專利名稱：高壓輸電系統(tǒng)中的冗余電流閥控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提供在高壓輸電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器中設(shè)置的至少一 個(gè)可控電流閥的冗余控制的方法和i殳備。
背景技術(shù)：
在高壓輸電系統(tǒng)中當(dāng)將交流功率轉(zhuǎn)換成直流功率或者相反時(shí)頻繁使 用電流閥。另外經(jīng)常在閉環(huán)中控制這些電流閥。
輸電系統(tǒng)確實(shí)必須可靠。盡可能多地限制可能故障至關(guān)重要。因此， 在這些系統(tǒng)中通過轉(zhuǎn)換器控制設(shè)備來執(zhí)行的電流閥控制在許多情況下確 實(shí)必須是冗余的。在已知冗余系統(tǒng)中提供兩個(gè)并行的轉(zhuǎn)換器控制設(shè)備，其 中 一個(gè)轉(zhuǎn)換器控制設(shè)備可以在另 一轉(zhuǎn)換器控制設(shè)備有故障時(shí)接管控制。因
此，使用單獨(dú)的切換(switch over)邏輯電路以主/備用配置來設(shè)置這些 轉(zhuǎn)換器控制設(shè)備。
Bertoni等人在如下文獻(xiàn)中描述了這類解決方案的例子MACH-2 Modular Advanced Control 第二版，Transmission and Distribution Conference and Exposition: Latin America, 2004 IEEE/PES. 2004年11月 8-11日,第884-889頁
提供此類切換的普通方式因此是通過提供單獨(dú)的切換邏輯電路，兩個(gè) 轉(zhuǎn)換器控制單元通過該切換邏輯電路例如使用握手來通信。另外，這種切 換邏輯電路應(yīng)當(dāng)在切換過程中也允許輸電系統(tǒng)中電流閥的連續(xù)操作。這一 點(diǎn)在閉環(huán)控制期間、該切換邏輯電路在判決切換的過程中是不容易做到 的。
另夕卜，如果這一切換邏輯電路也發(fā)生故障，則如果要修復(fù)或者更換該 切換邏輯電路就必須關(guān)斷系統(tǒng)，這是非常不希望的。
因此，需要提供在輸電系統(tǒng)中至少一個(gè)電流閥的如下冗余控制，其中 可以避免使用單獨(dú)的切換邏輯電路。
鑒于上文所述，因此需要4I:供一種確定絕緣能力變化的不同方式，該方式還考慮變化的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于提供在高壓輸電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器 中設(shè)置的至少一個(gè)可控電流閥的冗余控制的方法，其中無需使用單獨(dú)的切 換邏輯電路也可以執(zhí)行該方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這一 目的通過一種用于提供在高壓輸電系統(tǒng) 的轉(zhuǎn)換器中提供的至少一個(gè)可控電流閥的冗余控制的方法來解決，該方法
包括以下步驟
-從第一轉(zhuǎn)換器控制單元向閥控制單元發(fā)送用于閥的第一閥控制信 號(hào)和關(guān)聯(lián)的第 一主用/備用指示符，
-從第二轉(zhuǎn)換器控制單元向閥控制單元發(fā)送用于閥的第二閥控制信 號(hào)和關(guān)聯(lián)的第二主用/備用指示符，其中主用/備用指示符表示對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換器 控制單元是主用還是備用轉(zhuǎn)換器控制單元，并且在給定時(shí)間點(diǎn)僅一個(gè)主用 /備用指示符表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元，
誦由閥控制單元接收主用/備用指示符以及第一和第二閥控制信號(hào)，
-如果關(guān)聯(lián)的主用/備用指示符表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元，則由閥控制 單元選擇將要用于控制電流閥的閥控制信號(hào)，以及
-使用選擇的閥控制信號(hào)來控制電流岡。
本發(fā)明的另 一 目的是提供一種用于提供在高壓輸電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器中 設(shè)置的至少一個(gè)可控電流閥的冗余控制的設(shè)備，其中可以避免使用單獨(dú)的 切換邏輯電路。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，這一 目的通過一種提供在高壓輸電系統(tǒng)的轉(zhuǎn) 換器中設(shè)置的至少 一個(gè)可控電流閥的冗余控制的設(shè)備來解決，該設(shè)備包 括
-第一轉(zhuǎn)換器控制單元，用于發(fā)送用于閥的第一閥控制信號(hào)以及關(guān)聯(lián) 的第一主用/備用指示符，
-第二轉(zhuǎn)換器控制單元,用于發(fā)送用于閥的第二閥控制信號(hào)以及關(guān)聯(lián) 的第二主用/備用指示符，其中主用/備用指示符表示對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換器控制單元 是主用還是備用轉(zhuǎn)換器控制單元，并且在給定時(shí)間點(diǎn)僅一個(gè)主用/備用指示符表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元，
國閥控制單元，用于
-接收主用/備用指示符以及第一和第二閥控制信號(hào)，
-如果對(duì)應(yīng)的主用/備用指示符表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元，則選擇 將要用于控制電流岡的閥控制信號(hào)，以及
-使用選擇的閥控制信號(hào)來控制電流閥。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變形，基于第一主用/備用指示符作出是否將要施 加第一岡控制信號(hào)的一個(gè)決定，而基于第二主用/備用指示符作出是否將 要施加第二閥控制信號(hào)的一個(gè)決定。另外相互獨(dú)立地、并行執(zhí)行這些決定。
本發(fā)明具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它允許執(zhí)行快速轉(zhuǎn)變。另外，它無需使用任何 單獨(dú)的切換邏輯電路，該電路是可能故障的額外來源。通過去除這樣的邏 輯電路，還有可能當(dāng)輸電系統(tǒng)啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)如果本發(fā)明設(shè)備的大部分部件 也發(fā)生故障則更換它們，從而增加系統(tǒng)的可靠性。


下面將參照附圖描述本發(fā)明，在附圖中
圖l示意地示出了可以應(yīng)用本發(fā)明原理的、包括轉(zhuǎn)換器的輸電系統(tǒng)， 這些轉(zhuǎn)換器具有電流閥；
圖2示意地示出了用于提供電流閥的冗余控制并且包括兩個(gè)轉(zhuǎn)換器 控制單元的設(shè)備，這兩個(gè)轉(zhuǎn)換器控制單元連接到控制轉(zhuǎn)換器中的電流閥的 閥控制單元；
圖3示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法中由兩個(gè)轉(zhuǎn)換器控制單元進(jìn)行 的多個(gè)方法步驟；
圖4示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法中由閥控制單元進(jìn)行的多個(gè)方 法步驟，以及
圖5示出了包括系統(tǒng)保護(hù)單元的本發(fā)明設(shè)備的框圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中將給出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法的優(yōu)選實(shí)施例的具體描述。在圖1中示意地示出了可以應(yīng)用本發(fā)明原理的高壓輸電系統(tǒng)10。在 圖1中給出的例子中，輸電系統(tǒng)是HVDC (高電壓直流)輸電系統(tǒng)。應(yīng) 當(dāng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明不限于這樣的系統(tǒng)、還可以使用在其它類型的高壓輸電系 統(tǒng)如FACTS (柔性交流輸電系統(tǒng))中。
在圖中有通向第一變壓器14的第一交流輸電線12，該第一交流輸電 線在這里是三相輸電線。第一變壓器14連接到將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電 壓的第一轉(zhuǎn)換器16。該第一轉(zhuǎn)換器16又連接到第一直流輸電線20，該第 一直流輸電線又通向第二轉(zhuǎn)換器24,該第二轉(zhuǎn)換器是將直流功率轉(zhuǎn)換成 交流功率的轉(zhuǎn)換器。第二轉(zhuǎn)換器24又連接到第二變壓器28。第二變壓器 又連接到在這里也是三相輸電線的第二交流輸電線30。第一和第二轉(zhuǎn)換 器16和24另外連接到地，并且也在這些地連接處各自連接到對(duì)應(yīng)的笫三 和第四轉(zhuǎn)換器18和26，該第三和第四轉(zhuǎn)換器又連接到第二直流輸電線22。 第三轉(zhuǎn)換器18在這里是與第一轉(zhuǎn)換器16相同的類型，而第四轉(zhuǎn)換器26 是與第二轉(zhuǎn)換器24相同的類型。在圖1的情況下，直流輸電線20和22 形成至少數(shù)千公里長度的直流鏈路以便用來在損耗減少的情況下將功率 傳輸相當(dāng)長的距離。但是也有可能使用圖1的同一配置在同一位置將具有 例如不同交流頻率的兩個(gè)交流輸電線相互連接。
圖1中所示系統(tǒng)是所謂的雙極系統(tǒng)，其中將第一直流輸電線20設(shè)置 于第一正電壓而將第二直流輸電線22設(shè)置于第二相反負(fù)電壓。這意味著 有由第 一直流輸電線20提供的前向電流路徑和由第二直流輸電線22提供 的返回電流路徑。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到也有可能代之以通過去除第二直流輸 電線22提供的返回路徑并且去除第三和第四轉(zhuǎn)換器18和26來提供單極 系統(tǒng)。在單極系統(tǒng)中，第一和第二轉(zhuǎn)換器16和24將代之以僅連接于第一 直流輸電線與地之間。在這一情況下可以經(jīng)由地提供返回路徑。
上述轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)和^Mt是眾所周知的并不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。然 而，這些轉(zhuǎn)換器包括電流閥。另一方面，如何切換到這些閥的冗余控制是 本發(fā)明的中心所在。
各轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)電流閥。所用電流閥可以有利地是閘流管。然而， 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到所用電流閥可以是其它類型的可控電子部件如晶體管(例如 IGBT晶體管(絕緣柵極雙極晶體管)和MOSFET晶體管)以及其它類 型的閥如GTO (柵極關(guān)斷閘流管)和汞弧閥。在附圖中，在各轉(zhuǎn)換器中 僅示意地示出了一個(gè)這樣的閥。然而，在各種配置中可以并且通常有多個(gè) 這樣的閥，這些配置例如在第一和第三轉(zhuǎn)換器16和18的情況下為整流接器的形式而在第二和第四轉(zhuǎn)換器24和26的情況下為>^相器的形式。由 于使用高電壓，所以這樣的配置還可以包括相互串聯(lián)連接的多個(gè)電流閥。
為了恰當(dāng)?shù)豝Mt，必須控制電流閥。在圖1中沒有示出這樣的控制。
在輸電系統(tǒng)中，這一控制必須是安全的，這意味著輸電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)盡可 能多地啟動(dòng)和運(yùn)行。這在許多輸電系統(tǒng)中通過冗余性來解決，即提供有控 制轉(zhuǎn)換器的冗余控制設(shè)備。
在圖2的示意框圖中示出了根據(jù)本發(fā)明用于提供在轉(zhuǎn)換器中設(shè)置的 至少一個(gè)可控電流閥的冗余控制的簡(jiǎn)化設(shè)備。這一{殳備31將在下文中稱
為冗余控制該:備。它用于控制轉(zhuǎn)換器中的多個(gè)電流閥。
表示為虛線框的設(shè)備31包括第一轉(zhuǎn)換器控制單元34和第二轉(zhuǎn)換器控 制單元36，這兩個(gè)轉(zhuǎn)換器控制單元均連接到用于控制轉(zhuǎn)換器(這里是第 一轉(zhuǎn)換器16)中多個(gè)電流閥46和48的本地閥控制單元32。通常有連接 到兩個(gè)轉(zhuǎn)換器控制單元的多個(gè)這樣的閥控制單元，其中各閥控制單元可以 控制多個(gè)(如12個(gè))電流閥。然而，各自也可以控制少至一個(gè)閥。為了 簡(jiǎn)化本發(fā)明的描述，這里僅示出一個(gè)這樣的閥控制單元32，并且示出了 這一閥控制單元32控制兩個(gè)閥46和48。閥控制單元有時(shí)也稱為閥基電 子器件并且可以視為在轉(zhuǎn)換器控制單元與閥之間的快速遠(yuǎn)程I/O。轉(zhuǎn)換器 控制單元遞送閥控制信號(hào)(在這里也稱為控制脈沖CP )，因?yàn)檫@些信號(hào)在 本例中作為脈沖來提供，這些脈沖的長度指示閥將要斷開多久。然而顯然 也可以拔 映用于4^供此信息的其它方式?？刂泼}沖因此指示由閥控制單元 控制的電流閥將要何時(shí)斷開和斷開多久。閥控制單元然后可以將這些岡控 制信號(hào)轉(zhuǎn)換成閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)、即應(yīng)用于閥用于斷開和閉合閥的信號(hào)。這些閥 驅(qū)動(dòng)信號(hào)在這里也稱為啟動(dòng)脈沖(Firing Pulse) FP，因?yàn)樗鼈冊(cè)诒纠?用于啟動(dòng)閘流管。如本領(lǐng)域中眾所周知，這些脈沖可以比控制脈沖短得多。 轉(zhuǎn)換器控制單元在這里還執(zhí)行轉(zhuǎn)換器中電流閥的閉環(huán)控制。
根據(jù)本發(fā)明，第一轉(zhuǎn)換器控制單元34更具體地連接到閥控制單元32 的第一W閥控制元件38，而第二轉(zhuǎn)換器控制單元36連接到本地閥控制 單元32的第二本地閥控制元件40。閥控制元件38和40是用于閥的驅(qū)動(dòng) 級(jí)并且基于控制信號(hào)來提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)(這里是啟動(dòng)脈沖)。第一和第二轉(zhuǎn) 換器控制單元34和36還能夠相互通信以便將控制從一個(gè)轉(zhuǎn)換器控制單元 交接(hand over)到另一轉(zhuǎn)換器控制單元。這一通信能力在圖2中通過 豎直箭頭來表示。第一和第二本地閥控制元件38和40還連接到將驅(qū)動(dòng)脈 沖從電脈沖轉(zhuǎn)換成光脈沖的第一和第二轉(zhuǎn)換級(jí)42和44，這里可以利用將光啟動(dòng)脈沖傳送到電流閥的光學(xué)器件的形式拔^供轉(zhuǎn)換級(jí)，其中電流閥本身 可以具有光電轉(zhuǎn)換裝置或者在電流閥處提供光/電轉(zhuǎn)換器。這在本領(lǐng)域中 眾所周知并且不是本發(fā)明的實(shí)際部分。閥控制單元的各岡控制元件還用于 以相同方式處理來自對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換器控制單元的信號(hào)，它們因此具有相同配置 和操作。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D1和圖2以及參照?qǐng)D3和圖4描述本發(fā)明的工作，其中 圖3示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法中由兩個(gè)轉(zhuǎn)換器控制單元進(jìn)行的多 個(gè)方法步驟，而圖4示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法中由閥控制單元進(jìn)行 的多個(gè)方法步驟。
可以包括比如雙極控制、極控制和轉(zhuǎn)換器控制功能的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器控制 單元34和36被設(shè)計(jì)為充當(dāng)主用和熱備用的重復(fù)單元。在任何時(shí)候，兩個(gè) 單元中僅一個(gè)單元是主用的，該單元控制轉(zhuǎn)換器和關(guān)聯(lián)設(shè)備。另一系統(tǒng)即 備用系統(tǒng)在運(yùn)行，但是來自該系統(tǒng)的"輸出，，被禁用。這意味著二者就如同 都在控制閥一樣工作，但是閥實(shí)際上僅受它們中的一個(gè)控制。它們的操作 W目互獨(dú)立。在無故障的情況下它們還應(yīng)當(dāng)相同地操作。如果在主用系統(tǒng) 中檢測(cè)到故障，備用系統(tǒng)將接管控制從而變成新的主用系統(tǒng)，這樣的接管 通過兩個(gè)轉(zhuǎn)換器控制單元34與36之間的握手來執(zhí)行。這里可以通過兩個(gè) 全雙工光通信鏈路來執(zhí)行握手，由于一個(gè)鏈路可能失效^握手無影響， 因此全雙工光通信鏈路的安全性高?；蛘?，可以通過將極上的控制系統(tǒng)鏈 接在一起的在極這一層次上的兩個(gè)冗余LAN網(wǎng)絡(luò)來執(zhí)行握手。
在圖2的例子中，第一轉(zhuǎn)換器控制單元34是主用控制單元，而第二 轉(zhuǎn)換器控制單元36是備用控制單元。根據(jù)本發(fā)明，第一轉(zhuǎn)換器控制單元 34向閥控制單元32的第一本地閥控制元件38發(fā)送針對(duì)將要控制的各閥 的第一岡控制信號(hào)(這里形式為針對(duì)閥46和48的控制脈沖CP1A和 CP2A)以及關(guān)聯(lián)的第一主用/備用指示符A—A (步驟50)。在本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例中，有指示某個(gè)閥將要斷開多久和^T時(shí)斷開的控制脈沖，因而針 對(duì)由本地閥控制單元控制的每個(gè)閥有一個(gè)這樣的脈沖?？刂泼}沖這里可以 是連續(xù)發(fā)送的120°-控制脈沖(CP)。第一主用/備用指示符入_厶在這里是 單獨(dú)的信號(hào)，該信號(hào)表示第一轉(zhuǎn)換器控制單元34為主用單元，即將要控 制閥46和48的轉(zhuǎn)換器控制單元，這可以通過具有某個(gè)電壓電平的信號(hào) A_A來完成。
第二轉(zhuǎn)換器控制單元36也將針對(duì)將要控制的各閥的第二閥控制信號(hào) (這里形式為控制脈沖CP1B和CP2B)與關(guān)聯(lián)的第二主用/備用指示符A一B —^iC送到閥控制單元32的第二本地閥控制元件40 (步驟52 )。如 ^k有故障，則該控制脈沖在這里應(yīng)當(dāng)與第一控制脈沖相同。然而，主用 /備用指示符A一B在這里表示該轉(zhuǎn)換器控制單元是備用單元，這可以通過 具有與第一主兄/備用指示符A_A不同的電壓電平如零電壓的第二主用/ 備用指示符A—B來表示。
這些信號(hào)在這里還從轉(zhuǎn)換器控制單元直接地和并行地發(fā)送到岡控制 單元32。另外在給定時(shí)間點(diǎn)僅一個(gè)主用/備用指示符表示主用轉(zhuǎn)換器控制 單元，也就是兩個(gè)主用/備用指示符不能同時(shí)表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元。
第一閥控制元件38因此從第一轉(zhuǎn)換器控制單元34接收控制脈沖 CP1A、 CP2A和主用/備用指示符A_A (步驟58)。在本例中它通過向第 一轉(zhuǎn)換器控制單元返回確認(rèn)信號(hào)ACK_A來確認(rèn)接收(步驟60 )，可以通 過返回控制脈沖CP1A和CP2A來4^供這一確^人。第二閥控制元件40也 從第二轉(zhuǎn)換器控制單元36接收控制脈沖CP1B、 CP2B和主用/備用指示 符A一B(步驟62 ),并且以與第一閥控制元件38相同的方式確認(rèn)(ACK一B ) 接收(步驟64 )。
閥控制單元32然后選擇哪些控制脈沖CP1A、 CP2A或者CP1B、 CP2B將用于控制閥46和48，即用于啟動(dòng)閘流管(步驟66)，該選擇是 基于哪個(gè)主用/備用指示符表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元來進(jìn)行的。在這里如 果對(duì)應(yīng)的主用/備用指示符表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元?jiǎng)t選擇控制脈沖。各 閥控制元件在這里基于對(duì)應(yīng)的主用/備用指示符來決定是否將要施加它接 收的控制脈沖。另外在兩個(gè)閥控制元件38和40中相互獨(dú)立地并行執(zhí)行這 些決定?？梢酝ㄟ^例如使用OR運(yùn)算將控制脈沖與主用/備用指示符邏輯 地組合的各個(gè)閥控制元件來完成這樣的決定。這里應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可能存在可 以進(jìn)行這種邏輯組合的許多其它方式。
已經(jīng)接^示主用轉(zhuǎn)換器控制單元的主用/備用指示符的閥控制元件 在這里將接收的控制脈沖轉(zhuǎn)換成啟動(dòng)脈沖，而另一閥控制元件不這樣做， 因?yàn)樗呀?jīng)接收的主用/備用指示符表示備用轉(zhuǎn)換器控制單元。這里，第 一閥控制元件38接收了表示第一轉(zhuǎn)換器控制單元34為主用的主用/備用 指示符A—A，因此它通itJL送與所選控制脈沖CPlA、 CP2A對(duì)應(yīng)的啟動(dòng) 脈沖FP1A和FP2A來控制轉(zhuǎn)換器16中的閥46、 48 (步驟68 )?？刂泼} 沖可以更具體地轉(zhuǎn)換成用于啟動(dòng)閥的lns啟動(dòng)脈沖(FP)。如果閥在控制 脈沖間隔期間熄滅，可以立即生成用于重新啟動(dòng)該閥的新啟動(dòng)脈沖FP。
主用閥控制元件38然后向轉(zhuǎn)換器42和44發(fā)送與所選控制脈沖對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)脈沖以《更傳送到電流閥46和48。在圖3中給出的例子中，第一閥 控制元件38發(fā)射啟動(dòng)脈沖FP1A、 FP2A，而第二閥控制元件40不發(fā)射。 這在圖2中通過用實(shí)線箭頭示出從第一閥控制元件38提供的啟動(dòng)脈沖 FP1A、 FP2A，而用虛線箭頭示出來自第二閥控制元件40的啟動(dòng)脈沖 FP1B、 FP2B來表示。
可以人工地或者自動(dòng)地從一個(gè)轉(zhuǎn)換器控制單元切換到另一轉(zhuǎn)換器控 制單元。
人工命令可以通過主用轉(zhuǎn)換器控制單元中的"^fe";^。當(dāng)在主用轉(zhuǎn) 換器控制單元上按動(dòng)這一掩組時(shí)，在兩個(gè)轉(zhuǎn)換器控制單元之間JC^握手以 ^it確定控制將被交接的時(shí)間點(diǎn)，即單元對(duì)其對(duì)應(yīng)的主用/備用指示符同時(shí) 改變狀態(tài)的時(shí)間點(diǎn)。對(duì)這些主用/備用指示符改變狀態(tài)意味著表示主用轉(zhuǎn) 換器控制單元的主用/備用指示符現(xiàn)在表示備用轉(zhuǎn)換器控制單元并且反之 亦然。
可以通過均監(jiān)控其自身功能以便檢測(cè)可能故障的轉(zhuǎn)換器控制單元來 發(fā)起自動(dòng)切換。優(yōu)選地從當(dāng)前主用的轉(zhuǎn)換器控制單元^切換命令。按照 這一切換原則，備用單元中的故障或者測(cè)試活動(dòng)不可能造成非故意的切 換。另外，對(duì)有故障的備用系統(tǒng)的人工切換的命令是不可能的。
給出切換命令的內(nèi)部監(jiān)控包括
監(jiān)控測(cè)量系統(tǒng)(例如DCCT、 DCOCT)
監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)總線通信
監(jiān)控微型計(jì)算^序執(zhí)行
微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器測(cè)試
監(jiān)控輔助電源
在監(jiān)控的功能中檢測(cè)到故障的情況下，主用轉(zhuǎn)換器控制單元此時(shí)J^ 交接。
這里也有可能監(jiān)測(cè)從閥控制元件接收的確認(rèn)，這可以用來表示閥控制 元件有故障，這也可以導(dǎo)致生成切換命令。
主用轉(zhuǎn)換器控制單元然后以前述方式通過握手將控制交接給備用轉(zhuǎn) 換器控制單元。隨后，現(xiàn)在作為備用系統(tǒng)的故障系統(tǒng)(先前的主用系統(tǒng)) 在再次^V操作之前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行檢查。根據(jù)本發(fā)明，還有可能通過使用系統(tǒng)保護(hù)單元發(fā)起交接。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D5描述這一點(diǎn)，該圖示出了包括系統(tǒng)保護(hù)單元的本發(fā)明 冗余控制i殳備的示意才匡圖。
在圖5中有系統(tǒng)保護(hù)單元66,其連接到系統(tǒng)的一部分(這里是第一 直流輸電線20 )以及第一和第二轉(zhuǎn)換器控制單元34和36。這些單元彼此 連接并連接到閥控制單元32，該閥控制單元又連接到轉(zhuǎn)換器16以便控制 閥。
系統(tǒng)保護(hù)單元66在這里監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的至少一個(gè)工作條件，該工作a 可以是流過輸電線20的電流、輸電線的電壓或者傳送的功率。這里應(yīng)當(dāng) 認(rèn)識(shí)到它可以監(jiān)測(cè)其它部分、例如變壓器。監(jiān)測(cè)的工作條件(例如電流) 可能達(dá)到如下風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，其在電流的情況下通常為在第一電流閾值以上的 電流。在達(dá)到這一風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)下，系統(tǒng)保護(hù)單元66于是通常執(zhí)行某類安全 措施，比如通過斷開斷路器或者發(fā)出阻塞命令將電流切斷。根據(jù)本發(fā)明， 如果監(jiān)測(cè)的工作條件接近風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，即靠近但并不處于這一狀態(tài)，則系統(tǒng) 保護(hù)單元66命令主用轉(zhuǎn)換器控制單元在短暫拾取(pick up )延遲的情況 下將控制交接到備用轉(zhuǎn)換器控制單元。以電流為例，這可以是電流已經(jīng)超 過設(shè)置在低于第一閾值的第二閾值，于是在兩個(gè)轉(zhuǎn)換器控制單元之間通過 握手以前述方式再次執(zhí)行交接。在盡管有這一動(dòng)作而電流仍然將達(dá)到風(fēng)險(xiǎn) 狀態(tài)的情況下，安4H^護(hù)單元66可以針對(duì)這一類風(fēng)險(xiǎn)執(zhí)行安全措施、例 如將電流切斷。
本發(fā)明具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 一旦已經(jīng)執(zhí)行握手，使用主用/備用指示符就 允許從一個(gè)轉(zhuǎn)換器控制單元快速地實(shí)際切換到另 一轉(zhuǎn)換器控制單元?？梢?在lfis內(nèi)快速切換。這在閉環(huán)控制系統(tǒng)中尤為重要。
通過基于主用/備用指示符對(duì)獨(dú)立生成的閥控制信號(hào)的單獨(dú)處理，還 有可能從轉(zhuǎn)換器控制單元到閥控制單元中轉(zhuǎn)換閥激勵(lì)信號(hào)的點(diǎn)(即在向單 獨(dú)電流閥發(fā)送信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器處) 一直提供并行冗余。因此在冗余系統(tǒng) 直至這一點(diǎn)之間有完全隔離以便保證故障備用系統(tǒng)不會(huì)干擾主用系統(tǒng)的 操作。這也意味著選擇冗余閥控制沒有涉及公共部分。通過這一措施，從 而不再需要單獨(dú)切換邏輯電路，這意味著如果直至上述轉(zhuǎn)換器的所有部件 (包括閥控制元件)發(fā)生故障則可以更換它們，繼而也可以在輸電系統(tǒng)啟 動(dòng)和運(yùn)行時(shí)更換它們。如果有公共的切換邏輯電路，則不可能做到這一點(diǎn)。
然而，應(yīng)當(dāng)知道也可以更換故障電流閥和/或故障光電轉(zhuǎn)換器，因?yàn)槌３Ｓ写腥哂?，即有比系統(tǒng)所需更多的串聯(lián)連接的電流閥。還可以在岡拾取正電壓時(shí)通過使用從閥的獨(dú)立閘流管位置發(fā)送的指示脈沖來檢測(cè)故
障閘流管。
確認(rèn)的使用也簡(jiǎn)化了故障閥控制元件的定位，該元件也可以在控制轉(zhuǎn)移到備用系統(tǒng)之后在主用系統(tǒng)中加以更換。
通過在執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作之前讓保護(hù)單元發(fā)起向冗余轉(zhuǎn)換器控制單元的控制交接，還確保了主用控制單元中可能未檢測(cè)到的故障沒有造成執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作、但是代之以接管冗余控制。這使得輸電系統(tǒng)操作可靠性的進(jìn)一步增強(qiáng)。同時(shí)，將在實(shí)際達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的情況下執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。這樣，保護(hù)
單元將檢測(cè)系統(tǒng)的異常工作IH中。如果異常條件由控制故障造成，則切換繼而可以恢復(fù)正常工作M。這也將防范測(cè)量電路中的故障，這甚至進(jìn)一步提高了重復(fù)系統(tǒng)已經(jīng)很高的可靠性。
可以通過具有對(duì)應(yīng)程序代碼的一個(gè)或者多個(gè)處理器來提供根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器控制單元，該程序代碼包括用于執(zhí)行其功能的程序指令。事實(shí)上可以用計(jì)算M序產(chǎn)品形式提供這一代碼，該計(jì)算*序產(chǎn)品包括在計(jì)
算機(jī)可讀介質(zhì)上(比如在CD ROM或者其它類型的存儲(chǔ)介質(zhì)上)提供的計(jì)算機(jī)程序代碼，并且該計(jì)算枳艱序產(chǎn)品可以被配置成使轉(zhuǎn)換器控制單元
在代碼加載到轉(zhuǎn)換器控制單元中時(shí)執(zhí)行上文描述的關(guān)于轉(zhuǎn)換器控制單元的功能?？梢酝ㄟ^邏輯電路如AND、 OR、 NOR和XOR電路可能與放大器一起的適當(dāng)組合來實(shí)施閥控制單元的閥控制元件，并且可以通過IR二極管提供閥控制單元的光電轉(zhuǎn)換器。
除了已經(jīng)提到的方式外，還可以以多種方式變化本發(fā)明。
上文將主用/備用指示符描述為與閥控制信號(hào)分別提供，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可以例如通過將其調(diào)制到一個(gè)或者多個(gè)閥控制信號(hào)上來與它們組合。針對(duì)數(shù)個(gè)閥的這些閥控制信號(hào)還可以組合成單個(gè)信號(hào)或者提供為數(shù)個(gè)并行信號(hào)。
也應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到從一個(gè)轉(zhuǎn)換器控制單元到另一轉(zhuǎn)換器控制單元的上述控制交接方式僅為少數(shù)幾種方式并且可以使用許多其它方式。根據(jù)前文討論不言而喻可以用多種方式變化本發(fā)明，因而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求來限制。
權(quán)利要求
1.一種用于提供在高壓輸電系統(tǒng)(10)的轉(zhuǎn)換器(16)中設(shè)置的至少一個(gè)可控電流閥(46，48)的冗余控制的方法，包括以下步驟-從第一轉(zhuǎn)換器控制單元(34)向閥控制單元(32)發(fā)送(50)用于所述閥(46，48)的第一閥控制信號(hào)(CP1A，CP2A)和關(guān)聯(lián)的第一主用/備用指示符(A_A)，-從第二轉(zhuǎn)換器控制單元(36)向所述閥控制單元(32)發(fā)送(52)用于所述閥(46，48)的第二閥控制信號(hào)(CP1B，CP2B)和關(guān)聯(lián)的第二主用/備用指示符(A_B)，其中主用/備用指示符表示對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換器控制單元是主用轉(zhuǎn)換器控制單元還是備用轉(zhuǎn)換器控制單元，并且在給定時(shí)間點(diǎn)僅一個(gè)主用/備用指示符表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元，-由所述閥控制單元(32)接收所述主用/備用指示符以及所述第一閥控制信號(hào)和第二閥控制信號(hào)，-如果所述關(guān)聯(lián)的主用/備用指示符(A_A)表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元(34)，則由所述閥控制單元(32)選擇(66)將要用于控制所述電流閥的閥控制信號(hào)(CP1A，CP2A)，以及-使用所選擇的閥控制信號(hào)來控制(68)所述電流閥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述選擇步驟包括-基于所述第一主用/備用指示符來判定是否將施加所述第一岡控制信號(hào)，以及-基于所述第二主用/備用指示符來判定是否將施加所述第二閥控制信號(hào)，曙其中相互獨(dú)立地、并行執(zhí)行這些判定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其中所述控制步驟包括以下步驟將與表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元的主用/備用指示符關(guān)聯(lián)的所述閥控制信號(hào)(CP1A， CP2A)轉(zhuǎn)換成閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)(FP1A， FP2A);并將所述閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加于所述閥。
4. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，還包括以下步驟由所述閥控制單元通過返回所接收的閥控制信號(hào)來向?qū)?yīng)轉(zhuǎn)換器控制單元返回(60， 64)備接收的轉(zhuǎn)換器控制信號(hào)的確認(rèn)(ACK—A， ACK—B)。
5. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，還包括以下步驟由各轉(zhuǎn)換器控制單元監(jiān)控其自身的功能；并且在所監(jiān)控的功能中檢測(cè)到故障的情況下由主用轉(zhuǎn)換器控制單元將控制交接到備用轉(zhuǎn)換器控制單元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中使用握手來執(zhí)行所述控制交接步驟。
7. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，還包括以下步驟由系統(tǒng)保護(hù)單元(66)監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的至少一個(gè)工作狀況；在所述工作狀況達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的情況下由所述系統(tǒng)保護(hù)單元提供系統(tǒng)安全措施；以及如果所監(jiān)測(cè)的工作狀況接近所述風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，則由所述系統(tǒng)保護(hù)單元命令主用轉(zhuǎn)換器控制單元(34)將控制交接到備用轉(zhuǎn)換器控制單元(36)。
8. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述高壓輸電系統(tǒng)(IO)是直流輸電系統(tǒng)。
9. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述高壓輸電系統(tǒng)(IO)工作在約800kV的電壓。
10. —種用于提供在高壓輸電系統(tǒng)(10)的轉(zhuǎn)換器(16)中設(shè)置的至少一個(gè)可控電流閥(46， 48)的冗余控制的i殳備(31)，包括-第一轉(zhuǎn)換器控制單元(34)，用于發(fā)送針對(duì)所述岡(46， 48)的第一閥控制信號(hào)(CP1A， CP2A)和關(guān)聯(lián)的第一主用/備用指示符(A—A)，-第二轉(zhuǎn)換器控制單元(36)，用于發(fā)送針對(duì)所述閥(46， 48)的第二閥控制信號(hào)(CP1B， CP2B)和關(guān)聯(lián)的第二主用/備用指示符(A_B)，其中主用/備用指示符表示對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換器控制單元是主用還是備用轉(zhuǎn)i器控制單元，并且在給定時(shí)間點(diǎn)僅一個(gè)主用/備用指示符表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元，-閥控制單元(32),用于國接收所述主用/備用指示符以及所述第一閥控制信號(hào)和第二閥控制信號(hào)，畫如果對(duì)應(yīng)的主用/備用指示符(A—A)表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元，則選擇將用于控制所述電流閥的閥控^j信號(hào)(CP1A， CP2A)，以及-使用所選擇的閥控制信號(hào)來控制所述電流閥。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備(31 )，其中所述閥控制單元(32)包括第一閥控制元件(38),用于接收所述第一閥控制信號(hào)、接收所述第 一主用/備用指示符以及基于所述第 一主用/備用指示符來判定是否將施加 所述第一閥控制信號(hào)，以及第二閥控制元件(40)，用于接收所述第二閥控制信號(hào)、接收所述第 二主用/備用指示符以瓦基于所述第二主用/備用指示符來判定是否將施加 所述第二閥控制信號(hào)，其中第一和第二閥控制元件(38， 40)用于相互獨(dú)立地并行執(zhí)行所述 判定。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備(31 )，其中已經(jīng)接收表示主用轉(zhuǎn)換 器控制單元(34)的主用/備用指示符(入_入)的所述閥控制元件(38)還用 于將對(duì)應(yīng)的閥控制信號(hào)(CP1A， CP2A^轉(zhuǎn)換成將要施加于所述閥(46, 48)的閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)(FP1A, FP2A)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或者12所述的設(shè)備(31 )，其中各閥控制元件 (38， 40 )用于通過返回所接收的閥控制信號(hào)來向所述對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換器控制單元(34， 36)返回確認(rèn)(ACK_A, ACK_B)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10-13中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備(31)，其中 各轉(zhuǎn)換器控制單元(34， 36)用于監(jiān)控其自身的功能，并且所述主用轉(zhuǎn)換 器控制單元(34 )還用于在所監(jiān)控的功能中檢測(cè)到故障的情況下將控制交 接給所述備用轉(zhuǎn)換器控制單元。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備(31 )，其中所述主用轉(zhuǎn)換器控制單 元(34)用于通過握手將控制交接給所述備用轉(zhuǎn)換器控制單元。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10-15中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備(31),還包 括系統(tǒng)保護(hù)單元(66),用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的至少一個(gè)工作狀況；以及在所 述工作狀況達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的情況下提供系統(tǒng)安全措施，其中所述系統(tǒng)保護(hù) 單元還用于如果所監(jiān)測(cè)的工作狀況接近所述風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，則奇"令所述主用轉(zhuǎn) 換器控制單元(34)將控制交接給所述備用轉(zhuǎn)換器控制單元(36)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于提供輸電系統(tǒng)(10)的轉(zhuǎn)換器(16)中的可控電流閥(46，48)的冗余控制的方法和設(shè)備。該設(shè)備包括第一轉(zhuǎn)換器控制單元(34)，發(fā)送第一閥控制信號(hào)(CP1A，CP2A)和關(guān)聯(lián)的第一主用/備用指示符(A_A)；第二轉(zhuǎn)換器控制單元(36)，發(fā)送第二閥控制信號(hào)(CP1B，CP2B)和關(guān)聯(lián)的第二主用/備用指示符(A_B)；以及閥控制單元(32)；主用/備用指示符表示對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換器控制單元是主用還是備用，并且在任何給定時(shí)間點(diǎn)僅一個(gè)指示符表示主用單元。閥控制單元(32)接收主用/備用指示符和閥控制信號(hào)，如果對(duì)應(yīng)主用/備用指示符(A_A)表示主用轉(zhuǎn)換器控制單元?jiǎng)t選擇將施加的閥控制信號(hào)(CP1A，CP2A)并且使用所選閥控制信號(hào)來控制電流閥。
文檔編號(hào)H02M5/45GK101542885SQ200880000712
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日
發(fā)明者克里斯特·尼貝里, 漢斯·比約克隆德 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司