一种模块化电平换流器的控制保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模块化电平换流器的控制保护装置，将MMC的换流器级控制保护功能和阀级控制保护功能集成在一台装置中，在上述控制保护装置内，集成了第一数字信号处理器、第二数字信号处理器、可编程门阵列以及ZYNQ模块；通过第一数字信号处理器进行换流器控制保护所需采样模拟量的通道配置、快速保护所需模拟量的前置计算，通过第二数字信号处理器生成调制波进行MMC的电压控制，通过可编程门阵列FPGA实现MMC的模拟量采样以及快速保护，通过ZYNQ模块进行MMC的逻辑顺序控制以及慢速保护。从而实现了MMC的换流器级控制保护功能和阀级控制保护功能的集成。通过实施本发明专利技术的实施例能够，降低了调试难度与信息流的延迟。

A control and protection device of modular level converter

【技术实现步骤摘要】
一种模块化电平换流器的控制保护装置
本专利技术涉及数据处理
，尤其涉及一种模块化电平换流器的控制保护装置。
技术介绍
柔性直流输电技术是当前电网技术发展的热点。模块化多电平换流器(MMC)的阀臂由多个子模块(SM)组成，通过多个子模块输出电平的叠加输出正弦波信号，具有开关频率降低、损耗低、谐波小等优点，易于拓展至更高电压等级，是目前柔性直流输电研究应用的主要方向。目前由于低电压等级(主要包含10kV、35kV)的柔直领域处于兴起阶段，尚未形成统一的标准及应用规范。国内外相关厂家在此领域二次控制保护系统架构基本沿用特高压柔性直流输电的架构方案，控制主机与保护主机分开配置，换流器级控制主机与阀级控制主机分开配置，在电压等级低的柔性直流输电领域，但由于方案架构划分层级多、架构复杂、通讯链路环节多，造成调试困难，信息流延迟较大等问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种模块化电平换流器的控制保护装置,将换流器级控制保护和阀级控制保护功能进行一体化集成，降低了调试难度与信息流的延迟。本专利技术一实施例提供一种模块化电平换流器的控制保护装置，包括：CPU插件和LOGIC插件，所述CPU插件与所述LOGIC插件连接；所述CPU插件包括第一数字信号处理器、第二数字信号处理器和可编程门阵列，所述第一数字信号处理器和所述第二信号处理器均与所述可编程门阵列连接；所述LOGIC插件包括ZYNQ模块；所述可编程门阵列，用于采集模拟量数据，并将所述模拟量数据发送至所述第一数字信号处理器和第二数字信号处理器；所述第一数字信号处理器，用于接收所述模拟量数据，并根据所述模拟量数据进行快速保护和慢速保护的前置计算，获得快速保护计算数据和慢速保护计算数据，继而将所述快速保护计算数据发送至所述可编程门阵列，将所述慢速保护数据发送至所述ZYNQ模块；所述可编程门阵列，还用于接收所述快速保护计算数据，继而根据所述快速保护计算数据实现所述模块化电平换流器的快速保护功能；所述ZYNQ模块，用于接收所述慢速保护计算数据，继而根据所述慢速保护计算数据实现所述模块化电平换流器的慢速保护功能；所述第二数字信号处理器，用于接收所述模拟量数据，继而根据所述模拟量数据生成调制波并通过所述调制波控制所述模块化电平换流器的输出电压。进一步的，所述可编程门阵列，还用在将所述模拟量数据发送至所述第一数字信号处理器和第二数字信号处理器之前，将所述模拟量数据根据所述第一数据信号处理器所下发的模拟量通道配置信息，对所述模拟量数据信号进行配置。进一步的，所述快速保护功能包括：桥臂过流、桥臂差动、直流极过流和直流极低压过流保护。进一步的，所述慢速保护功能包括：交流母线过压欠压和过流保护、直流极过压欠压和过流保护和桥臂差动保护。进一步的，所述根据所述模拟量数据生成调制波，具体包括：根据功率外环控制算法、电流内环控制算法以及环流抑制控制算法，对所述模拟量数据进行处理，生成所述调制波。进一步的，所述ZYNQ模块，还用于接收所述第一数字信号处理器和所述第二数字信号处理器发送的模拟量数据以及开关量信息，继而根据所述模拟量数据和所述开关量信息判断所述模块化电平换流器的状态，并根据所述模块化电平换流器的状态进行顺控启动和停止。进一步的，所述可编程门阵列通过ADC或光纤进行模拟量采集。进一步的，还包括：AD插件、DI/DO插件和电源插件。通过实施本专利技术的实施例具有如下有益效果：本专利技术实施例提供了一种模块化电平换流器的控制保护装置，将MMC的换流器级控制保护功能和阀级控制保护功能集成在一台装置中，具体的在上述控制保护装置内，集成了第一数字信号处理器、第二数字信号处理器、可编程门阵列以及ZYNQ模块；通过第一数字信号处理器进行换流器控制保护所需采样模拟量的通道配置、快速保护所需模拟量的前置计算以及解闭锁逻辑的综合判断，通过第二数字信号处理器生成调制波进行MMC的电压控制，通过可编程门阵列FPGA实现MMC的模拟量采样以及快速保护，通过ZYNQ模块进行MMC的逻辑顺序控制以及慢速保护。从而实现了MMC的换流器级控制保护功能和阀级控制保护功能的集成，相比与现有技术取消原换流器级控制保护装置与阀级控制保护装置间通信环节，降低通信接口调试工作量从而降低了通信调试的难度，换流阀控制保护响应速度提高至200us左右。附图说明图1是本专利技术一实施例提供的一种模块化电平换流器的控制保护装置的结构示意图。图2是本专利技术一实施例提供的一种模块化电平换流器的控制保护装置的另一结构示意图。图3是本专利技术一实施例提供的MMC模拟量采样点配置图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术一实施例提供了一种模块化电平换流器的控制保护装置，包括：CPU插件和LOGIC插件，所述CPU插件与所述LOGIC插件连接；所述CPU插件包括第一数字信号处理器(图中DSP1)、第二数字信号处理器(图中DSP2)和可编程门阵列(图中FPGA)，所述第一数字信号处理器和所述第二信号处理器均与所述可编程门阵列FPGA连接；所述LOGIC插件包括ZYNQ模块，在一个优选的实施例中，上述各个模块的通讯具体连接如图1所示，通过PORT、AMI、CAN、LVDS、以太网相连，进行数据交互。以下对各个插件/模块的功能进行详细的说明：首先是可编程门阵列，可编程门阵列FPGA主要实现MMC的模拟量采样、通信、快速保护(包含桥臂过流、直流极过流、直流极低压过流、桥臂差动)；对于模拟量的采集，在一优选的实施例中通过DC或光纤进行模拟量采集，然后将所述模拟量数据发送至所述第一数字信号处理器和第二数字信号处理器，以便第一数字信号处理器和第二数字信号处理器作后续处理。在一优选的实施例中，可编程门阵列在将模拟量数据发送至所述第一数字信号处理器和第二数字信号处理器之前，还将所述模拟量数据根据所述第一数据信号处理器所下发的模拟量通道配置信息，对所述模拟量数据信号进行配置，然后将配置后的数据在发送至第一数字信号处理器和第二数字信号处理器。上述通道配置包含模拟量零漂、模拟量刻度，例如10kV交流电压通过模拟量调理电路以及AD采样后对应码值为8050，理论计算值为8000，在0kV时采样值为20，则零漂位20，刻度为8000/8030＝0.99626,进行配置后传递给两个数字信号处理器DSP1和DSP2。对于快速保护功能的实现，具体为：接收第一数字信号处理模块进行快速保护计算后得到的快速保护计算数据，继而根据所述快速保护计算数据实现所述模块化电平换流器的快速保护功能；快速保护功能包括桥臂过流保护、桥臂差动保护、直流极过流保护和直流极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化电平换流器的控制保护装置，其特征在于，包括：CPU插件和LOGIC插件，所述CPU插件与所述LOGIC插件连接；所述CPU插件包括第一数字信号处理器、第二数字信号处理器和可编程门阵列，所述第一数字信号处理器和所述第二信号处理器均与所述可编程门阵列连接；所述LOGIC插件包括ZYNQ模块；/n所述可编程门阵列，用于采集模拟量数据，并将所述模拟量数据发送至所述第一数字信号处理器和第二数字信号处理器；/n所述第一数字信号处理器，用于接收所述模拟量数据，并根据所述模拟量数据进行快速保护和慢速保护的前置计算，获得快速保护计算数据和慢速保护计算数据，继而将所述快速保护计算数据发送至所述可编程门阵列，将所述慢速保护数据发送至所述ZYNQ模块；/n所述可编程门阵列，还用于接收所述快速保护计算数据，继而根据所述快速保护计算数据实现所述模块化电平换流器的快速保护功能；/n所述ZYNQ模块，用于接收所述慢速保护计算数据，继而根据所述慢速保护计算数据实现所述模块化电平换流器的慢速保护功能；/n所述第二数字信号处理器，用于接收所述模拟量数据，继而根据所述模拟量数据生成调制波并通过所述调制波控制所述模块化电平换流器的输出电压。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模块化电平换流器的控制保护装置，其特征在于，包括：CPU插件和LOGIC插件，所述CPU插件与所述LOGIC插件连接；所述CPU插件包括第一数字信号处理器、第二数字信号处理器和可编程门阵列，所述第一数字信号处理器和所述第二信号处理器均与所述可编程门阵列连接；所述LOGIC插件包括ZYNQ模块；
所述可编程门阵列，用于采集模拟量数据，并将所述模拟量数据发送至所述第一数字信号处理器和第二数字信号处理器；
所述第一数字信号处理器，用于接收所述模拟量数据，并根据所述模拟量数据进行快速保护和慢速保护的前置计算，获得快速保护计算数据和慢速保护计算数据，继而将所述快速保护计算数据发送至所述可编程门阵列，将所述慢速保护数据发送至所述ZYNQ模块；
所述可编程门阵列，还用于接收所述快速保护计算数据，继而根据所述快速保护计算数据实现所述模块化电平换流器的快速保护功能；
所述ZYNQ模块，用于接收所述慢速保护计算数据，继而根据所述慢速保护计算数据实现所述模块化电平换流器的慢速保护功能；
所述第二数字信号处理器，用于接收所述模拟量数据，继而根据所述模拟量数据生成调制波并通过所述调制波控制所述模块化电平换流器的输出电压。


2.如权利要求1所述的模块化电平换流器的控制保护装置，其特征在于，所述可编程门阵列，还用于在将所述模拟量数据发送至所述第一数字信号处理器和第二数字信号处理器之前，将所述模拟量数据根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，马彦宾，鲁丽娟，游涛，周钰，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44