專利名稱：一種閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置接口方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模塊化多電平柔性直流輸電方法，具體講涉及一種模塊化多電平柔性直流輸電系統(tǒng)的閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置接口方法。
背景技術(shù)：
在模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)中，閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置之間接口信號更復(fù)雜，存在差異。因此，常規(guī)直流輸電系統(tǒng)中閥基電子設(shè)備與上層自動化裝置之間的接口方法不適用于模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)。常規(guī)直流輸電系統(tǒng)中閥基電子設(shè)備與上層自動化裝置之間接口信號定義中不存在實測電壓量、電壓參考量、以及電流平衡所需的PI調(diào)節(jié)參數(shù)。常規(guī)直流輸電系統(tǒng)中閥基電子設(shè)備與上層自動化裝置之間配合實現(xiàn)換流閥啟動流程中只有一級閥取能檢測配合。模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)具有相對復(fù)雜的閥基控制設(shè)備，通過對系統(tǒng)多個以IGBT為核心的子模塊準確觸發(fā)和關(guān)斷來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。由于柔性直流輸電系統(tǒng)中各個以IGBT為核心的子模塊需要相互獨立的實時控制觸發(fā)和關(guān)斷，增加了閥基控制設(shè)備的控制難度。由于對控制設(shè)備控制功能難度要求增加，使得與常規(guī)直流輸電系統(tǒng)相比較，模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)中閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置之間所需的控制命令及其他實時信息交互的復(fù)雜程度顯著增加，表現(xiàn)為與常規(guī)直流輸電系統(tǒng)相比較，通信接口信號顯著增加。另外，使得同一時刻控制設(shè)備所存儲的控制相關(guān)信息顯著增加，這就增加了 AB 冗余系統(tǒng)切換時的控制信心交互難度，便需要有效的閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置之間配合實現(xiàn)的冗余切換機制。由于模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)以IGBT為核心的子模塊本身結(jié)構(gòu)特性， 其帶電取能方式特殊，系統(tǒng)上電啟動分為幾個階段，增加了閥基控制設(shè)備與自動化裝置之間配合實現(xiàn)換流閥啟動及退出過程的順序控制的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有效且完備的閥基控制設(shè)備與自動化裝置之間所有的通信接口信號定義，以及AB冗余系統(tǒng)切換控制邏輯，使得閥基控制設(shè)備的控制增加。本發(fā)明采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)本發(fā)明的目的一種閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置接口方法，其改進之處在于，所述閥基控制設(shè)備包括閥基控制設(shè)備A和B ；所述上層自動化裝置包括上層自動化裝置A和B ；所述上層自動化裝置A和閥基控制設(shè)備A通過光纜連接；所述上層自動化裝置B和閥基控制設(shè)備B 通過光纜連接；所述上層自動化裝置A、閥基控制設(shè)備A、上層自動化裝置B和閥基控制設(shè)備 B組成AB冗余系統(tǒng)；所述閥基控制設(shè)備和上層自動化裝置之間的接口包括閥基控制設(shè)備和上層自動化裝置下傳至橋臂的參考電壓量信號接口、閥基控制設(shè)備與閥體保護投入使能信號接口、橋臂閉鎖信號接口、電流平衡控制PI調(diào)節(jié)參數(shù)、晶閘管動作信號接口和AB冗余系統(tǒng)值班運行信號接口、閥基控制設(shè)備上傳至上層自動化裝置的橋臂實時電容電壓測量量、緊急故障跳閘請求信號接口、一般故障請求AB冗余系統(tǒng)切換信號接口、閥基控制設(shè)備及下級設(shè)備自檢正常信號接口、閥基控制設(shè)備及下級設(shè)備動作事件回報信號接口和橋臂實時電流測量量；所述方法包括下述情況A、所述閥基控制設(shè)備向上層自動化裝置上報的閥基控制設(shè)備請求切換信號位置 “0”，所述閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“ 1 ” ；B、所述主運行閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“1”；C、從備用閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“ 1 ” ；D、當上層自動化裝置檢測到主閥基控制設(shè)備通信不正常，而從備用閥基控制設(shè)備通信正常，則需上層自動化裝置進行冗余切換；如果檢測所述主從閥基控制設(shè)備通信均不正常則需自動化裝置執(zhí)行跳閘；E、當所述AB冗余閥基控制設(shè)備均長時間檢測到為備用閥基控制設(shè)備，則上報當前切換結(jié)果事并且上報緊急跳閘請求信號；F、當所述AB冗余閥基控制設(shè)備均長時間檢測到為運行閥基控制設(shè)備，則上報當前切換結(jié)果事件。本發(fā)明提供的一種優(yōu)選的技術(shù)方案是所述情況A中，所述閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“ 1 ”，表示所述該路閥基控制設(shè)備申請切換主從，且此時該路閥基控制設(shè)備存在故障。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選的技術(shù)方案是所述情況B中，所述主運行閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“ 1 ”，表示所述該路閥基控制設(shè)備申請切換主從，且此時閥基控制設(shè)備檢測到故障。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選的技術(shù)方案是所述情況C中，所述從備用閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“1”，表示此時閥基控制設(shè)備檢測到故障，且申請此時不被切換為所述主運行閥基控制設(shè)備。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達到的有益效果是1.本發(fā)明提供了模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)中有效的閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置之間的精簡接口信號定義；2.本發(fā)明提供了有效且完備的閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置之間配合實現(xiàn)控制保護系統(tǒng)AB冗余切換控制邏輯；3.本發(fā)明提供了針對模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)中換流閥啟動過程中閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置準確有效的順序控制流程。


圖1是閥基控制設(shè)備的組成示意圖；圖2是閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置之間的接口示意圖；圖3是AB冗余系統(tǒng)啟動順序控制流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳細說明。本發(fā)明提供的上層自動化裝置是基于ABB公司開發(fā)的世界領(lǐng)先的MACH2 (Modular Advanced Control Hardware 2)系統(tǒng)的一個部分；圖1是閥基控制設(shè)備的組成示意圖；閥基控制設(shè)備(VBC，valve base controller)A和B結(jié)構(gòu)相同，由閥基控制設(shè)備0_6組成閥基控制設(shè)備0負責完成(1)調(diào)制需要將閥基控制設(shè)備的上層自動化裝置發(fā)來的橋臂電壓參考值根據(jù)以IGBT為核心的子模塊儲能電容電壓轉(zhuǎn)化為橋臂子模塊投入數(shù)量命令；(2)電流平衡控制執(zhí)行電流平衡控制運算，修正橋臂子模塊投入數(shù)量，進而修正橋臂電壓抑制上下橋臂、相間的環(huán)流；通信管理C3)與上層自動化裝置實現(xiàn)內(nèi)容可尋址網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(Content Addressable Network，CAN)、高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議(High-Level Data Link Control, HDLC)及其他光脈沖形式通信(4)橋臂過流保護執(zhí)行模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)特有的橋臂過流檢測及保護處理邏輯，實現(xiàn)橋臂過流保護功能；閥基控制設(shè)備1-6負責完成(1)電壓平衡控制根據(jù)投入電平數(shù)目，以及橋臂子模塊的當前狀態(tài)，來產(chǎn)生具體橋臂子模塊投退命令；( 閥保護根據(jù)子模塊回報的狀態(tài)信息，進行故障判斷，并根據(jù)故障等級進行相應(yīng)的處理，不發(fā)生誤動作；(3)通信管理與橋臂子模塊實現(xiàn)串行通信。閥基控制設(shè)備包括閥基控制設(shè)備A和B ；所述上層自動化裝置包括上層自動化裝置A和B ；所述上層自動化裝置A和閥基控制設(shè)備A通過光纜連接；所述上層自動化裝置B 和閥基控制設(shè)備B通過光纜連接；所述上層自動化裝置A、閥基控制設(shè)備A、上層自動化裝置 B和閥基控制設(shè)備B組成AB冗余系統(tǒng)。圖2是閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置之間的接口示意圖；閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置之間的接口包括閥基控制設(shè)備和上層自動化裝置下傳至的橋臂參考電壓量信號、閥基控制設(shè)備與閥體保護投入使能信號、橋臂閉鎖信號Lock、電流平衡控制PI調(diào)節(jié)參數(shù)、晶閘管動作信號Thy_on和AB冗余系統(tǒng)值班運行信號Active，以及閥基控制設(shè)備上傳至上層自動化裝置的橋臂實時電容電壓測量量Σ Uc、緊急故障跳閘請求信號、一般故障請求 AB冗余系統(tǒng)切換信號VBC_CHANGE、閥基控制設(shè)備及下級設(shè)備自檢正常信號VBC_0K、閥基控制設(shè)備及下級設(shè)備動作事件回報信號FEEDBACK_SIGN、橋臂實時電流測量量Ip。在正常工作狀況下(非故障狀態(tài)下)閥基控制設(shè)備向上層自動化裝置上報的閥基控制設(shè)備請求切換信號位為“0” ；閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“ 1”， 表示該路閥基控制設(shè)備申請切換主從，且此時該路通道存在故障；正常工作狀態(tài)是指系統(tǒng)的非故障狀態(tài)；主(運行)閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“1”，表示該路閥基控制設(shè)備申請切換主從，且此時該路閥基控制設(shè)備檢測到故障；從(備用)閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“1”，表示此時該路閥基控制設(shè)備檢測到故障，且申請此時不適合被切換為主(運行)閥基控制設(shè)備；當上層自動化裝置檢測到主(運行)閥基控制設(shè)備通信不正常，而從(備用)閥基控制設(shè)備通信正常，則需上層自動化裝置進行冗余切換，如果檢測主從閥基控制設(shè)備通信均不正常則需上層自動化裝置執(zhí)行跳閘；其中，閥基控制設(shè)備A和B均可作為主(運行)和從(備用)閥基控制設(shè)備。
當AB冗余閥基控制設(shè)備均長時間檢測到為備用，則上報當前切換結(jié)果事并且件上報緊急跳閘請求；當AB冗余閥基控制設(shè)備均長時間檢測到為運行，則上報當前切換結(jié)果事件。系統(tǒng)啟動順序控制流程如下(1)當上層自動化裝置單元接收到閥基控制設(shè)備單元發(fā)來的閥基控制設(shè)備緊急跳閘請求信號清零，且穩(wěn)定一段時間之后(IOs-IOmin)，執(zhí)行合功率主閘操作；(2)合閘N1秒Os)后上層自動化裝置將閥基控制設(shè)備與閥體保護使能信號置位， 通知閥基控制設(shè)備投入故障檢測。(3)當上層自動化裝置單元發(fā)現(xiàn)所有閥基控制設(shè)備及閥體自檢正常信號置位，并且上傳的橋臂電壓和Σ Uc正確后，切充電電阻，并維持下發(fā)閉鎖信號至閥基控制設(shè)備；(4)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定后，上層自動化裝置單元判斷電容充電結(jié)束，具備解鎖條件，由上層自動化裝置決定進入正常運行流程；(5)如果閥基控制設(shè)備接收到閥基控制設(shè)備與閥體保護使能信號置位N秒 (30s-60s)后，閥基控制設(shè)備發(fā)現(xiàn)充電仍然不正常，閥基控制設(shè)備緊急跳間請求信號置位， 閥基控制設(shè)備向上層自動化裝置發(fā)送跳間請求。最后應(yīng)該說明的是結(jié)合上述實施例僅說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制。所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解到本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請待批的權(quán)利要求保護范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置接口方法，其特征在于，所述閥基控制設(shè)備包括閥基控制設(shè)備A和B ；所述上層自動化裝置包括上層自動化裝置A和B ；所述上層自動化裝置A和閥基控制設(shè)備A通過光纜連接；所述上層自動化裝置B和閥基控制設(shè)備B通過光纜連接；所述上層自動化裝置A、閥基控制設(shè)備A、上層自動化裝置B和閥基控制設(shè)備B組成 AB冗余系統(tǒng)；所述閥基控制設(shè)備和上層自動化裝置之間的接口包括閥基控制設(shè)備和上層自動化裝置下傳至橋臂的參考電壓量信號接口、閥基控制設(shè)備與閥體保護投入使能信號接口、橋臂閉鎖信號接口、電流平衡控制PI調(diào)節(jié)參數(shù)、晶閘管動作信號接口和AB冗余系統(tǒng)值班運行信號接口、閥基控制設(shè)備上傳至上層自動化裝置的橋臂實時電容電壓測量量、緊急故障跳閘請求信號接口、一般故障請求AB冗余系統(tǒng)切換信號接口、閥基控制設(shè)備及下級設(shè)備自檢正常信號接口、閥基控制設(shè)備及下級設(shè)備動作事件回報信號接口和橋臂實時電流測量量；所述方法包括下述情況A、所述閥基控制設(shè)備向上層自動化裝置上報的閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“0”， 所述閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“ 1 ” ；B、主運行閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“1”；C、從備用閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“1 ” ；D、當上層自動化裝置檢測到主閥基控制設(shè)備通信不正常，而從備用閥基控制設(shè)備通信正常，則需上層自動化裝置進行冗余切換；如果檢測所述主從閥基控制設(shè)備通信均不正常則需自動化裝置執(zhí)行跳閘；E、當所述AB冗余閥基控制設(shè)備均長時間檢測到為從備用閥基控制設(shè)備，則上報當前切換結(jié)果事并且上報緊急跳閘請求信號；F、當所述AB冗余閥基控制設(shè)備均長時間檢測到為主運行閥基控制設(shè)備，則上報當前切換結(jié)果事件。
2.如權(quán)利要求1所述的閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置接口方法，其特征在于，所述情況A中，所述閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“ 1 ”，表示所述該路閥基控制設(shè)備申請切換主從，且此時該路閥基控制設(shè)備存在故障。
3.如權(quán)利要求1所述的閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置接口方法，其特征在于，所述情況B中，所述主運行閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“1”，表示所述該路閥基控制設(shè)備申請切換主從，且此時閥基控制設(shè)備檢測到故障。
4.如權(quán)利要求1所述的閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置接口方法，其特征在于，所述情況C中，所述從備用閥基控制設(shè)備上報閥基控制設(shè)備請求切換信號位置“1”，表示此時閥基控制設(shè)備檢測到故障，且申請此時不被切換為所述主運行閥基控制設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置接口方法，本發(fā)明提供了模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)中有效的閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置之間的精簡接口信號定義和有效且完備的閥基控制設(shè)備與上層自動化裝置之間配合實現(xiàn)控制保護系統(tǒng)AB冗余切換控制邏輯，使得閥基控制設(shè)備的控制增加。
文檔編號H02J1/00GK102195285SQ20111006289
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者張新剛, 楊岳峰, 王韌秋, 高陽 申請人:中國電力科學研究院