用于柔性直流模块化多电平换流阀的通信系统及通信方法技术方案

一种用于柔性直流模块化多电平换流阀的通信系统及通信方法，包括：多个功率子模块、阀基桥臂控制设备和光纤对；所述多个功率子模块分别通过光纤对横向连接和纵向连接后构成矩阵式光纤通信网络；所述矩阵式光纤通信网络中的功率子模块通过光纤对与阀基桥臂控制设备连接后接入所述换流阀。本发明专利技术提供的技术方案连接到同一功率子模块的多对光纤互为备用，避免了在传统通信方式下因单根光纤故障导致的子模块旁路的风险，提高了换流阀整体的运行可靠性和稳定性，而且减少连接阀基桥臂控制器和换流阀功率子模块网络的光纤，进一步降低整体造价成本。

【技术实现步骤摘要】
用于柔性直流模块化多电平换流阀的通信系统及通信方法
本专利技术涉及直流输电
，具体讲涉及一种用于柔性直流模块化多电平换流阀的通信系统及通信方法。
技术介绍
模块化柔性直流系统因其具有调节灵活、谐波含量小等特点，且可工作于大电压、高容量的输电系统中，所以在工程中得到越来越广泛地应用。其中，换流阀是模块化多电平换流器的核心组件，主要担负着能量交换和电能传输的重任。换流阀需要数百乃至数千只功率子模块串联，每个功率子模块都必须单独控制、保护和监视。在换流阀运行时，根据需要的输出电压，阀基控制器(VavleBasedController,VBC)控制每个功率子模块的运行状态；同时，功率子模块自身控制设备—子模块控制器(Sub-ModuleController,SMC)也要反馈自身的工作状态到阀基控制器VBC。因此，连接阀基控制器VBC与换流阀的通信组网方式也为柔性直流输电工程提供着必要的保障。目前的工程主要采用光纤通信的形式，每个子模块通过一对光纤与VBC接口设备的一对收发光口相连，通信数据通过光纤和光口进行传输，即传统阀控和换流阀是通过点对点方式连接的通信方式。随着柔直工程电压等级的提高，单个桥臂需要子模块个数越来越多，以500kV柔性直流工程为例，单个桥臂的功率子模块数量达到250个以上，由于阀基控制设备处于地电位的控制保护室，与每个换流阀的距离较远，可以达到300m以上光纤长度和数量需求剧增，已经成为影响柔性直流工程成本的重要原因之一。同时，也大大增加了换流阀安装、运行和维护的成本。专利技术内容本专利技术针对传统点对点连接的光纤通信的不足，提供了一种用于柔性直流模块化多电平换流阀的通信系统，包括：多个功率子模块、阀基桥臂控制设备和光纤对；所述多个功率子模块分别通过光纤对横向连接和纵向连接后构成矩阵式光纤通信网络；所述矩阵式光纤通信网络中的功率子模块通过光纤对与阀基桥臂控制设备连接后接入所述换流阀。优选的，所述阀基桥臂控制设备包括：多个收发接口；所述矩阵式光纤通信网络中的功率子模块按预先编制的第一行和最后一行的功率子模块分别通过光纤对与阀基桥臂控制设备上不同的收发接口连接。优选的，所述多个功率子模块通过光纤对横向连接具体包括：在横向上的每个功率子模块依次通过光纤对首尾连接，且将每行的首、尾光纤子模块分别连接，构成横向功率子模块通信网络。优选的，所述多个功率子模块通过光纤对纵向连接具体包括：在纵向上的每个功率子模块依次通过光纤对首尾连接构成纵向功率子模块通信网络。优选的，还包括：子光纤通信网络；所述子光纤通信网络由所述多个功率子模块通过光纤对横向连接和纵向连接构成；所述子光纤通信网络以功率子模块的形式接入所述矩阵式光纤通信网络后与所述阀基桥臂控制设备连接。优选的，所述子光纤通信网络由所述多个功率子模块通过光纤对横向连接具体包括：基于每个所述阀基控制设备与纵向的功率子模块的通信路径上增加的功率子模块，在横向上通过光纤对首尾连接，且将每行的首、尾功率子模块通过另外一对光纤连接。优选的，所述子光纤通信网络由所述多个功率子模块通过光纤对纵向连接具体包括：基于每个所述阀基控制设备与纵向的功率子模块的通信路径上增加的功率子模块，在纵向上的每个所述功率子模块依次通过光纤对首尾连接。优选的，所述功率子模块包括编号；所述编号基于所述功率子模块位于矩阵式通信网络或子光纤通信网络中的行、列进行编号。基于同一专利技术构思本专利技术还提供了一种基于柔性直流模块化多电平换流阀的通信系统的通信方法，包括：当通信系统启动时，阀基桥臂控制设备通过横向和纵向设置的光纤对向功率子模块下发信息；并通过所述横向和纵向设置的光纤对将所述功率子模块的信息反馈给所述阀基桥臂控制设备。优选的，所述阀基桥臂控制设备通过横向和纵向设置的光纤对向功率子模块下发信息，包括：所述阀基桥臂控制设备通过横向和纵向设置的光纤对向所述功率子模块和以功率子模块形式接入的子光纤通信网络下发信息。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术提供了一种用于柔性直流模块化多电平换流阀的通信系统，包括：多个功率子模块、阀基桥臂控制设备和光纤对；所述多个功率子模块分别通过光纤对横向连接和纵向连接后构成矩阵式光纤通信网络；所述矩阵式光纤通信网络中的功率子模块通过光纤对与阀基桥臂控制设备连接后接入所述换流阀；本专利技术提供的矩阵式通信组网方式，连接到同一功率子模块的多对光纤互为备用，使得通信网络冗余度增加，避免了在传统通信方式下因单根光纤故障导致的子模块旁路的风险，提高了换流阀整体的运行可靠性和稳定性。2、本专利技术有别于传统通信方式，当换流阀功率子模块网络中功率子模块排列的纵向长度过大时，可以选择嵌套的方式，减少光纤的长距离使用，降低了整体造价成本。在保证换流阀可靠和稳定运行下，可以减少连接阀基桥臂控制器和换流阀功率子模块网络的光纤，进一步降低整体造价成本。附图说明图1为本专利技术的基于柔性直流模块化多电平换流阀的通信系统的通信方法流程图；图2为本专利技术的矩阵式光纤通信系统的横向功率子模块通信网络；图3为本专利技术的矩阵式光纤通信系统的纵向功率子模块通信网络；图4为本专利技术的矩阵式光纤通信系统与阀基桥臂控制设备光纤连接示意图；图5为本专利技术的矩阵式光纤通信系统的横向功率子模块通信网络的纵向光纤连接故障后的网络连接示意图；图6为本专利技术的矩阵式光纤通信网络的纵向功率子模块通信系统的横向光纤连接故障后的网络连接示意图；图7为本专利技术的矩阵式光纤通信网络的2级嵌套的通信网络群；图8为本专利技术的矩阵式光纤通信网络和阀基桥臂控制设备的光纤数量；图9为本专利技术的矩阵式光纤通信网络的3级嵌套的通信网络群。具体实施方式本专利技术针对传统点对点连接的光纤通信的不足，提供了一种用于柔性直流模块化多电平换流阀的通信网络及组网方法，该通信组网方式减少因为阀厅到控制室的远距离而导致的光纤成本问题、减少通信故障率，以及在保证换流阀稳定和可靠运行的前提下，降低整体工程成本。一个整体柔直系统是三相的，每一相有上下两个桥臂，而每个桥臂上有许多子模块串联，通过对子模块运行状态的更改，可以输出不同的电压。而许多子模块在实际中就是放置于换流阀的阀塔上。实施例1：本专利技术提出了换流阀通信组网可以采用一种矩阵式通信组网方式，如图4所示，用光纤连接各个子模块和VBC，其中，N为纵列数，M为横行数，即利用2*N对光纤控制换流阀中M*N组子模块，可精确定位每一个子模块。如图4和图8所示，一种用于柔性直流模块化多电平换流阀的通信系统，包括阀基桥臂控制器、多对收发光纤和多个功率子模块；所述多个功率子模块分别通过光纤对横向连接和纵向连接后构成矩阵式光纤通信网络；利用多对光纤连接矩阵式光纤通信网络和阀基桥臂控制设备；其中，在同一矩阵式光纤通信网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于柔性直流模块化多电平换流阀的通信系统，其特征在于，包括：多个功率子模块、阀基桥臂控制设备和光纤对；/n所述多个功率子模块分别通过光纤对横向连接和纵向连接后构成矩阵式光纤通信网络；/n所述矩阵式光纤通信网络中的功率子模块通过光纤对与阀基桥臂控制设备连接后接入所述换流阀。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于柔性直流模块化多电平换流阀的通信系统，其特征在于，包括：多个功率子模块、阀基桥臂控制设备和光纤对；
所述多个功率子模块分别通过光纤对横向连接和纵向连接后构成矩阵式光纤通信网络；
所述矩阵式光纤通信网络中的功率子模块通过光纤对与阀基桥臂控制设备连接后接入所述换流阀。


2.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述阀基桥臂控制设备包括：多个收发接口；
所述矩阵式光纤通信网络中的功率子模块按预先编制的第一行和最后一行的功率子模块分别通过光纤对与阀基桥臂控制设备上不同的收发接口连接。


3.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述多个功率子模块通过光纤对横向连接具体包括：
在横向上的每个功率子模块依次通过光纤对首尾连接，且将每行的首、尾光纤子模块分别连接，构成横向功率子模块通信网络。


4.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述多个功率子模块通过光纤对纵向连接具体包括：
在纵向上的每个功率子模块依次通过光纤对首尾连接构成纵向功率子模块通信网络。


5.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，还包括：子光纤通信网络；
所述子光纤通信网络由所述多个功率子模块通过光纤对横向连接和纵向连接构成；
所述子光纤通信网络以功率子模块的形式接入所述矩阵式光纤通信网络后与所述阀基桥臂控制设备连接。


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【专利技术属性】
技术研发人员：贺之渊，李强，谢敏华，路建良，姜喜瑞，关兆亮，武思捷，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11