一种直流换流器控制保护与换流阀控制单元的接口的方法技术

本发明专利技术公开一种直流换流器控制保护与换流阀控制单元的接口方法，步骤是：将直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间传输的控制脉冲、脉冲回馈等信号进行数字化编码形成报文帧，同时增加校验码；使用光纤通信；发送方使用将报文帧周期性发送给对方；接收方收到报文帧后，在判断报文有效后，解码获得各种信号；使用两对或者更多收发光纤，相同方向光纤传输相同报文。此方法可大幅减少了直流换流器控制保护与换流阀控制单元的物理连接介质，提高了直流输电系统抗干扰能力和整体可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于直流输电领域，特别涉及一种直流换流器控制保护与换流阀控制单元的接口实现方法。
技术介绍
在常规直流输电系统中，直流换流器控制保护需通过换流阀控制单元来驱动晶闸管元件构成的换流器，直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间传输的信号正确性和可靠性，对于直流输电系统运行至关重要。直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间，需要实时传输12路控制脉冲、12路触发脉冲反馈信号、主/备命令、解锁/闭锁命令等几十个信号（如图2所示）。在目前工程应用中，这些信号是通过几十根电缆或者光纤来传输。根据工程经验，电缆传输信号极易受到各种形式电磁干扰；光纤传输信号存在长期运行后，光发收器件、光纤通道老化等隐患。几十个的物理连接点任一出现问题，就会导致整个系统退出运行。根据可靠性计算公式，系统可靠性是各个环节可靠性的累积，这种方式下整体可靠性显著下降。当前光纤通信技术高速发展，光传输速率已超过10Gbps，在1微秒内可以传输1000多个字节数据。如果将换流器控制保护与换流阀控制单元之间的信号数字编码后通过光纤报文周期传输，传输介质可以从几十根减少为几根光纤，同时光纤可以按冗余设计，那么流器控制保护与换流阀控制单元接口将非常简洁，整体可靠性比目前要大幅提升。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种直流换流器控制保护与换流阀控制单元的接口的方法，可以减少直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间的物理连接介质数量，简化系统设计，提高系统可靠性。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：一种直流换流器控制保护与换流阀控制单元的接口的方法，包括如下步骤：（1）将直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间需传输的信号进行数字化编码形成报文帧，同时增加校验码；（2）直流换流器控制保护与阀控制单元之间使用光纤通信；（3）发送方按固定周期将报文帧发送给对方；（4）接收方收到报文帧后，在判断报文有效后，解码获得各种信号；（5）使用两对或者更多对收发光纤，相同方向的光纤传输的相同报文。上述步骤（1）中，对直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间需传输的信号进行编码，用多个比特位冗余编码来代表信号状态，增强数字信号抗干扰能力。上述步骤（1）中，校验码使用CRC循环冗余校验码。可以根据需要，选择CRC16、32或者更长的纠错算法，避免传输过程中单一比特位出错导致整个报文不可用，提高传输可靠性。上述步骤（1）中，报文帧包含固定帧头、帧尾、帧序号、数据内容和校验码。上述步骤（2）中，使用光纤通信，并定时监视光纤收发器的收光、发光功率，对于光功率低于设定值后，进行光功率告警，提醒运行维护人员检修处理。上述步骤（3）中，报文发送周期小于等于1微秒。较大的发送周期，将增加控制命令、反馈信号的延时，对于换流阀控制有一定影响。上述步骤（4）中，接收方收到报文帧后，在判断报文有效后，解码获得各种信号。报文有效性判据包含帧头、帧尾、校验码、数据值的正确性校验。上述步骤（5）中，换流器控制保护与换流阀控制单元之间，每个方向都使用2根及以上冗余光纤进行报文传输。接收方可以采取但不仅限于“二取一”或“三取二”逻辑，使用正确的报文。“二取一”逻辑要求至少有一个输入有效，并选择有效输入。“三取二”逻辑要求至少有两个输入都有效时，才使用有效输入。总体看，“三取二”比“二取一”逻辑可靠性更高，可以按需要选择。单一光纤故障不会立即造成系统退出运行，“二取一”或“三取二”逻辑将进一步增大系统连续运行时间。采取本方案后，直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间的物理连接介质数量大幅减少，简化系统设计，同时运用光功率在线监测预警、光纤冗余技术，大幅提高系统可靠性。附图说明图1是本专利技术所提出的高压直流换流器和保护系统与换流阀控制单元的接口示意图；图2是现有高压直流换流器和保护系统与换流阀控制单元的接口示意图。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。如图1所示，本专利技术提供一种直流换流器控制保护与换流阀控制单元的接口的方法，包括如下步骤：（1）将直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间需传输的信号进行数字化编码形成报文帧，同时增加校验码；目前直流换流器控制保护发送给换流阀控制单元的信号主要有：主/备系统信号（ACTIVE）控制脉冲（CP1、CP2、、、CP12）电压正常/异常信号（VOL_VALID）解锁/闭锁信号（DEBLOCK）投旁通对信号（BPPO）逆变状态信号（INV_Ind）而换流阀控制单元发送给直流换流器控制保护的信号主要有：触发脉冲回馈信号（FP1、FP2、、、FP12）阀控可用信号（OK）阀控闭锁信号（TRIP）以上信号都是布尔量。通常情况下布尔量值“真”和“假”用数字0、1表示。考虑通信传输过程中，0、1容易翻转，造成信号含义发生变化，将严重影响换流阀控制行为。为提高数据可靠性，可以采取多位冗余编码形式来表示布尔量。例如用一个字节（8位）存储布尔量，0代表布尔量“假”，255（即0xFF）代表布尔量“真”，其他值均为无效，说明传输过程出错，信号状态不可信。将这些布尔量信号组成报文发送，报文帧由帧头、帧序号、数据内容、帧尾和CRC校验码组成。报文帧格式定义为：直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间需传输的报文帧格式相同，仅“数据内容”有差异。校验码使用CRC循环冗余校验码，可以根据需要，选择CRC16、32或者更长的纠错算法，避免传输过程中单一比特位出错导致整个报文不可用，提高传输可靠性。校验码计算范围从帧头到帧尾。通过同时使用信号数字化编码和报文帧校验两个措施，将大幅提高直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间需传输的信号的可靠性。（2）直流换流器控制保护与阀控制单元之间使用光纤通信。并定时监视光纤收发器的收光、发光功率，对于光功率低于设定值后，进行光功率告警，提醒运行维护人员检修处理。（3）报文发送周期小于等于1微秒。目前工程应用中，控制脉冲命令是通过1MHz和10kHz两种调制信号来代表“发脉冲”和“停脉冲”，调制信号最高频率为1MHz，检测延时至少要1微秒。因此报文发送周期小于等于1微秒，系统响应性能与当前工程应用是一致，对于系统运行没有影响。如果使用较大的发送周期，将增加控制命令、反馈信号的延时，对于换流阀控制可能造成影响。（4）接收方收到报文帧后，在判断报文有效后，解码获得各种信号。接收方判断报文有效性判据有：1)帧头正确；2)帧尾正确；3)计算校验码与接收报文帧中校验码一致；4)每个信号值只能是0或255；以上判据任何一个无效，接收方将直接丢弃当前接收报文。如果报文有效，从报文中解码获取各个信号。（5）换流器控制保护与换流阀控制单元之间，每个方向都使用2根及以上冗余光纤进行报文传输。接收方可以采取但不仅限于“二取一”或“三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流换流器控制保护与换流阀控制单元的接口的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间需传输的信号进行数字化编码形成报文帧，同时增加校验码；（2）直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间使用光纤通信；（3）发送方按固定周期将报文帧发送给接收方；（4）接收方收到报文帧后，在判断报文有效后，解码获得所需要的信号。

【技术特征摘要】
1.一种直流换流器控制保护与换流阀控制单元的接口的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间需传输的信号进行数字化编码形成报文帧，同时增加校验码；
（2）直流换流器控制保护与换流阀控制单元之间使用光纤通信；
（3）发送方按固定周期将报文帧发送给接收方；
（4）接收方收到报文帧后，在判断报文有效后，解码获得所需要的信号。
2.如权利要求1所述的直流换流器控制保护与换流阀控制单元的接口的方法，其特征在于：使用两对或两对以上收发光纤，相同方向的光纤传输的相同报文。
3.如权利要求1所述的直流换流器控制保护与换流阀控制单元的接口的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周强，李彦，文继锋，李乐乐，高晟辅，周谷庆，袁涛，黄志岭，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32