CN201590682U - 稳控系统和直流控制保护系统之间的通讯装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了高压直流换流站的提出了稳控系统和直流控制保护系统之间的通讯结构：每极设有二路直流极控系统：其中一路为值班系统，另一路为备用系统；采用两套稳定控制设备通过双向光纤同时连接二极四路直流极控系统，直流极控系统采用冗余切换的结构。或采用两套中间设备同时用双向光纤连接方式与两套稳定控制设备和二极四路直流极控系统同时连接；直流极控系统采用冗余切换的结构；中间设备也采用冗余切换的运行方式，其中一套为值班系统，另一套为备用系统。采用本实用新型的，可以保证通讯信号传输灵活、高速和可靠，可以同时支持模拟量和开关量的交换，采用一路光纤即可完成大量信号的双向交换。
Description
技术领域
本实用新型涉及在直流换流站中稳控系统与直流控制保护系统之间的信号交互和通讯装置以及与此相关的控制保护设备。
背景技术
高压直流输电由于其特有的优点，如长距离、大功率、异步联网、功率快速调节性、潮流可控性、输电经济性等，已经得到了广泛的应用。由于高压直流输电系统输电功率大，为了保证与其相连的交流电网的安全稳定运行，都需要在直流换流站中安装稳定控制设备，用以在交流电网出现故障等紧急情况时快速改变直流输电系统的输送功率，支援和配合交流电网的运行和恢复。
在直流换流站中，稳定控制设备(WK)一般与直流极控系统(PCP)进行双向的信号交换，稳定控制设备发给直流极控系统的信号主要包括功率提升命令和功率回降命令等，直流极控系统发给稳定控制设备的信号主要包括直流极的运行状态等信号，具体的信号交换示意图如附图1所示。
在国内现有的直流换流站中，稳定控制设备与直流极控系统之间都采用基于继电器的电气通讯方式，这种传统的通讯方式通过继电器接点的分合来传递开关量信号，每一个继电器接点对应一个需要传递的信号，接点闭合表示该信号为1，接点分开表示该信号为0，根据闭合接点的不同来传递不同的信号。
上述通讯方式的装置如附图2(结构一)所示。
采用这种通讯装置，传递的信号数量与继电器的个数成正比，传递的信号数量越多所需要配置的继电器数量越多，设备之间的接线复杂度也相应增加，因此这种通讯装置的可扩充性和灵活性较差。
在这种通讯结构下，信号的传递需要依靠继电器接点的分合来完成，而继电器接点为机械结构，其分合时间一般为十几至几十毫秒，因此这种方式下的信号传输速度较慢。
在直流换流站内，由于进行交流、直流转换的过程中会产生大量的谐波，是一个强电磁干扰环境，继电器可能会受到电磁干扰的影响，因此这种通讯结构的抗干扰能力较差。
由于继电器接点为机械装置，依靠机械机构来分合接点，在设备运行过程中存在接点故障的可能性。另外，由于不能对继电器的接点回路进行有效的监视，一旦接点出现故障不能被及时发现，只有等到稳定控制设备动作后命令信号不能正确传送时才能被发现，这会给系统的稳定运行带来潜在的隐患，因此这种通讯结构的可靠性也不高。
为了提高稳定控制设备与直流控制保护系统之间信号交换的灵活性和可靠性，需要提供一种更为简便、可靠的通讯方式和装置，保证信号交换的正确性。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供基于光纤通讯的直流换流站内稳定控制设备和直流控制保护系统间的通讯装置，避免电气和机械的通讯方式，保证信号交换的灵活、高速和可靠。
本实用新型的技术方案是：高压直流换流站的稳控系统和直流控制保护系统之间的通讯装置：每极设有二路直流极控系统：其中一路为值班系统，另一路为备用系统；
第一种通讯装置，采用两套稳定控制设备通过双向光纤同时连接二极四路直流极控系统，直流极控系统采用冗余切换的装置；
其中，每极的直流极控系统的值班机在收到任意一套稳定控制设备发送的稳控命令后即进行命令的执行；同时每极的运行状态信号也由每极的极控值班系统同时发送至两套稳定控制设备，每极的极控备用系统不向稳定控制设备发送信号。
其中，当一套稳定控制设备与极控值班系统之间的光纤通讯出现故障时，极控值班系统检测到该光纤故障，随后进行极控系统切换、退出值班，由与稳定控制设备光纤通讯没有故障的另外一套极控系统进入值班运行。
第二种通讯装置，采用两套中间设备同时用双向光纤连接方式与两套稳定控制设备和二极四路直流极控系统同时连接；直流极控系统采用冗余切换的装置；每极都有两套直流极控系统，其中一套为值班系统，另一套为备用系统；中间设备也采用冗余切换的运行方式，其中一套为值班系统，另一套为备用系统。
其中，每极的直流极控系统的值班机将本极的运行状态信号同时发给两套中间设备，再由中间设备的值班机同时发送给两套稳定控制设备；中间设备的值班机接收到来自两套稳定控制设备的稳控命令信号，处理后同时送给直流极控系统，再由每极的极控值班系统进行稳控命令的执行。
其中，当一套中间设备与极控值班系统之间的光纤通讯出现故障时，极控值班系统检测到该光纤故障，随后进行极控系统切换、退出值班，由与中间设备光纤通讯没有故障的另外一套极控系统进入值班运行。
两种通讯装置中的光纤通讯全部采用基于IEC国际标准的IEC60044-8高速光纤通讯协议。
两种通讯结构中的值班和备用的极控系统之间可以进行系统切换，当极控值班系统出现故障时，它就退出值班，由另一套极控系统值班运行
本实用新型的有益效果：两种通讯结构都采用光纤作为稳定控制设备和直流控制保护系统之间信号交互的介质，采用高速光纤通讯协议保证信号传输的灵活、高速和可靠，可以同时支持模拟量和开关量的交换，采用一路光纤即可完成大量信号的双向交换。
附图说明
图1为稳定控制设备与直流极控系统信号交换示意图；
图2为传统方式下，稳定控制设备与直流极控系统之间的通讯结构(结构一)；
图3为本实用新型中，稳定控制设备与直流极控系统之间的通讯装置(结构二)；
图4为本实用新型中，稳定控制设备与直流极控系统之间的通讯结构(结构三)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
在本实用新型中，稳定控制设备和直流控制保护系统之间的信号交换全部采用光纤通讯完成。
在基于光纤的通讯方式下，信号传输的速度相比传统通讯方式有很大的提高，信号在光纤中传输的时间几乎可以忽略，信号交换的速度由光纤两端设备中的程序执行周期来决定，最快可以达到几百微秒，信号传输速度的提高保证了设备可以更快的对命令作出响应，在紧急情况下可以最大限度的保证电网系统的稳定运行。
在基于光纤的通讯方式下，信号交换由光信号的传递来完成，不会受到外部电磁干扰的影响导致信号出错的发生，抗干扰能力相比传统的通讯结构大大提高。
在光纤通讯中采用了高速光纤通讯协议，其具有对信号的实时校验功能，可以在接收信号的同时对每一帧收到的数据进行数据正确性的校验，将判别出的错误数据进行剔除，保证了传输信号的正确性，有效防止因为收到错误的信号而导致的设备误动作。另外，光纤两端的设备可以同时对光纤的双向通讯状态进行监视，一旦某一根光纤出现故障，可以及时通过故障报警通知直流换流站监护人员，及时进行故障处理，保证系统的稳定运行。
在采用光纤作为通讯介质后，需要一套合理、可靠的通讯结构来保证稳定控制设备与直流极控系统多个设备间的正常通讯。
按照本实用新型中的方法，以下以最常见的双极直流输电系统为例对直流换流站内的稳定控制设备与直流控制保护系统的光纤通讯结构的实现进行说明：
稳定控制设备(WK)与直流极控系统(PCP)采用如图3所示的光纤通讯结构(结构二)进行连接，共有两套稳定控制设备(WKA、WKB)和四套直流极控系统(极1 PCPA、极1 PCPB、极2 PCPA、极2 PCPB)。
WKA和WKB通过双向光纤同时连接四套PCP，任意一套WK都可以向所有PCP发送稳控命令，要求改变直流输送功率。PCP采用冗余切换的运行方式，每极都有一套为值班系统，一套为备用系统，只有值班系统在收到WKA或WKB发送的稳控命令后才进行命令的执行，同时每极的运行状态信号也由每极的极控值班系统同时发送至WKA和WKB，每极的极控备用系统不向稳定控制设备发送信号。值班和备用的极控系统之间可以进行系统切换，当极控值班系统出现故障时，它就退出值班，由另一套极控系统值班运行，这样能始终保证没有故障的极控系统在值班运行。
当一套稳定控制设备与极控值班系统之间的光纤通讯出现故障时，极控值班系统检测到该光纤故障，随后进行极控系统切换、退出值班，由与稳定控制设备光纤通讯没有故障的另外一套极控系统进入值班运行。由于与稳定控制设备光纤通讯有故障的极控系统已经退出值班，换流站检修人员就可以对光纤故障进行检查和排除，不会对系统的运行产生任何影响。
当需要减少稳定控制设备与直流控制保护系统的光纤连接数量时，可以采用某种中间设备作为稳定控制设备(WK)与直流极控系统(PCP)之间光纤通讯的中转，实现稳定控制设备与直流极控系统的光纤通讯。
以下以直流站控系统作为中间设备为例说明稳定控制设备(WK)与直流极控系统间光纤通讯的实现方式。
稳定控制设备(WK)、直流站控系统(DCC)和直流极控系统(PCP)采用如图4所示的光纤通讯结构(结构三)进行连接。两套直流站控系统(DCCA、DCCB)同时采用双向光纤与稳定控制设备和直流极控系统相连接，并采用标准的IEC60044-8高速光纤通讯协议进行设备间的通讯。直流站控系统也采用冗余切换的运行方式，一套系统值班，一套系统备用。稳定控制设备和直流极控系统之间的信号传递实现方式如下：
1)每极的PCP值班系统将本极的运行状态信号同时发给DCCA和DCCB，再由DCC值班系统同时发送给WKA和WKB。
2)DCC值班系统接收来自WKA和WKB的稳控命令信号，处理后(取或门等)同时送给P1PCPA、P1PCPB、P2PCPA和P2PCPB，再由每极的PCP值班系统进行稳控命令的执行。
当一套稳定控制设备与直流站控系统之间的光纤通讯出现故障时，极控值班系统检测到该光纤故障，随后进行极控系统切换、退出值班，由与直流站控系统设备光纤通讯没有故障的另外一套极控系统进入值班运行。
通过上述信号交换方式，实现了稳定控制设备和直流极控系统的信号交换。直流站控系统同样也具有对与稳定控制设备间的光纤故障的监视和系统切换的功能。
在本实用新型中，光纤通讯全部采用基于IEC国际标准的IEC60044-8高速光纤通讯协议进行信号交换，传输的信号可以进行灵活的定义，只需修改相应的软件即可完成信号的扩充，不需要额外增加设备的配置。
在本实用新型的技术方案中，不论采用通讯结构二还是结构三，最终稳定控制设备和直流极控系统之间的信号交换都由光纤完成，中间不再需要任何继电器接点和电气接线，充分保证了信号交换的灵活、高速和可靠。另外，由于采用国际标准的光纤通讯协议，即使稳定控制设备和直流控制保护系统是由不同的厂家生产，只要其都支持IEC60044-8标准协议，就可以采用光纤通讯进行相互间的信号交换，这样也很好的保证了通用性和兼容度。
Claims (9)
1.高压直流换流站的稳控系统和直流控制保护系统之间的通讯装置，其特征是每极设有二路直流极控系统：其中一路为值班系统，另一路为备用系统；采用两套稳定控制设备通过双向光纤同时连接二极四路直流极控系统，直流极控系统采用冗余切换的结构。
2.高压直流换流站的稳控系统和直流控制保护系统之间的通讯装置，其特征是每极设有二路直流极控系统：其中一路为值班系统，另一路为备用系统；采用两套中间设备同时用双向光纤连接方式与两套稳定控制设备和二极四路直流极控系统同时连接；直流极控系统采用冗余切换的结构；中间设备也采用冗余切换的运行方式，其中一套为值班系统，另一套为备用系统。
3.由权利要求1所述的稳控系统和直流控制保护系统之间的通讯装置，其特征是：每极的直流极控系统的值班机在收到任意一套稳定控制设备发送的稳控命令后即进行命令的执行；同时每极的运行状态信号也由每极的极控值班系统同时发送至两套稳定控制设备，每极的极控备用系统不向稳定控制设备发送信号。
4.由权利要求1所述的稳控系统和直流控制保护系统之间的通讯装置，其特征是：当一套稳定控制设备与极控值班系统之间的光纤通讯出现故障时，极控值班系统检测到该光纤故障，随后进行极控系统切换、退出值班，由与稳定控制设备光纤通讯没有故障的另外一套极控系统进入值班运行。
5.由权利要求2所述的稳控系统和直流控制保护系统之间的通讯装置，其特征是：每极的直流极控系统的值班机将本极的运行状态信号同时发给两套中间设备，再由中间设备的值班机同时发送给两套稳定控制设备；中间设备的值班机接收到来自两套稳定控制设备的稳控命令信号，处理后同时送给直流极控系统，再由每极的极控值班系统进行稳控命令的执行。
6.由权利要求2所述的稳控系统和直流控制保护系统之间的通讯装置，其特征是：当一套中间设备与极控值班系统之间的光纤通讯出现故障时，极控值班系统检测到该光纤故障，随后进行极控系统切换、退出值班，由与中间设备光纤通讯没有故障的另外一套极控系统进入值班运行。
7.由权力要求2所述的稳控系统和直流控制保护系统之间的通讯装置，其特征是：中间设备是直流换流站控系统。
8.由权力要求1和权力要求2所述的稳控系统和直流控制保护系统之间的通讯装置，其特征是：光纤通讯全部采用基于IEC国际标准的IEC60044-8高速光纤通讯协议。
9.由权利要求1和权力要求2所述的稳控系统和直流控制保护系统之间的通讯装置，其特征是：值班和备用的极控系统之间可以进行系统切换，当极控值班系统出现故障时，它就退出值班，由另一套极控系统值班运行。
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