一种用于柔性交流输电的换流阀级控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型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】
[0002]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10，并且1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。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术的不足，本实用新型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。
[0004]本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的:
[0005]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；
[0006]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；
[0007]所述换流阀级控制装置采用基于双EtherCAT和双HDLC相结合的冗余通信总线，装置内部采用双EtherCAT主站模块和双换流阀汇总主控模块；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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。
[0011]优选的，所述换流阀级控制装置可连接65535个从站，采用多点对多点的全双工通信。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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、1模块、EtherCAT从站接口模块；
[0016]所述上位机接口模块连接上位机，CPLD控制模块与1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。
[0017]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、1模块、光入光出接口模块和EtherCAT从站接口模块；
[0018]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；
[0019]所述1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。
[0020]优选的，所述换流阀接口模块包括FPGA控制模块、EtherCAT从站接口模块A、EtherCAT从站接口模块B和8个光纤接口模块；
[0021]所述光纤接口模块为换流阀子模块之间的通信接口，I个光纤接口模块对应一个换流阀子模块的检测通道和控制通道，每个换流阀接口模块上有8个光纤接口模块，可同时与8个换流阀子模块进行串行通信；
[0022]所述EtherCAT从站接口模块A与EtherCAT总线A的接口连接，EtherCAT从站接口模块B与EtherCAT总线B的接口连接。
[0023]与现有技术比，本实用新型的有益效果为:
[0024]本实用新型装置采用模块化的设计，不同的功能用不同的模块来实现，可以根据实际工程的需要选取适当数量的模块进行组合，有较强的灵活性。
[0025]本实用新型装置内部采用基于EtherCAT的实时总线通信技术，EtherCAT是一种实时工业以太网总线，此种总线通讯速率高，最高可达1000Mbps，满足了柔性交流输电的换流阀通信数据量大及实时性的要求。
[0026]本实用新型装置内部采用基于EtherCAT的实时总线通信技术，最多可以连接65535个从站，并且各从站间可以实现同步，可以实现多点对多点的全双工通信，很容易实现机箱之间的级联及信号同步，EtherCAT的实时总线自带同步功能，每个从站无需额外增加同步信号，简化了系统设计，增加了系统可靠性。
[0027]本实用新型装置采用冗余设计，采用了基于双EtherCAT和双HDLC相结合的冗余通信总线，装置内部采用双EtherCAT主站模块和双换流阀汇总主控模块，构成由A系统、B系统组成的冗余控制系统，在其中一个系统出现故障后，另一个系统正常工作仍可以维持系统正常运行，有效的提高了换流阀级控制系统的可靠性，保证了柔性交流输电换流阀的稳定运行，装置的冗余设计确保系统不会因为任一控制系统的单重故障而发生停运，也不会因为单重故障而失去对换流阀的监视。
[0028]本实用新型装置与主控制保护系统之间采用基于光纤通信，光纤不易受电磁干扰，可靠性高。其中控制光纤采用HDLC协议，满足了控制实时性的要求，监控光纤采用以太网协议，可以实现点对点的通信，通信速率高，满足了监控数据量大的要求。
[0029]本实用新型装置与换流阀子模块之间采用基于光纤的串行通信，共两根光纤，一发一收，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、晶闸管阀状态。采用基于光纤通信，光纤不易受电磁干扰，可靠性尚O
[0030]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，可以实现点对点的通信，实时性好，误码率低，采用串行通信提高了通信信道的利用率，减少了装置与子模块之间的光纤数量。
【附图说明】
[0031]图1为本实用新型提供的一种用于柔性交流输电的换流阀级控制装置结构图。
[0032]图2为本实用新型提供的EtherCAT主站模块结构示意图。
[0033]图3为本实用新型提供的换流阀汇总主控模块结构示意图。
[0034]图4为本实用新型提供的换流阀接口模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0036]本实用新型提供了一种用于柔性交流输电的换流阀级控制装置，该装置是连接主控制保护系统与换流阀的中间环节，主要负责将主控制保护系统的控制保护信息处理后分发给各换流阀子模块，并且将各换流阀子模块的数据汇总处理后，回报给主控制保护系统，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。
[0037]如图1所示，本实用新型一种用于柔性交流输电的换流阀级控制装置，该装置由以下模块组成:I个EtherCAT主站模块A、I个EtherCAT主站模块B、I个换流阀汇总主控模块A、I个换流阀汇总主控模块B、η个换流阀接口模块(η兰I)、I个EtherCAT总线Α、I个 EtherCAT 总线 B。
[0038]EtherCAT总线A用于连接EtherCAT主站模块Α、换流阀汇总主控模块A及η个换流阀接口模块。换流阀汇总主控模块A通过EtherCAT总线A与η个换流阀接口模块进行数据交换。EtherCAT主站模块A用于配置管理换流阀汇总主控模块A与η个换流阀接口模块之间的通讯数据报文。
[0039]EtherCAT总线B用于连接EtherCAT主站模块B、换流阀汇总主控模块B及η个换流阀接口模块。换流阀汇总主控模块B通过EtherCAT总线B与η个换流阀接口模块进行数据交换。EtherCAT主站模块B用于配置管理换流阀汇总主控模块B与η个换流阀接口模块之间的通讯数据报文。
[0040]每个换流阀接口模块与EtherCAT总线A、EtherCAT总线B均有连接，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，并且将子模块的状态信息同时通过EtherCAT总线A传送给换流阀汇总主控模块A，通过EtherCAT总