[發明專利]適用于直流輸電的冗余控制系統、方法及管理控制裝置

有效

• 申請號: 201810608020.5
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108683260B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 馬太虎;胡四全;董朝陽;馬俊杰;俎立峰;吉攀攀;陳同浩;鄭帥;趙曉杰;秦鴻瑜;滕林陽;慕小樂;李坤;樊大帥
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H02J3/36
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

本發明涉及適用于直流輸電的冗余控制系統、方法及管理控制裝置，該管理控制裝置包括控制單元、觸發/回檢光模塊和至少兩個通信模塊，觸發/回檢光模塊用于與電力電子開關連接，各通信模塊用于與閥控單元及冗余管理控制裝置連接；控制單元具有遴選功能，能夠從來自于不同通信通道的觸發信號中選擇出正確且最快速的觸發信號。該系統包括閥控單元、至少兩個上述管理控制裝置及與各管理控制裝置連接的電力電子開關。該方法為監測電力電子開關的控制單元接收到的各路觸發信號的通信通道，根據接收完成標志位及通信校驗位，實時選擇最先接收到的正確的觸發信號作為觸發指令輸出。本發明提升了系統運行的穩定性、控制的可靠性及系統的容錯糾錯能力。

技術領域

本發明屬于柔性直流輸電技術領域，具體涉及一種適用于直流輸電的冗余控制系統、方法及管理控制裝置。

背景技術

風能、太陽能等新型可再生能源的利用比例在不斷地增加，高壓直流輸電技術也得到更廣泛的應用，尤其是柔性直流輸電技術，能夠實現能源多點匯集，能源高效利用及能源靈活消納的功能特點，同時高壓直流斷路器的研發應用也得到了很大的關注。

柔性直流輸電系統，能夠實現聯網、孤島或弱系統下的電網的穩定運行。柔性直流輸電作為新一代直流輸電技術，與基于相控換相技術的電流源換流器型高壓直流輸電不同，柔性直流輸電中的換流器為電壓源換流器(VSC)，其最大的特點在于采用了可關斷器件(通常為IGBT)。可關斷器件控制單元作為一個基本的控制模塊，構成了一種基于模塊化多電平換流器(MMC)的柔性直流輸電系統，結構靈活且易于擴展，可以有效地實現高電壓、大功率能量轉換，因此基于模塊化多電平換流器(MMC)的柔性直流輸電系統在高壓直流輸電領域得到了越來越多的關注和應用。目前應用于舟山200kV直流電網的柔性換流閥采用此設計。同時舟山200kV直流電網中應用的200kV高壓直流斷路器，也采用基于電力電子開關(IGBT)構成的主支路電子開關，轉移支路電子開關等關鍵器件。

基于模塊化多電平換流器(MMC)核心器件為IGBT(IGCT)，這些管子通過串聯或并聯的方式組成不同電壓等級或輸送功率的換流站。混合式高壓直流斷路器也由多個電力電子開關(IGBT)之間的串聯或并聯構成關鍵器件。控制單元作為電力電子開關(IGBT)的控制單元，如何提高控制單元控制可靠性，直接影響系統的運行可靠性，如專利號“201810123442.3”，名稱為“一種適用于直流輸電的多重冗余控制系統”的中國專利，提出了一種適用于直流輸電的3重冗余控制系統，控制系統的各互為冗余的控制指令傳輸通道相互獨立，只要1路傳輸通道工作正常，就能夠維持功率器件級設備的正常運行。從硬件接口方面大幅提升了功率器件級設備的運行可靠性，但是缺乏軟件方面的設計，以進一步提高系統的運行可靠性。

發明內容

本發明提供了一種適用于直流輸電的冗余控制系統、方法及管理控制裝置，以從控制單元軟件設計方面進一步提高系統的運行可靠性。

為達到上述目的，本發明的適用于直流輸電的冗余控制系統的管理控制裝置包括以下五個單元方案：

單元方案一，該管理控制裝置包括控制單元以及與控制單元連接的觸發/回檢光模塊和至少兩個通信模塊；所述觸發/回檢光模塊用于與電力電子開關連接，一個通信模塊用于與閥控單元連接，剩余的通信模塊用于與冗余管理控制裝置連接；控制單元包括遴選功能模塊，所述遴選功能模塊用于從來自于閥控單元及冗余管理控制裝置的觸發信號中選擇出正確且最快速的觸發信號。

單元方案二，在單元方案一的基礎上，該管理控制裝置還包括與控制單元連接的觸發信號轉發/回檢光模塊，所述觸發信號轉發/回檢光模塊用于與冗余管理控制裝置和/或執行模塊連接，以將控制單元選擇出來的正確且最快速的觸發信號轉發至冗余管理控制裝置和/或執行模塊。

單元方案三，在單元方案二的基礎上，該管理控制裝置還包括整合功能模塊，所述整合功能模塊用于將管理控制裝置、冗余管理控制裝置、執行模塊及電力電子開關的工況信息及通道通信狀況信息進行整合。