发信通道故障时，子模块SMk将触发子模块SMk+1接收子模块SMk冗余信息(包括子模块SMk+1控制信息及子模块SMk状态信息)，子模块SMk+1将子模块SMk状态信息作为子模块SMk+1冗余信息共同调制组帧，并通过子模块SMk+1的第一发信通道发送到阀基控制系统。

在一具体实施例中，当同一桥臂中同一环形闭式连接内的多个子模块的第一收信通道和/或第一发信通道故障故障时，该故障子模块将通过相邻其他正常子模块的第一收发通信通道接收自身控制信息，及发送自身状态信息。例如，图4中，当子模块SMk-1的第一发信通道及子模块SM的第一发信通道均故障时，子模块SMk-1将自身的状态信息通过子模块SMk+1的第一发信通道发送到阀基控制系统，仅以此举例，不以此为限制。

本发明实施例提供的阀基控制系统与换流阀的通信方法，通过建立子模块在正常运行情况下和故障发生后，利用第二通信通道及时完成阀基控制系统与换流阀之间的通信；建立备用通信机制，以极小成本实现大规模子模块客观概率通信故障发生后的影响消除，确保高压大容量柔性直流输电系统的稳定可靠运行状态。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种阀基控制系统与换流阀的通信系统，其特征在于，包括：

所述换流阀包括多个桥臂，每个桥臂由预设数量的子模块级联构成，各子模块通过对应的第一收发通信通道与阀基控制系统相连接，同一桥臂上的每个子模块之间通过至少一个第二收发通信通道互连，构成至少一个环形闭式连接；

所述第一收发通信通道包括第一收信通道及第一发信通道，其中，第一收信通道用于接收阀基控制系统发送的下级子模块控制信息及本级子模块控制信息；第一发信通道用于发送本级子模块的状态信息和/或，与本级子模块环形闭式连接的故障子模块的状态信息；

第二收发通信通道包括第二收信通道及第二发信通道，其中，第二收信通道用于接收上级子模块发送的上级子模块冗余信息及本级子模块控制信息，所述上级子模块冗余信息包括上级子模块状态信息和/或，与本级子模块环形闭式连接的故障子模块的状态信息；第二发信通道用于发送本级子模块冗余信息及下级子模块控制信息，所述本级子模块冗余信息包括本级子模块状态信息和/或，与本级子模块环形闭式连接的故障子模块的状态信息。

2.根据权利要求1所述的阀基控制系统与换流阀的通信系统，其特征在于，每个子模块均设置有中控板卡，用于周期性接收阀基控制系统发送的下级子模块控制信息及本级子模块控制信息，根据本级子模块控制信息，获取本级子模块状态信息，并发送到阀基控制系统；当本级子模块与阀基控制系统之间通信故障时，接收上级子模块冗余信息，或触发下级子模块的中控板卡接收本级子模块冗余信息。

3.根据权利要求1所述的阀基控制系统与换流阀的通信系统，其特征在于，所述第一收发通信通道及所述第二收发通信通道均为光纤通信通道。

4.一种阀基控制系统与换流阀的通信方法，其特征在于，包括：

阀基控制系统通过第一收发通信通道，将下级子模块控制信息及本级子模块控制信息，传输到本级子模块中控板卡；

当本级子模块未在第一预设时间内接收到下级子模块控制信息与本级子模块控制信息时，本级子模块中控板卡判定本级子模块第一收信通道故障，控制本级子模块接收上级子模块冗余信息，并控制本级子模块根据上级子模块冗余信息，获取本级子模块状态信息，并将发送到阀基控制系统，所述上级子模块冗余信息包括本级子模块控制信息及上级子模块状态信息。

5.根据权利要求4所述的阀基控制系统与换流阀的通信方法，其特征在于，还包括：

当本级子模块在第一预设时间内接收到下级子模块控制信息与本级子模块控制信息时，本级子模块中控板卡根据本级子模块控制信息获取本级子模块状态信息，并将本级子模块状态信息发送到阀基控制系统，并将本级子模块冗余信息发送到下级子模块，所述本级子模块冗余信息包括下级子模块控制信息及本级子模块状态信息。

6.根据权利要求4或5所述的阀基控制系统与换流阀的通信方法，其特征在于，还包括：

阀基控制系统在第二预设时间内接收到本级子模块状态信息，对所述本级子模块状态信息进行处理。

7.根据权利要求4或5所述的阀基控制系统与换流阀的通信方法，其特征在于，还包括：

当阀基控制系统未接收到本级子模块状态信息的时间超过第二预设时间时，判定本级子模块第一发信通道故障，启动接收下级子模块冗余信息机制，接收本级子模块状态信息。

8.根据权利要求7所述的阀基控制系统与换流阀的通信方法，其特征在于，启动接收下级子模块冗余信息机制，接收本级子模块状态信息的过程，包括：

本级子模块中控板卡触发下级子模块接收本级子模块冗余信息；

下级子模块中控板卡控制下级子模块将本级子模块状态信息作为下级子模块冗余信息共同调制组帧，并通过下级子模块的第一发信通道发送到阀基控制系统；

阀基控制系统接收下级子模块冗余信息共同调制组帧，接收本级子模块状态信息。

9.根据权利要求4所述的阀基控制系统与换流阀的通信方法，其特征在于，还包括：

同一环形闭式连接中的所有子模块具有统一的编号方式、信息收发方式。

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