[发明专利]一种用于柔性交流输电的换流阀级控制装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种换流阀级控制装置，具体讲涉及一种用于柔性交流输电的换流阀级控制装置。

背景技术：

柔性交流输电装置的电压等级一般较高，受当前可关断器件耐压水平限制，柔性交流输电装置的换流阀需要由多个子模块串联，这对换流阀的控制保护提出了更高的要求，柔性交流输电装置的控制保护系统需要在每个控制周期内收集每个子模块的电压、电流等状态信息，并根据上一级发出的控制命令，对所有串联子模块的开关行为进行控制。由于模块数量大，如果所有模块均与主控制保护系统进行通信，数据量太大，对通讯带宽要求太高。现有换流阀级控制装置内部通信技术主要采用基于LVDS差分直连线进行直接信号传输，只能实现点对点的信号传输，由于换流阀数量大，这样就需要扩展大量的JO，并且IO之间要实现同步，需要大量的线路连接，增加了不可靠性，并且在多个机箱扩展时，很难实现同步及级联。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明提出了一种用于柔性交流输电的换流阀级控制装置，做为主控制保护系统与换流阀之间的中间控制层，负责与大量换流阀子模块进行数据通信，实现了换流阀控制保护信息的分发及汇总，并且实现了换流阀级的控制保护算法及换流阀子模块控制脉冲的生成，减轻了主控制保护系统的通信及计算负担。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种用于柔性交流输电的换流阀级控制装置，其改进之处在于，所述装置包括EtherCAT主站模块A、EtherCAT主站模块B、换流阀汇总主控模块A、换流阀汇总主控模块B、换流阀接口模块、EtherCAT总线A、EtherCAT总线B和换流阀接口模块；

所述换流阀级控制装置连接主控制保护系统与子模块驱动板；

所述EtherCAT总线A连接EtherCAT主站模块A、换流阀汇总主控模块A及换流阀接口模块；

所述EtherCAT总线B连接EtherCAT主站模块B、换流阀汇总主控模块B及换流阀接口模块。

优选的，所述换流阀接口模块与EtherCAT总线A和EtherCAT总线B连接，换流阀接口模块通过EtherCAT总线A接收换流阀汇总主控模块A的控制信息，通过EtherCAT总线B接收换流阀汇总主控模块B的控制信息，将子模块的状态信息通过EtherCAT总线A传送给换流阀汇总主控模块A，通过EtherCAT总线B传送给换流阀汇总主控模块B。

优选的，所述换流阀级控制装置通过控制光纤A、监控光纤A与主控制保护系统A相连接，控制光纤A采用HDLC协议，监控光纤A采用以太网协议。

优选的，所述换流阀级控制装置通过控制光纤B、监控光纤B与主控制保护系统B相连接，主控制保护系统A与主控制保护系统B互为冗余备份。

优选的，所述换流阀级控制装置通过光纤与每个换流阀子模块相连接，共两根光纤，一发一收，通讯协议采用串行同步全双工通讯，物理层采用曼彻斯特编码，一根光纤控制子模块投入、闭锁、旁路及提供同步信号；一根光纤回报电容电压、模块状态、断路器位置和晶闸管阀状态。

优选的，所述EtherCAT主站模块包括DSP控制模块、上位机接口模块、CPLD控制模块、MAC控制模块、IO模块、EtherCAT从站接口模块；

所述上位机接口模块连接上位机，CPLD控制模块与IO模块用于接收处理同步信号，所述DSP控制模块、MAC控制模块、EtherCAT从站接口模块和EtherCAT总线依次连接。

优选的，所述换流阀汇总主控模块包括DSP控制模块、FPGA控制模块、光纤以太网接口模块、IO模块、光入光出接口模块和EtherCAT从站接口模块；

所述DSP控制模块根据接收到的控制信息及状态信息运行环流控制算法、桥臂平衡算法、电容电压平衡算法，将分析计算结果下发给各个换流阀接口模块，并根据子模块回报的状态信息，进行故障判断，根据故障等级进行相应的处理，将故障信息上传主控制保护系统，主控制保护系统根据这些信息做出相应的判断和动作；

所述FPGA控制模块通过EtherCAT从站接口模块接收和发送EtherCAT数据；通过光入光出接口模块接收主控制保护系统的控制信息，发送换流阀子模块的状态信息；对HDLC协议进行解析处理，将处理完的数据放入缓存，等待DSP控制模块处理；所述光纤以太网接口模块用于DSP控制模块与监控光纤之间的连接，通过监控光纤将子模块状态信息上传给监控系统；

所述IO模块为换流阀汇总主控模块A与换流阀汇总主控模块B之间数据交换和相互监视的通道。