[发明专利]一种用于柔性直流输电换流阀的冗余环网通信系统及方法

说明书

一种用于柔性直流输电换流阀的冗余环网通信系统及方法，通信系统包括阀级控制器以及若干个功率模块环网阵列，每个功率模块环网阵列由若干个功率模块组成，阀级控制器包括VBC‑A和VBC‑B两个控制系统；每个功率模块环网阵列为独立的环网通信子系统，分别与控制系统VBC‑A和VBC‑B连接；功率模块环网阵列的功率模块之间通过光纤进行通信连接；功率模块环网阵列内部由两个首环和若干个子环组成，首环为功率模块环网阵列两端连接两个控制系统的功率模块组合，子环为首环之间连接的功率模块组合；每个功率模块中都设有一个PMC板，功率模块间通过PMC板的光纤收发器进行通信。本发明能降低光纤使用成本，增加换流阀系统的可靠性。

技术领域

本发明属于直流输电领域，为一种用于柔性直流输电换流阀的冗余环网通信系统及方法。

背景技术

柔性直流输电系统的组成与传统的高压直流输电系统结构基本相同，二者最主要的区别在于换流器所使用的电力电子器件类型和换流器的控制技术。MMC-HVDC采用全控型电力电子器件IGBT组成电压源换流器，IGBT和与之反并联的续流二极管组成基本的开关单元，根据电压和功率等级的不同要求，由这些基本开关单元组成多电平的拓扑结构。

目前MMC-HVDC的阀级控制器VBC和换流阀功率模块SM之前多采用点对点的通信控制，每个子模块和阀控通过一对光纤进行通信连接。MMC-HVDC工程应用中换流阀由几百甚至上千个功率模块组成，由于换流阀和阀级控制器的安装位置距离较远，每个功率模块都需要长达200m以上的一对光纤来实现与阀控的通信。随着柔直工程电压等级的提高，未来所需功率模块的数量也会增加，阀控和子模块采用传统的点对点通信，不但数量庞大的长光纤成本较高，换流阀现场安装和维护的成本也极高。并且在传统的点对点通信中，一旦通信光纤出现故障，必然会造成功率模块的旁路切出，降低了换流阀系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中点对点通信控制存在的问题，提供一种用于柔性直流输电换流阀的冗余环网通信系统及方法，降低光纤使用成本，增加换流阀系统的可靠性。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种用于柔性直流输电换流阀的冗余环网通信系统，包括阀级控制器以及若干个功率模块环网阵列，每个功率模块环网阵列由若干个功率模块组成，所述的阀级控制器包括VBC-A和VBC-B两个控制系统；每个功率模块环网阵列为独立的环网通信子系统，分别与控制系统VBC-A和VBC-B连接；功率模块环网阵列的功率模块之间通过光纤进行通信连接；功率模块环网阵列内部由两个首环和若干个子环组成，首环为功率模块环网阵列两端连接控制系统VBC-A和VBC-B的功率模块组合，子环为首环之间连接的功率模块组合；每个功率模块中都设有一个PMC板，功率模块间通过PMC板的光纤收发器进行通信。

作为本发明的一种优选方案，所述若干个功率模块环网阵列的功率模块数量相同。

作为本发明的一种优选方案，所述的控制系统VBC-A为主系统，控制系统VBC-B为热备用系统。

作为本发明的一种优选方案，所述若干个功率模块环网阵列的功率模块数量均为偶数。

作为本发明的一种优选方案，同一个功率模块环网阵列当中，首环和首环、首环和子环、子环和子环的功率模块数量相同或不同，根据工程实际需求进行组合设计。

作为本发明的一种优选方案，所述的首环中部分功率模块通过多对光纤和所有的子环中某个或多个功率模块进行通信连接。

作为本发明的一种优选方案，每个PMC板上有4组光纤收发器，每个PMC板至少使用3组，至多使用4组。

本发明还提供一种基于所述用于柔性直流输电换流阀的冗余环网通信系统的通信方法，包括以下步骤：