适用于模块化多电平换流器控制系统的级联型通信架构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及换流器控制系统的通信领域，尤其涉及适用于模块化多电平换流器控制系统的级联型通信架构。
【背景技术】
[0002]高压柔性直流输电系统尤其适用于长距离输电、风电并网、海底输电等应用场合，相比交流输电和传统的直流输电，有其独特的优势。基于模块化多电平换流器的高压柔性直流输电系统中，换流阀由很多个子模块(SM)级联构成，一个桥臂级联的子模块数量就可达数百，三相六个桥臂的子模块数量可达数千，电压等级越高，子模块数量越多。每一个子模块都有一个子模块控制保护单元(SMC)进行控制和监测，众多的子模块都要和换流器控制系统进行通讯，建立一种合适的通信架构，有助于减少控制系统的复杂度，降低硬件、软件开发成本，提高系统运行的可靠性。
[0003]目前的控制方式是，一台换流器控制装置设计若干个光纤通讯接口，每一个光纤通讯接口连接一个子模块，一个桥臂的众多子模块全部由一个换流器控制装置独立控制。但是当一个桥臂级联的子模块数量超过一台控制装置所能控制的最大数量时，就需要通过更复杂的扩展方式来实现众多子模块的控制。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:提供适用于模块化多电平换流器控制系统的级联型通信架构，本适用于模块化多电平换流器控制系统的级联型通信架构，用最简洁、可靠的方式解决子模块数量超过一台换流器控制装置最大控制数量时带来的扩展问题。
[0005]为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为:适用于模块化多电平换流器控制系统的级联型通信架构，多电平换流阀的一个桥臂由N个子模块级联构成；其特征在于:还包括换流器控制装置；一个换流器控制装置所能控制的子模块最大数量为Q，Q>N ;多电平换流阀的一个桥臂的N个级联的子模块按顺序为M个分段；所述换流器控制装置为M个；一个换流器控制装置用于连接并控制一个分段的子模块;M个换流器控制装置还用于将同一桥臂的M个分段级联；所述级联方式为:相邻的两个换流器控制装置通过光纤通讯或电通讯的方式级联。
[0006]进一步的，每一个换流器控制装置都有至少I对用于和相邻的换流器控制装置互联的收接口 Rl和收接口 R2，以及至少I对用于和相邻的换流器控制装置互联的收接口 Tl和发接口 T2 ;第I个换流器控制装置的发接口 T2和收接口 R2分别接第2个换流器控制装置的收接口 Rl和发接口 Tl，第2个换流器控制装置的发接口 T2和收接口 R2分别接第3个换流器控制装置的收接口 Rl和发接口 Tl，依次类推，第M-1个换流器控制装置的发接口 T2和收接口 R2分别接第M个换流器控制装置的收接口 Rl和发接口 Tl。
[0007]本适用于模块化多电平换流器控制系统的级联型通信架构中多电平换流阀的同一桥臂的众多子模块由一个或多个换流器控制装置协调控制，一个或多个换流器控制装置之间通过光纤通讯或电通讯的通讯方式级联，实现故障模块数目、紧急故障状态等信息共享，通过协调控制策略，实现同一桥臂子模块投入、退出数量和闭锁状态的协调控制。一个桥臂级联的子模块数量多于一个换流器控制装置的最大控制数量时，通过所述的换流器控制装置级联的方式实现一个桥臂众多子模块的协调控制。所述的同一桥臂由一个或多个换流器控制装置协调控制时，每一个换流器控制装置控制的子模块数量可以相同或不同。所述的换流器控制装置之间的通讯方式为光纤通讯或者电通讯，用于传输故障模块数目、紧急故障状态等信息。所述的协调控制策略中，同一桥臂的多个换流器控制装置之间可以相对独立控制，可以通过级联通讯共享故障模块数目、紧急故障状态等信息共享，实现同一桥臂的快速紧急闭锁。
[0008]本发明的有益效果:本发明提供了一种具有实用性的适用于模块化多电平换流器控制系统的级联型通信架构，可以用最简洁、可靠的方式解决子模块数量较多时带来的扩展问题，降低系统硬件、软件设计复杂度，降低了设计和实施成本，为高压柔性直流输电系统提供了切实可行的解决方案。
【附图说明】
[0009]图1为本发明实施例级联型通信架构的原理框图；
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步详细说明。
[0011]图1为本发明实施例通信架构的原理框图，
[0012]实施例1
[0013]参见图1，本适用于模块化多电平换流器控制系统的级联型通信架构，多电平换流阀的一个桥臂由N个子模块级联构成；还包括换流器控制装置；一个换流器控制装置所能控制的子模块最大数量为Q，Q>N ;多电平换流阀的一个桥臂的N个级联的子模块按顺序为M个分段；所述换流器控制装置为M个；一个换流器控制装置用于连接并控制一个分段的子模块;M个换流器控制装置还用于将同一桥臂的M个分段级联；所述级联方式为:相邻的两个换流器控制装置通过光纤通讯或电通讯的方式级联。每一个换流器控制装置都有至少I对用于和相邻的换流器控制装置互联的收接口 Rl和收接口 R2，以及至少I对用于和相邻的换流器控制装置互联的收接口 Tl和发接口 T2 ;第I个换流器控制装置的发接口 T2和收接口 R2分别接第2个换流器控制装置的收接口 Rl和发接口 Tl，第2个换流器控制装置的发接口 T2和收接口 R2分别接第3个换流器控制装置的收接口 Rl和发接口 Tl，依次类推，第M-1个换流器控制装置的发接口 T2和收接口 R2分别接第M个换流器控制装置的收接口 Rl和发接口 Tl。
[0014]假设多电平换流阀的一个桥臂由N个子模块级联构成，一个换流器控制装置所能控制的子模块最大数量为Q，Q〈 = N或Q>N，此时使用本发明所述的适用于模块化多电平换流器控制系统的级联型通信架构进行系统扩展。
[0015]Q〈 = N时，则一个桥臂使用一个换流器控制装置控制，不需级联。
[0016]Q>N时，则需使用本发明所属的通信架构进行系统扩展，若同一桥臂使用M个换流器控制装置级联，则将同一桥臂N个级联的子模块按顺序为M个分段，每一分段分别有nl、n2、…、nM个子模块，使nl+n2+…+nM = N，nl、n2、…、nM为任意数。
[0017]同一桥臂的M个换流器控制装置通过光纤通讯或电通讯的方式连接，如图1所示，每一个换流器控制装置都有2对及以上收发用于和相邻的换流器控制装置互联，第I个换流器控制装置的T2、R2分别接第2个换流器控制装置的R1、Tl，第2个换流器控制装置的T2、R2分别接第3个换流器控制装置的R1、Tl，依次，第M-1个换流器控制装置的T2、R2分别接第M个换流器控制装置的R1、Tl。
[0018]正常运行时M个换流器控制装置根据各自收到的命令和控制策略相对独立的控制M个分段运行，当换流阀、子模块或者换流器控制装置自身发生紧急故障时，通过光纤通讯或电通讯立即通知紧邻的换流器控制装置，紧邻的换流器控制装置接收到故障信息后立即透明转发，同一桥臂级联的多个换流器控制装置可以在最短的时间内接收到故障模块数、紧急故障状态等信息，根据设定的策略，则可以实现同一桥臂的紧急闭锁。
【主权项】
1.一种适用于模块化多电平换流器控制系统的级联型通信架构，多电平换流阀的一个桥臂由N个子模块级联构成；其特征在于:还包括换流器控制装置；一个换流器控制装置所能控制的子模块最大数量为Q，Q>N ; 多电平换流阀的一个桥臂的N个级联的子模块按顺序为M个分段；所述换流器控制装置为M个；一个换流器控制装置用于连接并控制一个分段的子模块； M个换流器控制装置还用于将同一桥臂的M个分段级联；所述级联方式为:相邻的两个换流器控制装置通过光纤通讯或电通讯的方式级联。2.如权利要求1所述的适用于模块化多电平换流器控制系统的级联型通信架构，其特征在于:每一个换流器控制装置都有至少I对用于和相邻的换流器控制装置互联的收接口Rl和收接口 R2，以及至少I对用于和相邻的换流器控制装置互联的收接口 Tl和发接口 T2 ; 第I个换流器控制装置的发接口 T2和收接口 R2分别接第2个换流器控制装置的收接口 Rl和发接口 Tl，第2个换流器控制装置的发接口 T2和收接口 R2分别接第3个换流器控制装置的收接口 Rl和发接口 Tl，依次类推，第M-1个换流器控制装置的发接口 T2和收接口R2分别接第M个换流器控制装置的收接口 Rl和发接口 Tl。
【专利摘要】本发明公开了一种适用于模块化多电平换流器控制系统的级联型通信架构,一个换流器控制装置所能控制的子模块最大数量为Q，Q>N；多电平换流阀的一个桥臂的N个级联的子模块按顺序为M个分段；所述换流器控制装置为M个；一个换流器控制装置用于连接并控制一个分段的子模块；M个换流器控制装置还用于将同一桥臂的M个分段级联；所述级联方式为：相邻的两个换流器控制装置通过光纤通讯或电通讯的方式级联。本发明通过一个或多个换流器控制装置协调控制单个桥臂，通过换流器控制装置之间的级联，故障模块数目、紧急故障状态等信息在多个控制装置之间共享，实现单个桥臂众多子模块的协调控制，方便系统的扩展，减少系统软硬件设计的复杂度。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN105204482
【申请号】CN201510733456
【发明人】冯亚东, 李乐乐, 陈勇, 汪涛, 陈永奎, 张茂强
【申请人】南京南瑞继保电气有限公司, 南京南瑞继保工程技术有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月31日