基于光信号的阀控电源监视系统及电源控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及直流输电相关技术领域，尤其涉及一种基于光信号的阀控电源监视系统及电源控制系统。


背景技术：

2.在特高压直流输电系统中，换流阀控制设备是换流阀运行的核心控制设备。由于特高压直流工程电压等级较高，当前一般为800kv。系统的任何波动都有可能对区域电网带来非常大的危害。阀控设备作为换流站的核心设备，其能否稳定、可靠的的运行直接关系到与之相连电网的安全。而电源系统作为阀控系统正常运行的基础，其重要性不言而喻。
3.为了保证阀控制设备电源系统可靠，稳定地运行，电源监视功能就成为阀控制设备必不可少的一部分。阀控制设备电源监视功能可以实现阀控系统电源模块的实时监视，能够第一时间发现故障或者异常现象，从而防止阀及阀控系统对整个电网造成进一步的影响。传统电源监视功能都是直接将电源监视接点通过电信号的方式直接接入控制系统进行处理从而达到监视的目的。
4.但是现有电源监视系统存在几个弊端：
5.1、电信号接入，防干扰能力较弱，在电源输入遇到干扰，尤其是脉冲冲击时，容易导致系统电源波动，从而影响电源监视系统的正常运行；
6.2、电源监视装置采用单一电源供电，容易因为供电电源异常导致整体监视系统的失效。
7.3、阀控系统电源模块数量多，电源监视直接接入控制系统，导致屏柜电气连接回路冗杂，交叉，影响屏柜内部线路美观。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种基于光信号的阀控电源监视系统以及相应的直流输电电源控制系统，通过对于阀控电源监视系统的模块设计，以解决现有技术中存在的防干扰能力不足、电气回路接线冗杂的问题。
9.为达到上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种基于光信号的阀控电源监视系统，包括：阀控电源输入模块、电源监视模块、以及阀控制保护模块；其中，
10.所述电源监视模块包括电源输入单元、信号开入单元、控制监视单元和光电转换输出单元；
11.该电源输入单元与阀控电源输入模块连接，并接收其电源输入信号；
12.该光电转换输出单元与阀控制保护模块连接，以向该阀控制保护模块输出电源监视信号。
13.进一步的，所述电源输入单元包括电源隔离转换电路和电源冗余电路；
14.所述电源隔离转换电路将电源输入信号进行隔离转换后，分别输出至控制监视单元和电源冗余电路；
15.所述信号开入单元接收电源开入信号，并将该电源开入信号进行光耦隔离后输出至控制监视单元。
16.进一步的，所述控制监视单元包括中央处理电路、采样电路、输入电平转换电路和输出电平转换电路；
17.所述采样电路采样隔离转换后的电源输入信号，输出采样电源信号至中央处理电路；
18.所述输入电平转换电路将电源冗余电路冗余后输出的电源输入信号输出至中央处理电路以提供电源供应。
19.进一步的，所述中央处理电路根据其接收的采样电源信号和电源开入信号，生成电源监视信号，并将其输出至光电转换输出单元。
20.进一步的，所述光电转换输出单元包括光发射电路，将电源监视信号转换为光信号输出至阀控制保护模块。
21.进一步的，所述阀控电源输入模块至少包括第一电源输入模块和第二电源输入模块；
22.所述第一电源输入模块包括直流电源；
23.所述第二电源输入模块包括ups电源。
24.根据本实用新型的另一个方面，提供了一种直流输电电源控制系统，该系统包括至少两个如本实用新型的第一个方面所述的阀控电源监视系统，
25.对于其中任意一个阀控电源监视系统，其电源监视模块中的光电转换输出单元至少包括第一光电转换输出单元和第二光电转换输出单元；
26.所述第一光电转换输出单元向其所属的阀控电源监视系统的阀控制保护模块输出电源监视信号；
27.所述第二光电转换输出单元向其相邻的阀控电源监视系统的阀控制保护模块输出电源监视信号。
28.综上所述，本实用新型提供了一种基于光信号的阀控电源监视系统以及相应的直流输电电源控制系统，该阀控电源监视系统包括阀控电源输入模块、电源监视模块、以及阀控制保护模块，通过上述模块的相互连接以及模块的内部电路设计，解决了现有技术中存在的防干扰能力不足、电气回路接线冗杂的问题。
29.本实用新型具有以下有益的技术效果：
30.(1)本实用新型采用电源监视模块可同时从信号开入单元和电源输入单元对阀控电源进行监视，大幅提升阀控电源监视功能的准确性。
31.(2)本实用新型采用电源监视模块装置，电源监视模块采用多路电源先隔离再冗余的方式供电，避免单一电源供电故障引起整个系统的故障，从而提升了系统的稳定性和安全性。
32.(3)本实用新型采用的电源监视模块输出接口采用发送和收发一体封装的光电转换输出单元进行设计，可根据实际需求，选择装配发送或者收发一体的模块。
33.(4)本实用新型中电源监视模块通过光纤传输的方式与阀控制保护模块连接，不仅大大提高了电源监视信号的抗干扰能力，保证电源监视功能的稳定运行；同时，还减少了屏柜间的线路连接，降低了布线，接线的困难程度，提高了屏柜内部线路整体美化效果。
34.(5)本实用新型的电源监视模块采用了交叉冗余设计，每个屏柜配置两套。分别接收两路直流进线的电源监视信号和交流进线的电源监视信号，然后通过光纤传输输入两套阀控制保护系统，确保电源监视功能的准确性和稳定性。
附图说明
35.图1是本实用新型基于光信号的阀控电源监视系统的结构示意图；
36.图2是包括2个阀控电源监视系统的结构示意图；
37.图3是电源监视模块的结构示意图。
具体实施方式
38.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
39.下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。本实用新型提供了一种基于光信号的阀控电源监视系统，该系统的结构示意图如图1所示，该系统包括：阀控电源输入模块、电源监视模块、以及阀控制保护模块。
40.电源监视模块包括电源输入单元、信号开入单元、控制监视单元和光电转换输出单元；该电源输入单元与阀控电源输入模块连接，并接收其电源输入信号；该光电转换输出单元与阀控制保护模块连接，以向该阀控制保护模块输出电源监视信号。图2示出了包括a、b两个阀控电源监视系统时的结构示意图，图3示出了其中电源监视模块的结构示意图。以下结合图1、图2以及图3对该系统进行详细介绍。
41.阀控电源输入模块可以包括第一电源输入模块和第二电源输入模块，第一电源输入模块例如为直流电源，第二电源输入模块例如为ups电源。其中每路直流电源又可以包括两个电源模块辅助接点，实现了电源输入双冗余，任何一路直流输入中的单个电源模块故障均不会对电源系统产生任何影响。同时，一路直流输入故障，都不会对另外一路电源输入有任何影响，大大的提升了电源系统的稳定运行能力。每一路直流输入电源模块辅助接点直接接入相对应的电源监视模块。
42.电源监视模块的主要功能就是接收外部输入电信号，然后经由光电转换模块进行转换处理，将电信号转换为可识别的光信号，然后通过光纤传输方式将转换的光信号送至阀控制保护模块，从而达到信号监视的功能。其中，光电转换主要是控制单元和光电转换单元的功能；接收的外部输入信号指的是电源开入信号。电源监视模块包括电源输入单元、信号开入单元、控制监视单元和光电转换输出单元。其中，控制监视单元包括中央处理电路、采样电路、输入电平转换电路和输出电平转换电路；该中央处理电路可以采用 cpld实现，也可以采用其他具有处理控制功能的器件实现。所述采样电路采样隔离转换后的电源输入信号，输出采样电源信号至中央处理电路；所述输入电平转换电路将电源冗余电路冗余后输出的电源输入信号输出至中央处理电路以提供电源供应。所述中央处理电路根据其接收的采样电源信号和电源开入信号，生成电源监视信号，并将其输出至光电转换输出单元。其中，电源输入单元包括电源隔离转换电路和电源冗余电路；电源隔离转换电路将电源输入
信号进行隔离转换后，分别输出至控制监视单元和电源冗余电路。该电源输入单元采用多路冗余输入设计，通过两路电源模块同时供电，在电源监视模块内部每一路电源输入都配置dc/dc电源隔离转换电路，保证每一路供电电源都能独立稳定的工作，电源输入进行隔离后，通过采样电路进行采样然后传送到中央处理电路，以达到对每一路电源进行监视的功能；与此同时，各路电源输入通过二极管进行冗余，然后再给电源监视模块内部的中央处理电路及信号开入单元进行供电。先隔离再冗余的设计方式可以避免阀控柜内的任意开关电源故障导致电源监视装置供电异常；除此之外，电源输入单元还可以增加过流保护电路，防止中央处理电路内部短路影响外部开关电源工作。所述信号开入单元接收电源开入信号，并将该电源开入信号进行光耦隔离后输出至控制监视单元。
43.电源开入信号是屏柜内部电源模块引出的一个24v电位信号，便于对电源模块是否正常运行进行监视。该信号开入单元采用电信号开入电路设计，为满足阀控电源监视系统需求，可以设置7路开入通道。信号开入单元为有源开入，而输入信号为无源节点。可以采用is181gb光耦芯片进行光耦隔离，实现开入信号与输入信号的隔离，每一路开入信号互不干扰，保证控制监视单元对接收到的电源开入信号的精准监视。光电转换输出单元包括光发射电路，将电源监视信号转换为光信号输出至阀控制保护模块。例如可以采用两路双发hfbr-1414ptz光模块，通讯波长820nm,可完美地与阀控制保护模块的通讯接口相匹配。同时为了满足阀控监视系统的功能优化和提升，输出光接口采用兼容设计，2路输出光接口按照发送和收发一体封装进行设计。也可以根据阀控后续的实际需求，选择装配发送或者收发一体的模块。将电源监视模块与阀控制保护模块采用光纤通讯，由于光纤传输具有良好的防电磁干扰能力，可以很大程度上保证了电源监视模块输出信号的稳定性和准确性。此外，光纤的使用替代了原来大量的屏间线缆以及屏内内部线缆，减少了屏柜内部机箱板卡线缆的使用数量，屏柜内部线路更加简洁美观，同时也避免了屏柜间线缆铺设的麻烦，降低了线缆损坏的可能性。
44.电源监视模块输出与阀控制保护模块也可以采用交叉冗余设计。根据本实用新型的另一个实施例，提供了一种直流输电电源控制系统，参考图2，该系统包括至少两个如本实用新型的第一个实施例所述的阀控电源监视系统，对于其中任意一个阀控电源监视系统，其电源监视模块中的光电转换输出单元至少包括第一光电转换输出单元和第二光电转换输出单元；所述第一光电转换输出单元向其所属的阀控电源监视系统的阀控制保护模块输出电源监视信号；所述第二光电转换输出单元向其相邻的阀控电源监视系统的阀控制保护模块输出电源监视信号。在该实施例中，每一个电源监视模块具有2路输出接口，分别接入两套阀控电源监视系统的阀控制保护模块。如此，任意一套阀控电源监视系统都能够同时对两路直流电源输入以及两路ups电源输入进行监视，提升了整个监视系统的稳定性和精确性。
45.综上所述，本实用新型提供了一种基于光信号的阀控电源监视系统以及相应的直流输电电源控制系统，该阀控电源监视系统包括阀控电源输入模块、电源监视模块、以及阀控制保护模块，通过上述模块的相互连接以及模块的内部电路设计，解决了现有技术中存在的防干扰能力不足、电气回路接线冗杂的问题。本实用新型采用电源监视模块，可同时从信号开入单元和电源输入单元对阀控电源进行监视，大幅提升阀控电源监视功能的准确性。本实用新型的电源监视模块采用多路电源先隔离再冗余的方式供电，避免单一电源供
电故障引起整个系统的故障，从而提升了系统的稳定性和安全性。电源监视模块输出接口采用发送和收发一体封装的光电转换输出单元进行设计，可根据实际需求，选择装配发送或者收发一体的模块。通过光纤传输的方式与阀控制保护模块连接，不仅大大提高了电源监视信号的抗干扰能力，保证电源监视功能的稳定运行；同时，还减少了屏柜间的线路连接，降低了布线，接线的困难程度，提高了屏柜内部线路整体美化效果。采用交叉冗余设计，每个屏柜配置两套。分别接收两路直流进线的电源监视信号和交流进线的电源监视信号，然后通过光纤传输输入两套阀控制保护系统，确保电源监视功能的准确性和稳定性。
46.应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。