一種用于柔性交流輸電的換流閥級(jí)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種換流閥級(jí)控制裝置，具體講涉及一種用于柔性交流輸電的換流閥級(jí)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]柔性交流輸電裝置的電壓等級(jí)一般較高，受當(dāng)前可關(guān)斷器件耐壓水平限制，柔性交流輸電裝置的換流閥需要由多個(gè)子模塊串聯(lián)，這對(duì)換流閥的控制保護(hù)提出了更高的要求，柔性交流輸電裝置的控制保護(hù)系統(tǒng)需要在每個(gè)控制周期內(nèi)收集每個(gè)子模塊的電壓、電流等狀態(tài)信息，并根據(jù)上一級(jí)發(fā)出的控制命令，對(duì)所有串聯(lián)子模塊的開(kāi)關(guān)行為進(jìn)行控制。由于模塊數(shù)量大，如果所有模塊均與主控制保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)量太大，對(duì)通訊帶寬要求太高。現(xiàn)有換流閥級(jí)控制裝置內(nèi)部通信技術(shù)主要采用基于LVDS差分直連線(xiàn)進(jìn)行直接信號(hào)傳輸，只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信號(hào)傳輸，由于換流閥數(shù)量大，這樣就需要擴(kuò)展大量的10，并且1之間要實(shí)現(xiàn)同步，需要大量的線(xiàn)路連接，增加了不可靠性，并且在多個(gè)機(jī)箱擴(kuò)展時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)同步及級(jí)聯(lián)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出了一種用于柔性交流輸電的換流閥級(jí)控制裝置，做為主控制保護(hù)系統(tǒng)與換流閥之間的中間控制層，負(fù)責(zé)與大量換流閥子模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)了換流閥控制保護(hù)信息的分發(fā)及匯總，并且實(shí)現(xiàn)了換流閥級(jí)的控制保護(hù)算法及換流閥子模塊控制脈沖的生成，減輕了主控制保護(hù)系統(tǒng)的通信及計(jì)算負(fù)擔(dān)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種用于柔性交流輸電的換流閥級(jí)控制裝置，其改進(jìn)之處在于，所述裝置包括EtherCAT主站模塊A、EtherCAT主站模塊B、換流閥匯總主控模塊A、換流閥匯總主控模塊B、換流閥接口模塊、EtherCAT總線(xiàn)A、EtherCAT總線(xiàn)B和換流閥接口模塊；
[0006]所述換流閥級(jí)控制裝置連接主控制保護(hù)系統(tǒng)與子模塊驅(qū)動(dòng)板；
[0007]所述換流閥級(jí)控制裝置采用基于雙EtherCAT和雙HDLC相結(jié)合的冗余通信總線(xiàn)，裝置內(nèi)部采用雙EtherCAT主站模塊和雙換流閥匯總主控模塊；
[0008]所述EtherCAT總線(xiàn)A連接EtherCAT主站模塊A、換流閥匯總主控模塊A及換流閥接口模塊；
[0009]所述EtherCAT總線(xiàn)B連接EtherCAT主站模塊B、換流閥匯總主控模塊B及換流閥接口模塊；
[0010]所述換流閥接口模塊與EtherCAT總線(xiàn)A和EtherCAT總線(xiàn)B連接，換流閥接口模塊通過(guò)EtherCAT總線(xiàn)A接收換流閥匯總主控模塊A的控制信息，通過(guò)EtherCAT總線(xiàn)B接收換流閥匯總主控模塊B的控制信息，將子模塊的狀態(tài)信息通過(guò)EtherCAT總線(xiàn)A傳送給換流閥匯總主控模塊A，通過(guò)EtherCAT總線(xiàn)B傳送給換流閥匯總主控模塊B。
[0011]優(yōu)選的，所述換流閥級(jí)控制裝置可連接65535個(gè)從站，采用多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的全雙工通信。
[0012]優(yōu)選的，所述換流閥級(jí)控制裝置通過(guò)控制光纖A、監(jiān)控光纖A與主控制保護(hù)系統(tǒng)A相連接，控制光纖A采用HDLC協(xié)議，監(jiān)控光纖A采用以太網(wǎng)協(xié)議。
[0013]優(yōu)選的，所述換流閥級(jí)控制裝置通過(guò)控制光纖B、監(jiān)控光纖B與主控制保護(hù)系統(tǒng)B相連接，主控制保護(hù)系統(tǒng)A與主控制保護(hù)系統(tǒng)B互為冗余備份。
[0014]優(yōu)選的，所述換流閥級(jí)控制裝置通過(guò)光纖與每個(gè)換流閥子模塊相連接，共兩根光纖，一發(fā)一收，通訊協(xié)議采用串行同步全雙工通訊，物理層采用曼徹斯特編碼，一根光纖控制子模塊投入、閉鎖、旁路及提供同步信號(hào)；一根光纖回報(bào)電容電壓、模塊狀態(tài)、斷路器位置和晶閘管閥狀態(tài)。
[0015]優(yōu)選的，所述EtherCAT主站模塊包括DSP控制模塊、上位機(jī)接口模塊、CPLD控制模塊、MAC控制模塊、1模塊、EtherCAT從站接口模塊；
[0016]所述上位機(jī)接口模塊連接上位機(jī)，CPLD控制模塊與1模塊用于接收處理同步信號(hào)，所述DSP控制模塊、MAC控制模塊、EtherCAT從站接口模塊和EtherCAT總線(xiàn)依次連接。
[0017]優(yōu)選的，所述換流閥匯總主控模塊包括DSP控制模塊、FPGA控制模塊、光纖以太網(wǎng)接口模塊、1模塊、光入光出接口模塊和EtherCAT從站接口模塊；
[0018]所述光纖以太網(wǎng)接口模塊用于DSP控制模塊與監(jiān)控光纖之間的連接，通過(guò)監(jiān)控光纖將子模塊狀態(tài)信息上傳給監(jiān)控系統(tǒng)；
[0019]所述1模塊為換流閥匯總主控模塊A與換流閥匯總主控模塊B之間數(shù)據(jù)交換和相互監(jiān)視的通道。
[0020]優(yōu)選的，所述換流閥接口模塊包括FPGA控制模塊、EtherCAT從站接口模塊A、EtherCAT從站接口模塊B和8個(gè)光纖接口模塊；
[0021]所述光纖接口模塊為換流閥子模塊之間的通信接口，I個(gè)光纖接口模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)換流閥子模塊的檢測(cè)通道和控制通道，每個(gè)換流閥接口模塊上有8個(gè)光纖接口模塊，可同時(shí)與8個(gè)換流閥子模塊進(jìn)行串行通信；
[0022]所述EtherCAT從站接口模塊A與EtherCAT總線(xiàn)A的接口連接，EtherCAT從站接口模塊B與EtherCAT總線(xiàn)B的接口連接。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0024]本實(shí)用新型裝置采用模塊化的設(shè)計(jì)，不同的功能用不同的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以根據(jù)實(shí)際工程的需要選取適當(dāng)數(shù)量的模塊進(jìn)行組合，有較強(qiáng)的靈活性。
[0025]本實(shí)用新型裝置內(nèi)部采用基于EtherCAT的實(shí)時(shí)總線(xiàn)通信技術(shù)，EtherCAT是一種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)總線(xiàn)，此種總線(xiàn)通訊速率高，最高可達(dá)1000Mbps，滿(mǎn)足了柔性交流輸電的換流閥通信數(shù)據(jù)量大及實(shí)時(shí)性的要求。
[0026]本實(shí)用新型裝置內(nèi)部采用基于EtherCAT的實(shí)時(shí)總線(xiàn)通信技術(shù)，最多可以連接65535個(gè)從站，并且各從站間可以實(shí)現(xiàn)同步，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的全雙工通信，很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)箱之間的級(jí)聯(lián)及信號(hào)同步，EtherCAT的實(shí)時(shí)總線(xiàn)自帶同步功能，每個(gè)從站無(wú)需額外增加同步信號(hào)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增加了系統(tǒng)可靠性。
[0027]本實(shí)用新型裝置采用冗余設(shè)計(jì)，采用了基于雙EtherCAT和雙HDLC相結(jié)合的冗余通信總線(xiàn)，裝置內(nèi)部采用雙EtherCAT主站模塊和雙換流閥匯總主控模塊，構(gòu)成由A系統(tǒng)、B系統(tǒng)組成的冗余控制系統(tǒng)，在其中一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，另一個(gè)系統(tǒng)正常工作仍可以維持系統(tǒng)正常運(yùn)行，有效的提高了換流閥級(jí)控制系統(tǒng)的可靠性，保證了柔性交流輸電換流閥的穩(wěn)定運(yùn)行，裝置的冗余設(shè)計(jì)確保系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)槿我豢刂葡到y(tǒng)的單重故障而發(fā)生停運(yùn)，也不會(huì)因?yàn)閱沃毓收隙?duì)換流閥的監(jiān)視。
[0028]本實(shí)用新型裝置與主控制保護(hù)系統(tǒng)之間采用基于光纖通信，光纖不易受電磁干擾，可靠性高。其中控制光纖采用HDLC協(xié)議，滿(mǎn)足了控制實(shí)時(shí)性的要求，監(jiān)控光纖采用以太網(wǎng)協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，通信速率高，滿(mǎn)足了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量大的要求。
[0029]本實(shí)用新型裝置與換流閥子模塊之間采用基于光纖的串行通信，共兩根光纖，一發(fā)一收，一根光纖控制子模塊投入、閉鎖、旁路、及提供同步信號(hào)。一根光纖回報(bào)電容電壓、模塊狀態(tài)、斷路器位置、晶閘管閥狀態(tài)。采用基于光纖通信，光纖不易受電磁干擾，可靠性尚O
[0030]通訊協(xié)議采用串行同步全雙工通訊，物理層采用曼徹斯特編碼，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，實(shí)時(shí)性好，誤碼率低，采用串行通信提高了通信信道的利用率，減少了裝置與子模塊之間的光纖數(shù)量。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本實(shí)用新型提供的一種用于柔性交流輸電的換流閥級(jí)控制裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖2為本實(shí)用新型提供的EtherCAT主站模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3為本實(shí)用新型提供的換流閥匯總主控模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖4為本實(shí)用新型提供的換流閥接口模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0036]本實(shí)用新型提供了一種用于柔性交流輸電的換流閥級(jí)控制裝置，該裝置是連接主控制保護(hù)系統(tǒng)與換流閥的中間環(huán)節(jié)，主要負(fù)責(zé)將主控制保護(hù)系統(tǒng)的控制保護(hù)信息處理后分發(fā)給各換流閥子模塊，并且將各換流閥子模塊的數(shù)據(jù)匯總處理后，回報(bào)給主控制保護(hù)系統(tǒng)，并且實(shí)現(xiàn)了換流閥級(jí)的控制保護(hù)算法及換流閥子模塊控制脈沖的生成，減輕了主控制保護(hù)系統(tǒng)的通信及計(jì)算負(fù)擔(dān)。
[0037]如圖1所示，本實(shí)用新型一種用于柔性交流輸電的換流閥級(jí)控制裝置，該裝置由以下模塊組成:I個(gè)EtherCAT主站模塊A、I個(gè)EtherCAT主站模塊B、I個(gè)換流閥匯總主控模塊A、I個(gè)換流閥匯總主控模塊B、η個(gè)換流閥接口模塊(η蘭I)、I個(gè)EtherCAT總線(xiàn)Α、I個(gè) EtherCAT 總線(xiàn) B。
[0038]EtherCAT總線(xiàn)A用于連接EtherCAT主站模塊Α、換流閥匯總主控模塊A及η個(gè)換流閥接口模塊。換流閥匯總主控模塊A通過(guò)EtherCAT總線(xiàn)A與η個(gè)換流閥接口模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。EtherCAT主站模塊A用于配置管理?yè)Q流閥匯總主控模塊A與η個(gè)換流閥接口模塊之間的通訊數(shù)據(jù)報(bào)文。
[0039]EtherCAT總線(xiàn)B用于連接EtherCAT主站模塊B、換流閥匯總主控模塊B及η個(gè)換流閥接口模塊。換流閥匯總主控模塊B通過(guò)EtherCAT總線(xiàn)B與η個(gè)換流閥接口模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。EtherCAT主站模塊B用于配置管理?yè)Q流閥匯總主控模塊B與η個(gè)換流閥接口模塊之間的通訊數(shù)據(jù)報(bào)文。
[0040]每個(gè)換流閥接口模塊與EtherCAT總線(xiàn)A、EtherCAT總線(xiàn)B均有連接，換流閥接口模塊通過(guò)EtherCAT總線(xiàn)A接收換流閥匯總主控模塊A的控制信息，通過(guò)EtherCAT總線(xiàn)B接收換流閥匯總主控模塊B的控制信息，并且將子模塊的狀態(tài)信息同時(shí)通過(guò)EtherCAT總線(xiàn)A傳送給換流閥匯總主控模塊A，通過(guò)EtherCAT總