一种直流输电换流阀晶闸管触发监视系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及直流输电控制技术领域，特别涉及一种直流输电换流阀晶闸管触发监视系统及其控制方法。


背景技术：

2.特高压直流输电工程具有输电容量大、距离远、损耗低等优势，在解决区域能源不均衡，建设坚强智能电网方面发挥了重要作用。作为直流工程的核心设备的换流阀采用晶闸管作为基本元器件，换流阀的阀控直接采用光纤进行通信，每个晶闸管均需要触发和回检两根光纤(即上行通信光纤和下行通信光纤)。一套12脉动换流阀往往由上千个晶闸管组成，因此需要铺设数千根光纤。并且由于光纤不能随意的折弯和裁剪，所以每一根光纤长度都不同，均需要单独定制。因此减少换流阀的光纤用量一直是换流阀设计制造的难题。
3.同时由于每一个晶闸管仅有一根回检光纤，并且光纤无法同电信号一样接入多个监视节点，就造成换流阀阀控设备对晶闸管的监视设备无法做到真正的冗余系统。当此部分出现问题时，必须要将直流停运才能处理，降低了设备的可靠性和可用率，造成很大的经济损失。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的是提供一种直流输电换流阀晶闸管触发监视系统及其控制方法，通过采用光分配器和主备用阀控装置，有效减少换流阀光纤的用量，同时可实现回检光纤和冗余阀控装置完全独立运行，降低设备成本，提高换流阀的可靠性和可用率。
5.为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种直流输电换流阀晶闸管触发监视系统，换流阀分别连接主用阀控装置和备用阀控装置，所述晶闸管触发监视系统包括：第一光分配器和第二光分配器；
6.所述第一光分配器设置于所述晶闸管的触发信号通道，其信号输入端分别与所述主用阀控装置和所述备用阀控装置通过光纤连接，其信号输出端分别与所述晶闸管通过所述光纤连接；
7.所述第二光分配器设置于所述晶闸管的回检信号通道，其信号输入端分别与若干个所述晶闸管通过所述光纤连接，其信号输出端分别与所述主用阀控装置和所述备用阀控装置通过所述光纤连接；
8.所述换流阀分别通过所述第一光分配器和所述第二光分配器与所述主用阀控装置和所述备用阀控装置进行数据交互。
9.进一步地，所述第一光分配器的输入端口数量大于或等于所述主用阀控装置和所述备用阀控装置的数量和，其输出端口数量大于或等于若干个所述晶闸管的数量。
10.进一步地，所述第二光分配器的输入端口数量大于或等于若干个所述晶闸管的数量，其输出端口数量大于或等于所述主用阀控装置和所述备用阀控装置的数量和。
11.进一步地，所述触发信号的数据帧包括：帧头、帧长度、晶闸管地址、晶闸管开通状
态、控制指令、查询指令、备用字、校验字和/或帧尾；和/或
12.所述回检信号的数据帧包含帧头、帧长度、晶闸管地址、晶闸管状态、备用字、校验字和/或帧尾。
13.进一步地，所述触发信号包括：直接触发指令和后备触发指令。
14.进一步地，所述回检信号采用时间编码的复用编码方式。
15.进一步地，所述主用阀控装置或所述备用阀控装置依据所述换流阀内的所述晶闸管数量，按时间顺序依次发送每个所述晶闸管的控制指令和/或查询指令。
16.进一步地，所述直流输电换流阀晶闸管触发监视系统还包括：第一备用光纤和/或第二备用光纤；
17.所述第一备用光纤分别与所述主用阀控装置和所述第一光分配器连接；
18.所述第二备用光纤分别与所述备用阀控装置和所述第二光分配器连接。
19.相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种直流输电换流阀晶闸管触发监视系统控制方法，包括如下步骤：
20.通过主用阀控装置或备用阀控装置向晶闸管发送长脉冲信号，所述长脉冲信号的长度大于触发信号的通信周期；
21.控制所述晶闸管的触发控制单元对所述长脉冲信号进行滤波；
22.依据滤波后的所述长脉冲信号，通过所述触发控制单元导通所述晶闸管。
23.进一步地，所述通过所述触发控制单元导通所述晶闸管之后，还包括如下步骤：
24.对所述晶闸管进行实时检测；
25.当所述晶闸管承受正向电压，则启动后备触发指令，发送晶闸管门极脉冲信号导通所述晶闸管。
26.本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
27.通过采用光分配器和主备用阀控装置，有效减少换流阀光纤的用量，同时可实现回检光纤和冗余阀控装置完全独立运行，降低设备成本，提高换流阀的可靠性和可用率。
附图说明
28.图1是本发明实施例提供的直流输电换流阀晶闸管触发监视系统结构示意图；
29.图2是本发明实施例提供的触发信号及回检信号脉冲复用通信方式示意图；
30.图3是本发明实施例提供的触发信号的帧编码方式示意图；
31.图4是本发明实施例提供的回检信号的帧编码方式示意图；
32.图5是本发明实施例提供的直流输电换流阀晶闸管触发监视系统控制方法流程图。
具体实施方式
33.为使本发明的目的、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，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。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发明的概念。
34.图1是本发明实施例提供的直流输电换流阀晶闸管触发监视系统结构示意图。
35.请参照图1，本发明实施例的第一方面提供了一种直流输电换流阀晶闸管触发监视系统，换流阀分别连接主用阀控装置和备用阀控装置，晶闸管触发监视系统包括：第一光分配器和第二光分配器；第一光分配器设置于晶闸管的触发信号通道，其信号输入端分别与主用阀控装置和备用阀控装置通过光纤连接，其信号输出端分别与晶闸管通过光纤连接；第二光分配器设置于晶闸管的回检信号通道，其信号输入端分别与若干个晶闸管通过光纤连接，其信号输出端分别与主用阀控装置和备用阀控装置通过光纤连接；换流阀分别通过第一光分配器和第二光分配器与主用阀控装置和备用阀控装置进行数据交互。
36.阀控设备由两部分组成，即互为冗余的主用阀控装置和备用阀控装置，两套装置完全一致且相互独立，并且根据工程需求，每套阀控装置可灵活配置触发监视晶闸管组件的数量。阀控装置与换流阀之间采用光纤连接，每套阀控系统与每个换流阀组件之间铺设两根光纤(不含备用光纤)，其中一根为用于传输阀控至阀组件的晶闸管控制命令的触发光纤，另一根是用于传输阀组件至阀控的晶闸管状态信号的回检光纤。
37.上述直流输电换流阀晶闸管触发监视系统通过采用光分配器和主备用阀控装置，有效减少换流阀光纤的用量，同时可实现回检光纤和冗余阀控装置完全独立运行，降低设备成本，提高换流阀的可靠性和可用率。
38.具体的，第一光分配器的输入端口数量大于或等于主用阀控装置和备用阀控装置的数量和，其输出端口数量大于或等于若干个晶闸管的数量。
39.触发信号通道采用m*n的第一光分配器，并将光分配器安装在换流阀组件内部。互为冗余的两套阀控设备各有一根触发光纤接入光分配器。触发信号经过光分配器后被均匀的分为n路，接入相应阀组件内的各个晶闸管触发监视单元，保证了触发的一致性。
40.具体的，第二光分配器的输入端口数量大于或等于若干个晶闸管的数量，其输出端口数量大于或等于主用阀控装置和备用阀控装置的数量和。
41.回检信号通道采用了n*m的第二光分配器，光分配器安装在换流阀组件内部，回检信号采用复用编码的光纤总线技术，每个阀组件内的若干个晶闸管通过同一束光纤，按照不同规则进行编码。
42.晶闸管收到控制和查询命令后进行解码，若解码后的地址信息与该晶闸管的地址信息一致，则发送该晶闸管的状态信息，若不一致，则继续等待。
43.图2是本发明实施例提供的触发信号及回检信号脉冲复用通信方式示意图。
44.图3是本发明实施例提供的触发信号的帧编码方式示意图。
45.图4是本发明实施例提供的回检信号的帧编码方式示意图。
46.进一步地，请参照图2、图3和图4，触发信号的数据帧包括：帧头、帧长度、晶闸管地址、晶闸管开通状态、控制指令、查询指令、备用字、校验字和/或帧尾。阀控至晶闸管的触发信号采用编码方式，数据帧包含帧头、帧长度、晶闸管地址、晶闸管开通状态、控制指令、查询指令、备用字、校验字和帧尾等。在晶闸管控制单元接收到编码信号后进行接线，其中“查询指令”根据晶闸管地址响应，而“晶闸管开通状态”不受晶闸管地址控制，只要一个通信周期有效，则全部晶闸管均响应。
47.和/或，
48.回检信号采用采用时间编码的复用编码方式，其数据帧包含帧头、帧长度、晶闸管地址、晶闸管状态、备用字、校验字和/或帧尾。
49.进一步地，触发信号包括：直接触发指令和后备触发指令。
50.进一步地，主用阀控装置或备用阀控装置依据换流阀内的晶闸管数量，按时间顺序依次发送每个晶闸管的控制指令和/或查询指令。
51.进一步地，直流输电换流阀晶闸管触发监视系统还包括：第一备用光纤和/或第二备用光纤；第一备用光纤分别与主用阀控装置和第一光分配器连接；第二备用光纤分别与备用阀控装置和第二光分配器连接。
52.图5是本发明实施例提供的直流输电换流阀晶闸管触发监视系统控制方法流程图。
53.相应地，请参照图5，本发明实施例的第二方面提供了一种直流输电换流阀晶闸管触发监视系统控制方法，包括如下步骤：
54.s100，通过主用阀控装置或备用阀控装置向晶闸管发送长脉冲信号，长脉冲信号的长度大于触发信号的通信周期。
55.s200，控制晶闸管的触发控制单元对长脉冲信号进行滤波。
56.s300，依据滤波后的长脉冲信号，通过触发控制单元导通晶闸管。
57.进一步地，通过触发控制单元导通晶闸管之后，还包括如下步骤：
58.s310，对晶闸管进行实时检测。
59.s320，当晶闸管承受正向电压，则启动后备触发指令，发送晶闸管门极脉冲信号导通晶闸管。
60.为保证晶闸管的触发一致性，晶闸管的触发信号采取直接触发和后备触发两种触发方式。在阀控设备需要触发晶闸管的时候，首先发送一个长10us的长脉冲信号(脉冲长度应大于阀控至晶闸管的触发信号的通信周期)，晶闸管的触发控制单元在接收到长脉冲信号并进行滤波后，直接产生晶闸管门极脉冲导通晶闸管。在阀控装置发送长脉冲后，阀控设备发送至晶闸管的触发编码信号中的“开通状态”指令将持续为有效，直至整个晶闸管导通周期结束。在此期间若晶闸管控制单元监视到晶闸管承受正向电压，则启动后备触发，发送晶闸管门极脉冲导通晶闸管。
61.本发明实施例旨在保护一种直流输电换流阀晶闸管触发监视系统，换流阀分别连接主用阀控装置和备用阀控装置，晶闸管触发监视系统包括：第一光分配器和第二光分配器；第一光分配器设置于晶闸管的触发信号通道，其信号输入端分别与主用阀控装置和备用阀控装置通过光纤连接，其信号输出端分别与晶闸管通过光纤连接；第二光分配器设置于晶闸管的回检信号通道，其信号输入端分别与若干个晶闸管通过光纤连接，其信号输出端分别与主用阀控装置和备用阀控装置通过光纤连接；换流阀分别通过第一光分配器和第二光分配器与主用阀控装置和备用阀控装置进行数据交互。上述技术方案具备如下效果：
62.通过采用光分配器和主备用阀控装置，有效减少换流阀光纤的用量，同时可实现回检光纤和冗余阀控装置完全独立运行，降低设备成本，提高换流阀的可靠性和可用率。
63.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明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。