CN201805421U - 直流保护和直流控制系统之间的通讯装置 - Google Patents

直流保护和直流控制系统之间的通讯装置 Download PDF

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张建锋
徐斌
杨帆
周全
周竞宇
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Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd
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NR Electric Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了直流保护系统和直流控制系统之间的通讯装置,用于高压直流换流站:每极设有二路直流控制系统,其中一路为值班系统,另一路为备用系统;采用两路或者三路直流保护设备通过双向光纤同时连接两路直流极控系统,二路直流控制系统为冗余切换的结构。每极设有二路或者三路直流保护系统,正常情况均为运行系统。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。为了可靠,可以采用冗余的双路光纤完成大量信号的可靠双向交换。

Description

直流保护和直流控制系统之间的通讯装置
技术领域
本实用新型涉及在直流换流站中保护设备与控制设备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,直流部分分成控制和保护两个部分,分别完成换流变直流部分的控制和保护功能。。
在直流换流站中,保护设备(PPR)一般与直流控制系统(PCP)进行双向的信号交换,保护设备发给控制系统的信号主要包括闭锁、极平衡命令、功率回降命令和线路重启命令等,控制系统发给保护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,保护设备与控制系统之间或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;或采用低速总线的通讯方式,比如CAN总线等。
采用基于继电器的通讯装置,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。
采用低速总线的通讯方式,克服了可扩充性和灵活性差、抗干扰能力弱的缺点,可靠性也得到了较大提高,但是低速总线还是电气信号,抗干扰能力还是较差,而且还是存在传输速度慢的缺点。
为了提高保护设备与控制设备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保护设备和控制设备间的通讯装置,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:高压直流换流站的保护设备和控制设备之间的通讯装置: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;
采用两套或者三套保护设备通过双向光纤同时连接两路直流控制设备,直流控制设备采用冗余切换的装置;每套直流控制与直流保护设备之间设有标准信号的联系通道。
其中,每极的直流控制设备的值班机在收到任意一套、两套或者三套保护设备发送的命令处理后进行命令的执行;同时每极的运行状态信号也由每极的控制值班设备同时发送至两套保护设备。
当三套保护设备中一套保护设备与极控两套系统之间的光纤通讯同时出现故障时,极控值班和备用系统检测到该光纤故障,每极的直流控制系统的值班机在收到剩余两套直流保护设备任一套发送的命令后即进行命令的执行,或同时收到剩余两套直流保护设备发送的命令进行命令的执行。
当三套保护设备中两套保护设备或两套保护设备中一套保护设备与极控两套系统之间的光纤通讯同时出现故障时,极控值班和备用系统检测到该光纤故障,每极的直流控制系统的值班机在收到剩余一套直流保护设备发送的命令后即进行命令的执行。
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。
值班和备用的控制设备之间可以进行系统切换,当控制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,直流保护设备自动选择值班系统信号。
直流保护和直流控制之间的通信也可以冗余配置,冗余的两路均完好时时任意选用其中一路,一路故障时选用完好的一路,两路故障时才认为通信故障。
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为保护设备与控制设备信号交换示意图;
图2为本实用新型中,保护设备和控制设备之间的通讯装置(结构一);
图3为本实用新型中,保护设备和控制设备之间的通讯结构(结构二)。
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,保护设备和控制设备之间的信号状态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保护系统的快速动作。
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保护设备与控制设备间的正常通讯。
按照本实用新型中的方法,以下以双极直流输电系统中的单极为例对直流换流站内的保护设备与控制设备的光纤通讯结构的实现进行说明:
保护设备(PPR)与控制设备(PCP)采用如图2所示的光纤通讯结构(结构一)进行连接,共有两套保护设备(PPRA、PPRB)和两套控制设备(PCPA、PCPB)。或者保护设备(PPR)与控制设备(PCP)采用如图3所示的光纤通讯结构(结构二)进行连接,共有三套保护设备(PPRA、PPRB、PPRC)和两套控制设备(PCPA、PCPB)。
PPRA、PPRB(和PPRC)通过双向光纤同时连接PCPA和PCPB,任意一套PPR都可以向所有PCP发送命令,任意一套PCP都可以向所有PPR发送命令。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PPRA、PPRB(或PPRC)发送的命令后才进行命令的执行,同时每极的运行状态信号也同时发送至PPRA、PPRB(和PPRC)。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。
当一套或两套保护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,由与保护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。由于与保护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。通过上述信号交换方式,实现了保护设备和控制设备的信号交换。
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。每套直流控制与直流保护之间设有标准信号的联系通道。
在本实用新型的技术方案中,不论采用通讯结构一还是结构二,最终保护设备和控制设备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,即使保护设备和控制设备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 (2)

1.直流保护系统和直流控制系统之间的通讯装置,其特征是每极设有二路直流极控制系统:其中一路为值班控制系统,另一路为备用控制系统;采用两路或者三路直流保护设备通过双向光纤同时连接两路直流极控制系统,所述二路直流控制系统为冗余切换的结构。
2.由权利要求1所述的直流保护设备和直流控制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。 
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