大容量MMC柔性直流输电阀基控制器硬件复归系统

摘要

本发明提供了一种大容量MMC柔性直流输电阀基控制器硬件复归系统，包括：VBC机箱单元及向其发送复归信号的A、B系统硬件复归机箱。本发明所提供的复归系统，基于硬件复归机箱的单独设计，根据故障状态生成硬件复归信号，通过高实时性的数字电路分配足够数量的信号，通过高速光纤传递给VBC机箱的核心板，通过复归核心板实现整个机箱的硬件复归；所有机箱的硬件复归状态通过光纤上传至上级阀基检测单元，判断机箱的硬件复归效果：如果机箱硬件复归不完全，需要进行二次复归；复归结果再上传至上级人机交换界面予以显示。

说明书

技术领域

本发明属于柔性直流输电领域，具体涉及一种大容量MMC柔性直流输电阀 基控制器硬件复归系统。

背景技术

对于模块数量极大的MMC柔性直流输电换流阀，受阀基控制器机箱体积所 限，需要将一个桥臂的换流阀子模块实行分层分段控制，使得该控制等级的控 制器机箱数量增多；同时，考虑控制器的冗余设计，大容量MMC柔性直流输电 换流阀阀基控制器数量比正常工作的机箱数量多。但控制保护原则要求，在必 要时刻，所有阀基控制器机箱需要实现同时复归；为了保证系统的可靠性，阀 基控制器的硬件复归成为必要选择。

MMC柔性直流输电阀基控制器作为柔性直流输电的核心、关键设备，保证 其安全可靠稳定的运行，在故障情况下实现及时、可靠硬件复归，不仅是系统 对装置的要求，更是保护装置自身的要求，其硬件复归方法的可行性与可靠性 至关重要。但国内外目前未发现针对MMC柔性直流输电阀基控制器的硬件复归 方法，尤其是针对大容量MMC柔性直流输电的阀基控制器硬件复归方法。

发明内容

为弥补上述技术空白，本发明提供了一种大容量MMC柔性直流输电阀基 控制器硬件复归系统，基于硬件复归机箱的单独设计，根据故障状态生成硬件 复归信号，通过高实时性的数字电路分配，得到足够数量的复归信号，通过高 速光纤传递给VBC机箱的核心板，通过复归核心板实现整个机箱的硬件复归； 同时，所有机箱的硬件复归状态通过光纤上传至上级阀基检测单元，判断机箱 的硬件复归效果：如果机箱硬件复归不完全，需要进行二次复归；复归结果再 上传至上级人机交换界面予以显示。

为实现上述目的，本发明提供一种用于大容量MMC柔性直流输电换流器的 阀基控制器硬件复归系统，其改进之处在于，所述系统包括：VBC机箱单元、分 别向其发送复归信号的A系统硬件复归机箱和B系统硬件复归机箱。

本发明提供的优选技术方案中，所述VBC机箱单元，包括：接收A系统硬 件复归机箱复归信号的A系统，和接收B系统硬件复归机箱复归信号的B系统。

本发明提供的第二优选技术方案中，所述A系统和所述B系统通过光缆接 收复归信号。

本发明提供的第三优选技术方案中，所述A系统硬件复归机箱和B系统硬 件复归机箱分别包括：电源板卡、故障判断板卡、复归信号生成板卡和各个复 归信号分配板卡；所述电源板卡，为所述故障判断板卡、所述复归信号生成板 卡和所述复归信号分配板卡供电；所述故障判断板卡控制所述复归信号生成板 卡生成复归信号；所述复归信号生成板卡分别与各个复归信号分配板卡连接。

本发明提供的第四优选技术方案中，所述故障判断板卡，包括：信号接收 调理电路、硬件复归判断电路、复归信号生成电路和判断结果生成电路；所述 硬件复归判断电路，从所述信号接收调理电路接收阀基控制器的故障状态信息 和控制指令，判断是否需要进行阀基控制器全部机箱的硬件复归：如果需要进 行硬件复归，则通过所述复归信号生成电路生成复归指令送至所述复归信号生 成板卡，同时将此判断结果通过所述判断结果生成电路上传；否则直接通过所 述判断结果生成电路将判断结果上传。

本发明提供的第五优选技术方案中，所述复归信号生成板卡，采用型号为 LFXP2-8E-5TN144I的FPGA电路，接受故障判断板卡的复归信号生成指令，生成 硬件复归信号的母信号，然后将复归信号传至所述复归信号分配板卡。

本发明提供的第六优选技术方案中，复归信号的母信号，为多个脉冲信号。

本发明提供的第七优选技术方案中，各个复归信号分配板卡，采用型号为 LFXP2-8E-5TN144I的FPGA电路，接受复归信号生成板卡的复归信号，将复归信 号分配为足够数量的复归信号簇，通过光纤输送到所述VBC机箱单元。

与现有技术比，本发明提供的一种大容量MMC柔性直流输电阀基控制器硬 件复归系统，满足电力系统对柔性直流输电换流阀阀基控制器硬件复归的需要， 输出复归信号数量庞大，信号相互间时间差微小，尤其适用于大容量MMC柔性 直流输电系统；而且，机箱模块化设计，板卡级功能单元，维护与检修方便， 可移植性好；同时，冗余化设计，能良好保证全部VBC机箱的硬件复归；再者， 机箱复归结果上传至上级阀基检测单元，使得整个控制保护系统间逻辑关系清 晰，易于整个控制保护系统的设计与联系。

附图说明

图1为大容量MMC柔性直流输电阀基控制器硬件复归系统的结构示意图。

图2为故障判断板卡功能结构示意图。

图3为复归信号生产板卡功能结构示意图。

图4为复归信号分配板卡功能结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，适用于大容量MMC柔性直流输电换流器的阀基控制器硬件复 归系统，包括：VBC机箱单元、分别向其发送复归信号的A系统硬件复归机箱 和B系统硬件复归机箱。

所述VBC机箱单元，包括：接收A系统硬件复归机箱复归信号的A系统， 和接收B系统硬件复归机箱复归信号的B系统。

所述A系统和所述B系统通过光缆接收复归信号。

所述A系统硬件复归机箱和B系统硬件复归机箱分别包括：电源板卡、故 障判断板卡、复归信号生成板卡和各个复归信号分配板卡(请说明板卡型号。)； 所述电源板卡为所述故障判断板卡、所述复归信号生成板卡和所述复归信号分 配板卡供电；所述故障判断板卡控制所述复归信号生成板卡生成复归信号；所 述复归信号生成板卡分别与各个复归信号分配板卡连接。

所述故障判断板卡，根据阀基控制器的故障状态、以及控制指令，判断是 否需要进行阀基控制器全部机箱的硬件复归：如果需要进行硬件复归，则生成 复归指令送至复归信号生成板卡，同时将此状态上传；否则直接将判断结果上 传。

所述复归信号生成板卡，接受故障判断板卡的复归信号生成指令，生成硬 件复归信号的母信号，然后将复归信号传至所述复归信号分配板卡。

复归信号的母信号，为多个脉冲信号。

各个复归信号分配板卡接受复归信号生成板卡的复归信号，将复归信号分 配为足够数量的复归信号簇，通过光纤输送到所述VBC机箱单元。

通过以下实施例对用于大容量MMC柔性直流输电换流器的阀基控制器硬 件复归系统做进一步描述。

如图1所示，适用于大容量MMC柔性直流输电换流器的阀基控制器硬件复 归系统基于硬件复归机箱的单独设计，根据故障状态生成硬件复归信号，通过 高实时性的数字电路分配更足够数量的信号，通过高速光纤传递给VBC机箱的 核心板，通过复归核心板实现整个机箱的硬件复归。所有机箱的硬件复归状态 通过光纤上传至上级阀基检测单元，判断机箱的硬件复归效果：如果机箱硬件 复归不完全，需要进行二次复归。复归结果再上传至上级人机交换界面予以显 示。

复归机箱的构成主要包括以下几个环节(详见技术附图)：

故障判断板卡

如图2所示，根据柔性直流换流阀及阀基控制器的故障状态，以及上级控 制保护系统的控制指令，判断是否需要进行阀基控制器全部机箱的硬件复归： 如果需要进行硬件复归，则生成复归指令送至复归信号生成板卡，同时将此状 态上传到上级阀基检测单元；如果不需进行硬件复归，则单纯将判断结果上传 到上级阀基检测单元。

复归信号生成板卡

如图3所示，该板卡接受前级故障判断板卡的复归信号生成指令，通过板 卡上由Lattice公司的LFXP2-8E-5TN144I型FPGA构成的高精度数字电路，生成多 个足够时间长度、具备一定编码规则的脉冲信号，作为全部VBC机箱硬件复归 信号的母信号；然后将该信号传至后级复归信号分配板卡。

复归信号分配板卡

如图4所示，该板卡接受前级复归信号生成板卡的复归信号，通过由Lattice 公司的LFXP2-8E-5TN144I型FPGA构成的高可靠性、高时效性数字电路，将复归 信号分配为足够数量的复归信号簇，通过光纤输送到每个VBC机箱核心板的硬 件复归端口；在分配过程中，保证所有复归信号间的时间差足够小，最终保证 全部机箱近乎同时实现硬件复归。

机箱冗余设计

由于VBC机箱实行冗余设计，故复归机箱也进行冗余方面的考虑：设计A、 B两个系统的硬件复归机箱，分别产生复归信号传送到VBC机箱的A、B系统； 两个硬件复归系统之间也具备相互通讯，从而保证VBC机箱硬件复归的可靠性。

需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方 案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发 明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修 改均在申请待批的保护范围内。