CN111697542A - 一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统及其方法，该方法包括：第一阀组的阀组控制根据极控提供的第二阀组的运行状态和所述第一阀组的运行状态，向对应的第一阀控发送使能信号；若所述第一阀控根据桥臂电流判断触发所述第一阀组暂时性闭锁，则向第二阀控发送暂时性闭锁信号；所述第二阀组根据自身接收到的使能信号和暂时性闭锁信号进行与运算；并根据与运算结果判断是否执行同步暂时性闭锁；若所述与运算结果为是，则执行；若所述与运算结果为否，则不执行。本发明通过增加阀控主机间的通讯连接，以实现阀控间相互传送暂时性闭锁信号，达到高端阀组和低端阀组同步暂时性闭锁。

Description

一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及高压直流输电技术领域，尤其涉及一种特高压柔性直流同极高端、低端阀组同步暂时性闭锁的控制系统及其方法。

背景技术

常规特高压直流的控制保护系统架构中，极控和本极高端阀组控制、低端阀组控制之间有高速通信连接，同极高端和低端阀组控制间一般不需要通信，即使有仅做备用通信；而同极高端阀组、低端阀组的阀控间没有相互通信，仅需执行各自阀组控制下发的触发信号即可。高端阀组、低端阀组的触发脉冲不用特别考虑同步问题，高、低端阀组发生换相失败不同步问题也不需要特别考虑。

相比常规直流晶闸管阀仅有控导通特性，柔性直流MMC阀具有控导通和控关断特性，因此，柔性直流通过暂时性闭锁(又称暂停触发)可以在桥臂电流过流时暂停触发而保护功率模块，也可以发生交流故障时调整参考波，实现交流故障穿越，即故障期间可以继续部分送功率且故障结束后可以快速恢复功率。

特高压柔性直流需要高端、低端阀组串联运行期间，某个阀组某个桥臂电流出现过流，如果仅本阀组(假定A阀组)实现暂时性闭锁而另一个阀组(假定B阀组)继续运行，则A阀组的桥臂电流仅短时下降后会重新冲高，达不到抑制电流的目的；另外，由于直流电流会经B阀组持续给A阀组充电，A阀组也会很快过压。为此，A、B阀组执行同步暂时性闭锁是非常必要的，而目前常规特高压直流控制保护系统通信架构不能适应特高压柔直的需要。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统及其方法，通过增加阀控主机间的通讯连接，以实现阀控间相互传送暂时性闭锁信号，解决实际的阀控暂时性闭锁同步需求。

为实现上述目的，本发明一实施例提供了一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统，包括极控、高端阀组控制、低端阀组控制、高端阀控和低端阀控；其中，所述极控分别与所述高端阀组控制、所述低端阀组控制连接，所述高端阀组控制与所述高端阀控连接，所述低端阀组控制与所述低端阀控连接，所述高端阀控与所述低端阀控连接。

优选地，所述高端阀控和所述低端阀控均配置有两套主机，一套值班，另一套备用，所述高端阀控的主机和所述低端阀控的主机之间两两通讯连接。

优选地，，所述高端阀控的主机和所述低端阀控的主机之间通过60044-8通信协议传递信号。

本发明另一实施例提供了一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制方法，包括如下步骤：

第一阀组的阀组控制根据极控提供的第二阀组的运行状态和所述第一阀组的运行状态，向对应的第一阀控发送使能信号；其中，所述第一阀组为高端阀组，所述第二阀组为低端阀组；或者，所述第一阀组为低端阀组，所述第二阀组为高端阀组；

若所述第一阀控根据桥臂电流判断触发所述第一阀组暂时性闭锁，则向第二阀控发送暂时性闭锁信号；

所述第二阀组根据自身接收到的使能信号和暂时性闭锁信号进行与运算；并根据与运算结果判断是否执行同步暂时性闭锁；

若所述与运算结果为是，则执行；若所述与运算结果为否，则不执行。

优选地，所述第一阀组的阀组控制根据极控提供的第二阀组的运行状态和所述第一阀组的运行状态，向对应的第一阀控发送使能信号，具体包括：

若所述第一阀组和所述第二阀组均运行在解锁的输送功率状态下，则所述第一阀组的阀组控制向所述第一阀控发送第一使能信号；

若仅有所述第一阀组或所述第二阀组运行在解锁的输送功率状态，或者若所述第一阀组或所述第二阀组运行在非输送功率状态，则所述第一阀组的阀组控制向所述第一阀控发送第二使能信号。

优选地，所述方法，还包括：

所述第一阀组发出暂时性闭锁信号到所述第二阀组接收并执行同步暂时性闭锁的最大延时控制在预设阈值内。

优选地，所述预设阈值为500微秒。

优选地，所述方法，还包括：

当所述第二阀组发出本地暂时性闭锁信号，则要根据所述本地暂时性闭锁信号与所述与运算结果进行或运算，并根据或运算结果执行。

优选地，所述方法，还包括：

若所述第一阀组的阀控的值班主机出现故障，则该阀控的另一备用主机进入值班模式，所述第一阀组通过进入值班模式后的另一备用主机向所述第二阀组的值班主机发送暂时性闭锁信号。

优选地，所述方法，还包括：

在所述第一阀组阀控和所述第二阀组阀控开始同步暂时性闭锁后，所述第一阀组阀控和所述第二阀组阀控需持续同样预设时长后再独立自动恢复解锁运行。

与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统及其方法，通过在原有的柔性直流控制保护架构中增加阀控间的通讯连接，以实现阀控间相互传送暂时性闭锁信号，达到柔性直流的高端阀组和低端阀组同步暂时性闭锁的目的。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统的示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种高端阀控主机和低端阀控主机通信机制的示意图；

图3是本发明一实施例提供的一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制方法的流程示意图；

图4是本发明一实施例提供的一种柔性阀控的接收逻辑的示意图；

图5是本发明一实施例提供的一种柔性阀控的发送逻辑的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。

参见图1，是本发明一实施例提供的一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统的示意图，所述控制系统包括极控、高端阀组控制、低端阀组控制、高端阀控和低端阀控；其中，所述极控分别与所述高端阀组控制、所述低端阀组控制连接，所述高端阀组控制与所述高端阀控连接，所述低端阀组控制与所述低端阀控连接，所述高端阀控与所述低端阀控连接。

具体地，控制系统包括极控、高端阀组控制、低端阀组控制、高端阀控和低端阀控；其中，极控分别与高端阀组控制、低端阀组控制连接，高端阀组控制与高端阀控连接，低端阀组控制与低端阀控连接，高端阀控与低端阀控连接。以上的连接结构对于极1极控和极2极控同样适用。也就是说，为了实现柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制，在柔性直流控制保护架构中，在阀控间增加专门的通讯通道，相互传送暂时性闭锁信号。

本发明该实施例提供的一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统，通过在原有的柔性直流控制保护架构中增加阀控间的通讯连接，以实现阀控间相互传送暂时性闭锁信号，达到柔性直流的高端阀组和低端阀组同步暂时性闭锁的目的。

作为上述方案的改进，所述高端阀控和所述低端阀控均配置有两套主机，一套值班，另一套备用，所述高端阀控的主机和所述低端阀控的主机之间两两通讯连接。

一般地，高端阀控和低端阀控均配置有两套主机，一套值班，另一套备用，在现有技术中，高端阀控的主机与低端阀控的主机没有通讯连接，在本发明中，为了阀组间发送暂时性闭锁信号，高端阀控的主机和低端阀控的主机之间两两通讯连接。参见图2，是本发明一实施例提供的一种高端阀控主机和低端阀控主机通信机制的示意图。由图2可知，高端阀控和低端阀控之间的四个主机之间两两能进行通讯连接，这为了确保不同主机运行情况下，高端阀组、低端阀组的阀控间的暂时性闭锁功能均有效，不同主机间需要进行交叉通信，进行相互监控、切换。

作为上述方案的改进，所述高端阀控的主机和所述低端阀控的主机之间通过60044-8通信协议传递信号。

具体地，高端阀控的主机和低端阀控的主机之间通过60044-8通信协议传递信号，接收周期设为100微秒，波特率需达到20Mb每秒。

参见图3，是本发明一实施例提供的一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制方法的流程示意图，所述方法包括步骤S1至S4：

S1、第一阀组的阀组控制根据极控提供的第二阀组的运行状态和所述第一阀组的运行状态，向对应的第一阀控发送使能信号；其中，所述第一阀组为高端阀组，所述第二阀组为低端阀组；或者，所述第一阀组为低端阀组，所述第二阀组为高端阀组；

S2、若所述第一阀控根据桥臂电流判断触发所述第一阀组暂时性闭锁，则向第二阀控发送暂时性闭锁信号；

S3、所述第二阀组根据自身接收到的使能信号和暂时性闭锁信号进行与运算；并根据与运算结果判断是否执行同步暂时性闭锁；

S4、若所述与运算结果为是，则执行；若所述与运算结果为否，则不执行。

需要说明的是，本发明的方法主要针对的是包括高端阀组和低端阀组的特高压柔性直流系统，

具体地，第一阀组的阀组控制根据极控提供的第二阀组的运行状态和第一阀组的运行状态，向对应的第一阀控发送使能信号；其中，第一阀组为高端阀组，第二阀组为低端阀组；或者，第一阀组为低端阀组，第二阀组为高端阀组；

若第一阀控根据桥臂电流判断触发第一阀组暂时性闭锁，则向第二阀控发送暂时性闭锁信号；

第二阀组根据自身接收到的使能信号和暂时性闭锁信号进行与运算；并根据与运算结果判断是否执行同步暂时性闭锁。值得注意的是，这里的使能信号指的是第二阀组根据极控提供的第一阀组的运行状态和第二阀组的运行状态，向对应的第二阀控发送使能信号；这里的暂时性闭锁信号指的是第一阀控向第二阀控发送暂时性闭锁信号，不是第二阀控自身发出的暂时性闭锁信号。

若与运算结果为是，则执行，也就是说，使能信号为有效，且第一阀控向第二阀控发送暂时性闭锁信号，第二阀组才执行暂时性闭锁。若与运算结果为否，则不执行，也就是说，若使能信号为无效，或者第一阀控没有向第二阀控发送暂时性闭锁信号，第二阀组不执行暂时性闭锁。

本发明该实施例提供的一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制方法，在某一阀组触发暂时性闭锁时，向另一阀组发送暂时性闭锁信号，若其运行正常，则另一阀组也执行暂时性闭锁，从而达到特高压柔性直流的高端阀组和低端阀组同步暂时性闭锁的目的。

作为上述方案的改进，所述第一阀组的阀组控制根据极控提供的第二阀组的运行状态和所述第一阀组的运行状态，向对应的第一阀控发送使能信号，具体包括：

若所述第一阀组和所述第二阀组均运行在解锁的输送功率状态下，则所述第一阀组的阀组控制向所述第一阀控发送第一使能信号；

若仅有所述第一阀组或所述第二阀组运行在解锁的输送功率状态，或者若所述第一阀组或所述第二阀组运行在非输送功率状态，则所述第一阀组的阀组控制向所述第一阀控发送第二使能信号。

具体地，在柔性直流系统运行中，先对高端阀组和低端阀组进行运行判断，即判定高端阀组和低端阀组是否在正常运行状，能否接收阀控间的暂时性闭锁信号。

若第一阀组和所述第二阀组均运行在解锁的输送功率状态下，则第一阀组的阀组控制向第一阀控发送第一使能信号。第一使能信号用“1”来执行，表示能接收暂时性闭锁信号。

若仅有第一阀组或第二阀组运行在解锁的输送功率状态，或者若第一阀组或第二阀组运行在非输送功率状态，例如STATCOM模式和空载加压试验模式，则第一阀组的阀组控制向第一阀控发送第二使能信号。第二使能信号用“0”来执行，表示发送的暂时性闭锁信号为无效。

作为上述方案的改进，所述方法，还包括：

所述第一阀组发出暂时性闭锁信号到所述第二阀组接收并执行同步暂时性闭锁的最大延时控制在预设阈值内。

具体地，第一阀组发出暂时性闭锁信号到第二阀组接收并执行同步暂时性闭锁的最大延时控制在预设阈值内。

柔性直流的高端阀组、低端阀组暂时性闭锁如果不同步，比如如果高端阀组先发生了，则该阀组上、下桥臂都参与分压，在功率水平不变的情况下低端阀组就更不容易过流；另外，如果MMC阀是全桥拓扑子模块，先暂时性闭锁的阀组可能在几个毫秒内就会再次过流，因此，高端阀组与低端阀组间的触发暂时性闭锁最大的时间差需要进行控制。

作为上述方案的改进，所述预设阈值为500微秒。

具体地，预设阈值为500微秒，这是根据经验设定的。工程应用表明，如果一个阀组(假定为A阀组)出现暂时性闭锁，而本极另一阀组(假定B阀组)未进行暂时闭锁，如果超过2ms，很可能A阀组出现桥臂过流保护动作或者阀组过压保护动作。为此，高端、低端阀组的暂时性同步时间需要严格控制，控制最大延时在500微秒以内。

作为上述方案的改进，所述方法，还包括：

当所述第二阀组发出本地暂时性闭锁信号，则要根据所述本地暂时性闭锁信号与所述与运算结果进行或运算，并根据或运算结果执行。

具体地，当第二阀组发出本地暂时性闭锁信号，则要根据本地暂时性闭锁信号与与运算结果进行或运算，并根据或运算结果执行。

也就是说，第二阀组是否执行暂时性闭锁，受两方面的影响，一是与运算结果，二是本地的暂时性闭锁信号。

参见图4，是本发明一实施例提供的一种柔性阀控的接收逻辑的示意图。图4中CCP指的是阀组控制，“CCP同时暂时闭锁使能”信号指的是阀组下发的“暂时性闭锁同步的使能信号”，“本阀控已解锁”指的是本阀组在解锁运行，这两个信号都是本阀控对应的阀组控制发送过来的信号。

“光纤数据校验正常”是数据校验的信号，作为辅助控制。当光纤信号检验异常需要延时告警，并将告警信息发送给阀控主机的监控后台和阀组控制主机。“本套阀控为主”信号有效表示本套阀控在值班。这两个信号都是本套阀控自产信号。

“收到另一阀组发出的暂时性闭锁信号上升沿”表示另一阀组的值班阀控主机发过来的暂时性闭锁信号，且上升沿有效。

“本地暂时性闭锁信号”就是本套值班阀控自产的暂时性闭锁信号。

“||”表示两个信号都是同等信号，一旦出现都需要执行，“或”信号

作为上述方案的改进，所述方法，还包括：

若所述第一阀组的阀控的值班主机出现故障，则该阀控的另一备用主机进入值班模式，所述第一阀组通过进入值班模式后的另一备用主机向所述第二阀组的值班主机发送暂时性闭锁信号。

具体地，若第一阀组的阀控的值班主机出现故障，就不能通过该值班主机向第二阀组发送暂时性闭锁信号，此时需要切换通讯通道，则该阀控的另一备用主机进入值班模式，第一阀组通过进入值班模式后的另一备用主机向第二阀组的值班主机发送暂时性闭锁信号。值得注意的是，第二阀组的值班主机不用切换，因为四个主机之间能相互通讯。

参见图5，是本发明一实施例提供的一种柔性阀控的发送逻辑的示意图。图5中与运算后的“发生暂时闭锁信号”是向另一阀组的阀控值班主机发送的。与运算前的“本套阀控为主”信号有效表示本套阀控在值班，该信号都是本套阀控自产信号。“本套阀控为解锁状态”表示本阀控已解锁。“发生暂时性闭锁，不包括CCP的闭锁信号”表示是本阀控值班主机触发了暂时性闭锁信号，不是阀组控制发出的。所以当高阀或低阀出现永久故障，则清除向另一阀组发送暂时闭锁命令。

作为上述方案的改进，所述方法，还包括：

在所述第一阀组阀控和所述第二阀组阀控开始同步暂时性闭锁后，所述第一阀组阀控和所述第二阀组阀控需持续同样预设时长后再独立自动恢复解锁运行。

具体地，在第一阀组阀控和第二阀组阀控开始同步暂时性闭锁后，第一阀组阀控和第二阀组阀控需持续同样预设时长后再独立自动恢复解锁运行。优选地，预设时长为15毫秒。

综上，本发明实施例所提供的一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统及其方法，通过在高端阀组、低端阀组的阀控间通过高速交叉通信传送暂时性闭锁指令，并严格控制暂时性闭锁指令阀组间的延时小于500微秒，解决了实际的阀控暂时性闭锁同步需求，且仅需要增加相应光纤，没有额外增加昂贵的设备，成本低，可行性强。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统，其特征在于，包括极控、高端阀组控制、低端阀组控制、高端阀控和低端阀控；其中，所述极控分别与所述高端阀组控制、所述低端阀组控制连接，所述高端阀组控制与所述高端阀控连接，所述低端阀组控制与所述低端阀控连接，所述高端阀控与所述低端阀控连接。

2.如权利要求1所述的柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统，其特征在于，所述高端阀控和所述低端阀控均配置有两套主机，一套值班，另一套备用，所述高端阀控的主机和所述低端阀控的主机之间两两通讯连接。

3.如权利要求2所述的柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制系统，其特征在于，所述高端阀控的主机和所述低端阀控的主机之间通过60044-8通信协议传递信号。

4.一种柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一阀组的阀组控制根据极控提供的第二阀组的运行状态和所述第一阀组的运行状态，向对应的第一阀控发送使能信号；其中，所述第一阀组为高端阀组，所述第二阀组为低端阀组；或者，所述第一阀组为低端阀组，所述第二阀组为高端阀组；

若所述第一阀控根据桥臂电流判断触发所述第一阀组暂时性闭锁，则向第二阀控发送暂时性闭锁信号；

所述第二阀组根据自身接收到的使能信号和暂时性闭锁信号进行与运算；并根据与运算结果判断是否执行同步暂时性闭锁；

若所述与运算结果为是，则执行；若所述与运算结果为否，则不执行。

5.如权利要求4所述的柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制方法，其特征在于，所述第一阀组的阀组控制根据极控提供的第二阀组的运行状态和所述第一阀组的运行状态，向对应的第一阀控发送使能信号，具体包括：

若所述第一阀组和所述第二阀组均运行在解锁的输送功率状态下，则所述第一阀组的阀组控制向所述第一阀控发送第一使能信号；

若仅有所述第一阀组或所述第二阀组运行在解锁的输送功率状态，或者若所述第一阀组或所述第二阀组运行在非输送功率状态，则所述第一阀组的阀组控制向所述第一阀控发送第二使能信号。

6.如权利要求4所述的柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制方法，其特征在于，所述方法，还包括：

所述第一阀组发出暂时性闭锁信号到所述第二阀组接收并执行同步暂时性闭锁的最大延时控制在预设阈值内。

7.如权利要求6所述的柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制方法，其特征在于，所述预设阈值为500微秒。

8.如权利要求4所述的柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制方法，其特征在于，所述方法，还包括：

当所述第二阀组发出本地暂时性闭锁信号，则要根据所述本地暂时性闭锁信号与所述与运算结果进行或运算，并根据或运算结果执行。

9.如权利要求4所述的柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制方法，其特征在于，所述方法，还包括：

若所述第一阀组的阀控的值班主机出现故障，则该阀控的另一备用主机进入值班模式，所述第一阀组通过进入值班模式后的另一备用主机向所述第二阀组的值班主机发送暂时性闭锁信号。

10.如权利要求4所述的柔性直流阀组同步暂时性闭锁的控制方法，其特征在于，所述方法，还包括：

在所述第一阀组阀控和所述第二阀组阀控开始同步暂时性闭锁后，所述第一阀组阀控和所述第二阀组阀控需持续同样预设时长后再独立自动恢复解锁运行。

Images