[發明專利]適用于超多節點MMC柔性直流試驗平臺的小型控制器

有效

• 申請號: 201210533294.5
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103064322A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 賀之淵;楊兵建;楊岳峰;謝敏華;王韌秋
• 申請（專利權）人: 國網智能電網研究院;中電普瑞電力工程有限公司;遼寧省電力有限公司大連供電公司;國家電網公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電力系統領域，具體涉及一種適用于超多節點MMC柔性直流試驗平臺的小型控制器。

背景技術

為模擬千兆瓦級模塊化多電平(Modular?Multilevel?Converter，MMC)拓撲柔性直流輸電系統，設計了超多節點MMC拓撲柔性直流輸電動模實驗平臺。實驗平臺的子模塊數達2000多個，用于完成控制保護功能的小型控制器需要采集的數字量和模擬量數目繁多，進行邏輯運算量巨大，需要設計先進的小型控制器。

柔性直流輸電是基于全控型器件IGBT的第二代直流輸電技術，可實現對有功功率和無功功率的獨立控制，無需配置無功補償裝置。多電平臺階輸出電壓波形諧波下，波形質量好，因而無需額外配置濾波器。由于IGBT通過門極控制換相，對電網側電壓無要求，因此可以向無源網絡供電。柔性直流輸電動模實驗平臺，可在工程投運之前，對柔性直流輸電系統的控制保護功能進行測試，對控制保護設備的性能進行測試。柔性直流輸電動模實驗平臺的小型控制器需要完成對工程中全部控制保護設備的模擬。

和常規直流輸電系統相比，柔性直流輸電系統控制周期短，對控制保護系統的實時性要求高，因此，實驗平臺小型控制器需要具備更高的處理速度。小型控制器除需完成柔性直流輸電系統控制保護算法外，還需要對換流站內的模擬信號進行采樣處理，對換流站內的斷路器，刀閘進行控制，并接收斷路器和刀閘的狀態信息。此外，小型控制器需要在故障時對錄波點電壓電流波形進行錄波。各個功能的時效性要求不同，需要設計不同的硬件構架。

發明內容

為克服上述缺陷，本發明提供了一種適用于超多節點MMC柔性直流試驗平臺的小型控制器，各機箱電源采用雙冗余構架，提高了電源供電的穩定性，降低了故障率。

為實現上述目的，本發明提供一種適用于超多節點MMC柔性直流試驗平臺的小型控制器，其改進之處在于，所述控制器包括：中央控制機箱、和分別與其進行數據交互的模擬量采集機箱、DIDO機箱和錄波機箱；所述中央控制機箱與人機界面進行數據交互；所述人機界面設置有上位機。

本發明提供的優選技術方案中，所述中央控制機箱，包括：電源板1、電源板2、主控板、光纖接口板和以太網接口板；所述電源板1和所述電源板2為所述主控板、所述光纖接口板和所述以太網接口板供電；所述主控板分別與所述光纖接口板和所述以太網接口板進行數據交互；所述光纖接口板分別與所述模擬量采集機箱、所述DIDO機箱和所述錄波機箱進行數據交互；所述以太網接口板，與所述上位機進行數據交互。

本發明提供的第二優選技術方案中，主控板包括：通信DSP模塊、控制DSP模塊和FPGA模塊；所述控制DSP模塊分別與所述通信DSP模塊和所述FPAG模塊之間進行數據交互；通信DSP負責與人機交互界面中的上位機通信；控制DSP模塊，用于控制保護邏輯運算；所述FPGA模塊，所述光纖接口板分別與所述模擬量采集機箱、所述DIDO機箱和所述錄波機箱進行數據交互。

本發明提供的第三優選技術方案中，所述通信DSP模塊和所述控制DSP模塊均采用型號為TMS320F28335芯片；所述FPGA模塊采用型號為EP2C20A15F324C6N的芯片。

本發明提供的第四優選技術方案中，所述模擬量采集機箱，包括：電源板1、電源板2、模擬信號調理板和通信板；所述電源板1和所述電源板2為所述模擬信號調理板和所述通信板供電；所述通信板將模擬信號調理板轉換后的數字信號通過光纖發送到中央控制機箱。

本發明提供的第五優選技術方案中，所述DIDO機箱，包括：電源板1、電源板2、數字量輸入板、數字量輸出板和通信板；電源板1和電源板2為所述數字量輸入板、所述數字量輸出板和所述通信板；所述通信板分別與所述數字量輸入板和所述數字量輸出板進行數據交互，并通過光纖與所述中央控制機箱進行通信。

本發明提供的第六優選技術方案中，所述數字量輸入板，用于檢測外部無源空節點的開閉狀態，并將該狀態信號轉換為TTL電平，通過背板傳送給通信板。

本發明提供的第七優選技術方案中，所述數字量輸出板，將通信板輸出的TTL電平信號轉換為電氣結點信號。

本發明提供的第八優選技術方案中，所述錄波機箱，包括：電源板1、電源板2、模擬量接口板和錄波板；所述電源板1和所述電源板2為所述模擬量接口板和所述錄波板供電；所述錄波板接收所述模擬量接口板的數據，并與所述中央控制機箱進行通信。

本發明提供的第九優選技術方案中，所述模擬量接口板，用于將差分電流信號轉換為幅值在±5V之間的電壓信號，再進行模數轉換。