專(zhuān)利名稱(chēng)：一種閥基控制設(shè)備與上層自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化裝置之間接口信號(hào)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(dòng)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(dòng)化裝置之間接口信號(hào)定義中不存在實(shí)測(cè)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(dòng)化裝置之間配合實(shí)現(xiàn)換流閥啟動(dòng)流程中只有一級(jí)閥取能檢測(cè)配合。模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)具有相對(duì)復(fù)雜的閥基控制設(shè)備，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)多個(gè)以IGBT為核心的子模塊準(zhǔn)確觸發(fā)和關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。由于柔性直流輸電系統(tǒng)中各個(gè)以IGBT為核心的子模塊需要相互獨(dú)立的實(shí)時(shí)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(duì)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(dòng)化裝置之間所需的控制命令及其他實(shí)時(shí)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(hào)顯著增加。另外，使得同一時(shí)刻控制設(shè)備所存儲(chǔ)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(shí)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(dòng)化裝置之間配合實(shí)現(xiàn)的冗余切換機(jī)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(dòng)分為幾個(gè)階段，增加了閥基控制設(shè)備與自動(dòng)化裝置之間配合實(shí)現(xiàn)換流閥啟動(dòng)及退出過(guò)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(dòng)化裝置之間所有的通信接口信號(hào)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(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的一種閥基控制設(shè)備與上層自動(dòng)化裝置接口方法，其改進(jìn)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(dòng)化裝置包括上層自動(dòng)化裝置A和B ；所述上層自動(dòng)化裝置A和閥基控制設(shè)備A通過(guò)光纜連接；所述上層自動(dòng)化裝置B和閥基控制設(shè)備B 通過(guò)光纜連接；所述上層自動(dòng)化裝置A、閥基控制設(shè)備A、上層自動(dòng)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(dòng)化裝置之間的接口包括閥基控制設(shè)備和上層自動(dòng)化裝置下傳至橋臂的參考電壓量信號(hào)接口、閥基控制設(shè)備與閥體保護(hù)投入使能信號(hào)接口、橋臂閉鎖信號(hào)接口、電流平衡控制PI調(diào)節(jié)參數(shù)、晶閘管動(dòng)作信號(hào)接口和AB冗余系統(tǒng)值班運(yùn)行信號(hào)接口、閥基控制設(shè)備上傳至上層自動(dòng)化裝置的橋臂實(shí)時(shí)電容電壓測(cè)量量、緊急故障跳閘請(qǐng)求信號(hào)接口、一般故障請(qǐng)求AB冗余系統(tǒng)切換信號(hào)接口、閥基控制設(shè)備及下級(jí)設(shè)備自檢正常信號(hào)接口、閥基控制設(shè)備及下級(jí)設(shè)備動(dòng)作事件回報(bào)信號(hào)接口和橋臂實(shí)時(shí)電流測(cè)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(dòng)化裝置上報(bào)的閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置 “0”，所述閥基控制設(shè)備上報(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“ 1 ” ；B、所述主運(yùn)行閥基控制設(shè)備上報(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“1”；C、從備用閥基控制設(shè)備上報(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“ 1 ” ；D、當(dāng)上層自動(dòng)化裝置檢測(cè)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(dòng)化裝置進(jìn)行冗余切換；如果檢測(cè)所述主從閥基控制設(shè)備通信均不正常則需自動(dòng)化裝置執(zhí)行跳閘；E、當(dāng)所述AB冗余閥基控制設(shè)備均長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)到為備用閥基控制設(shè)備，則上報(bào)當(dāng)前切換結(jié)果事并且上報(bào)緊急跳閘請(qǐng)求信號(hào)；F、當(dāng)所述AB冗余閥基控制設(shè)備均長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)到為運(yùn)行閥基控制設(shè)備，則上報(bào)當(dāng)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(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“ 1 ”，表示所述該路閥基控制設(shè)備申請(qǐng)切換主從，且此時(shí)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(yùn)行閥基控制設(shè)備上報(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“ 1 ”，表示所述該路閥基控制設(shè)備申請(qǐng)切換主從，且此時(shí)閥基控制設(shè)備檢測(cè)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(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“1”，表示此時(shí)閥基控制設(shè)備檢測(cè)到故障，且申請(qǐng)此時(shí)不被切換為所述主運(yùn)行閥基控制設(shè)備。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)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(dòng)化裝置之間的精簡(jiǎn)接口信號(hào)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(dòng)化裝置之間配合實(shí)現(xiàn)控制保護(hù)系統(tǒng)AB冗余切換控制邏輯；3.本發(fā)明提供了針對(duì)模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)中換流閥啟動(dòng)過(guò)程中閥基控制設(shè)備與上層自動(dòng)化裝置準(zhǔn)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(dòng)化裝置之間的接口示意圖；圖3是AB冗余系統(tǒng)啟動(dòng)順序控制流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供的上層自動(dòng)化裝置是基于ABB公司開(kāi)發(fā)的世界領(lǐng)先的MACH2 (Modular Advanced Control Hardware 2)系統(tǒng)的一個(gè)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(fù)責(zé)完成(1)調(diào)制需要將閥基控制設(shè)備的上層自動(dòng)化裝置發(fā)來(lái)的橋臂電壓參考值根據(jù)以IGBT為核心的子模塊儲(chǔ)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(yùn)算，修正橋臂子模塊投入數(shù)量，進(jìn)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(dòng)化裝置實(shí)現(xiàn)內(nèi)容可尋址網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(Content Addressable Network，CAN)、高級(jí)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(guò)流保護(hù)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(guò)流檢測(cè)及保護(hù)處理邏輯，實(shí)現(xiàn)橋臂過(guò)流保護(hù)功能；閥基控制設(shè)備1-6負(fù)責(zé)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(dāng)前狀態(tài)，來(lái)產(chǎn)生具體橋臂子模塊投退命令；( 閥保護(hù)根據(jù)子模塊回報(bào)的狀態(tài)信息，進(jìn)行故障判斷，并根據(jù)故障等級(jí)進(jìn)行相應(yīng)的處理，不發(fā)生誤動(dòng)作；(3)通信管理與橋臂子模塊實(shí)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(dòng)化裝置包括上層自動(dòng)化裝置A和B ；所述上層自動(dòng)化裝置A和閥基控制設(shè)備A通過(guò)光纜連接；所述上層自動(dòng)化裝置B 和閥基控制設(shè)備B通過(guò)光纜連接；所述上層自動(dòng)化裝置A、閥基控制設(shè)備A、上層自動(dòng)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(dòng)化裝置之間的接口示意圖；閥基控制設(shè)備與上層自動(dòng)化裝置之間的接口包括閥基控制設(shè)備和上層自動(dòng)化裝置下傳至的橋臂參考電壓量信號(hào)、閥基控制設(shè)備與閥體保護(hù)投入使能信號(hào)、橋臂閉鎖信號(hào)Lock、電流平衡控制PI調(diào)節(jié)參數(shù)、晶閘管動(dòng)作信號(hào)Thy_on和AB冗余系統(tǒng)值班運(yùn)行信號(hào)Active，以及閥基控制設(shè)備上傳至上層自動(dòng)化裝置的橋臂實(shí)時(shí)電容電壓測(cè)量量Σ Uc、緊急故障跳閘請(qǐng)求信號(hào)、一般故障請(qǐng)求 AB冗余系統(tǒng)切換信號(hào)VBC_CHANGE、閥基控制設(shè)備及下級(jí)設(shè)備自檢正常信號(hào)VBC_0K、閥基控制設(shè)備及下級(jí)設(shè)備動(dòng)作事件回報(bào)信號(hào)FEEDBACK_SIGN、橋臂實(shí)時(shí)電流測(cè)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(dòng)化裝置上報(bào)的閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位為“0” ；閥基控制設(shè)備上報(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“ 1”， 表示該路閥基控制設(shè)備申請(qǐng)切換主從，且此時(shí)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(yùn)行)閥基控制設(shè)備上報(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“1”，表示該路閥基控制設(shè)備申請(qǐng)切換主從，且此時(shí)該路閥基控制設(shè)備檢測(cè)到故障；從(備用)閥基控制設(shè)備上報(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“1”，表示此時(shí)該路閥基控制設(shè)備檢測(cè)到故障，且申請(qǐng)此時(shí)不適合被切換為主(運(yùn)行)閥基控制設(shè)備；當(dāng)上層自動(dòng)化裝置檢測(cè)到主(運(yùn)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(dòng)化裝置進(jìn)行冗余切換，如果檢測(cè)主從閥基控制設(shè)備通信均不正常則需上層自動(dòng)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(yùn)行)和從(備用)閥基控制設(shè)備。
當(dāng)AB冗余閥基控制設(shè)備均長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)到為備用，則上報(bào)當(dāng)前切換結(jié)果事并且件上報(bào)緊急跳閘請(qǐng)求；當(dāng)AB冗余閥基控制設(shè)備均長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)到為運(yùn)行，則上報(bào)當(dāng)前切換結(jié)果事件。系統(tǒng)啟動(dòng)順序控制流程如下(1)當(dāng)上層自動(dòng)化裝置單元接收到閥基控制設(shè)備單元發(fā)來(lái)的閥基控制設(shè)備緊急跳閘請(qǐng)求信號(hào)清零，且穩(wěn)定一段時(shí)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(dòng)化裝置將閥基控制設(shè)備與閥體保護(hù)使能信號(hào)置位， 通知閥基控制設(shè)備投入故障檢測(cè)。(3)當(dāng)上層自動(dòng)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(hào)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(hào)至閥基控制設(shè)備；(4)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定后，上層自動(dòng)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(dòng)化裝置決定進(jìn)入正常運(yùn)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(hù)使能信號(hào)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(qǐng)求信號(hào)置位， 閥基控制設(shè)備向上層自動(dòng)化裝置發(fā)送跳間請(qǐng)求。最后應(yīng)該說(shuō)明的是結(jié)合上述實(shí)施例僅說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制。所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種閥基控制設(shè)備與上層自動(dòng)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(dòng)化裝置包括上層自動(dòng)化裝置A和B ；所述上層自動(dòng)化裝置A和閥基控制設(shè)備A通過(guò)光纜連接；所述上層自動(dòng)化裝置B和閥基控制設(shè)備B通過(guò)光纜連接；所述上層自動(dòng)化裝置A、閥基控制設(shè)備A、上層自動(dòng)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(dòng)化裝置之間的接口包括閥基控制設(shè)備和上層自動(dòng)化裝置下傳至橋臂的參考電壓量信號(hào)接口、閥基控制設(shè)備與閥體保護(hù)投入使能信號(hào)接口、橋臂閉鎖信號(hào)接口、電流平衡控制PI調(diào)節(jié)參數(shù)、晶閘管動(dòng)作信號(hào)接口和AB冗余系統(tǒng)值班運(yùn)行信號(hào)接口、閥基控制設(shè)備上傳至上層自動(dòng)化裝置的橋臂實(shí)時(shí)電容電壓測(cè)量量、緊急故障跳閘請(qǐng)求信號(hào)接口、一般故障請(qǐng)求AB冗余系統(tǒng)切換信號(hào)接口、閥基控制設(shè)備及下級(jí)設(shè)備自檢正常信號(hào)接口、閥基控制設(shè)備及下級(jí)設(shè)備動(dòng)作事件回報(bào)信號(hào)接口和橋臂實(shí)時(shí)電流測(cè)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(dòng)化裝置上報(bào)的閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“0”， 所述閥基控制設(shè)備上報(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“ 1 ” ；B、主運(yùn)行閥基控制設(shè)備上報(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“1”；C、從備用閥基控制設(shè)備上報(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“1 ” ；D、當(dāng)上層自動(dòng)化裝置檢測(cè)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(dòng)化裝置進(jìn)行冗余切換；如果檢測(cè)所述主從閥基控制設(shè)備通信均不正常則需自動(dòng)化裝置執(zhí)行跳閘；E、當(dāng)所述AB冗余閥基控制設(shè)備均長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)到為從備用閥基控制設(shè)備，則上報(bào)當(dāng)前切換結(jié)果事并且上報(bào)緊急跳閘請(qǐng)求信號(hào)；F、當(dāng)所述AB冗余閥基控制設(shè)備均長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)到為主運(yùn)行閥基控制設(shè)備，則上報(bào)當(dāng)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(dòng)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(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“ 1 ”，表示所述該路閥基控制設(shè)備申請(qǐng)切換主從，且此時(shí)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(dòng)化裝置接口方法，其特征在于，所述情況B中，所述主運(yùn)行閥基控制設(shè)備上報(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“1”，表示所述該路閥基控制設(shè)備申請(qǐng)切換主從，且此時(shí)閥基控制設(shè)備檢測(cè)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(dòng)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(bào)閥基控制設(shè)備請(qǐng)求切換信號(hào)位置“1”，表示此時(shí)閥基控制設(shè)備檢測(cè)到故障，且申請(qǐng)此時(shí)不被切換為所述主運(yùn)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(dòng)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(dòng)化裝置之間的精簡(jiǎn)接口信號(hào)定義和有效且完備的閥基控制設(shè)備與上層自動(dòng)化裝置之間配合實(shí)現(xiàn)控制保護(hù)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(hào)H02J1/00GK102195285SQ20111006289
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)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(yáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院