CN103869779A - 适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构，该架构包括阀基控制设备（VBC）的光纤通信板卡及其光收发模块、换流器控制子模块单元（SMC）及其光收发模块、光纤通道；其中，一台所述VBC配置至少一个光纤通信板卡，一个光纤通信板卡配置至少一个光收发模块；所述光纤通道，用于实现所述VBC和所述SMC之间的信息传输，和/或SMC之间的信息传输。另外本发明还提供与使用该通信架构的两种通信方法。本发明解决了模块化多电平换流器控制***中VBC光纤通讯口数量与SMC数量不匹配带来的问题，减小了***软硬件设计的复杂度，通过灵活扩展可以适用于SMC数量更多的高压大容量柔直***。

Description

适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构及方法
技术领域
本发明涉及换流器控制***的通信领域，尤其涉及模块化多电平换流器控制***的通信架构及通信方法。
背景技术
高压柔性直流输电***尤其适用于长距离输电、风电并网、海底输电等应用场合，相比交流输电和传统的直流输电，有其独特的优势。基于模块化多电平换流器的高压柔性直流输电***中，换流阀由很多个子模块级联构成，一个桥臂级联的子模块数量就可达数百，三相六个桥臂的子模块数量可达数千，电压等级越高，子模块数量越多。每一个子模块都有一个换流器控制子模块单元（SMC）进行控制和监测，因此对阀基控制设备（VBC）阀控装置和众多的SMC之间的通讯有很高的要求，建立最优的通信架构，有助于减少***的复杂度、提高***运行的可靠性。
目前的通信架构应用形式主要是VBC的一个光收发模块与一个SMC模块点对点通信，不利于更大容量的柔直***的实现，必须通过增加VBC光收发模块数量的方式来解决，增加VBC的设计难度和光纤成本等。
发明内容
本发明的目的是：提供适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构和通信方法，通过最优的通信架构实现VBC阀控装置和众多SMC之间的大容量通信。
本发明提供下述解决方案：
适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构，该架构包括阀基控制设备VBC的光纤通信板卡及其光收发模块、换流器控制子模块单元SMC及其光收发模块、光纤通道；其中，一台所述VBC配置至少一个光纤通信板卡，一个光纤通信板卡配置至少一个光收发模块；所述光纤通道，用于实现所述VBC和所述SMC之间的信息传输，和/或SMC之间的信息传输。
进一步地，一台所述VBC配置的光纤通信板卡的最大数量固定，一块所述光纤通信板卡配置的光收发模块的最大数量固定。
进一步地，所述光纤通道中传输一个或多个SMC的控制命令和/或反馈信息。
进一步地，所述SMC的光收发模块通过光纤通道与所述光纤通信板卡的光收发模块连接，和/或与其它SMC的光收发模块连接。
优选地，所述VBC的光纤通信板卡的一个光收发模块和多个SMC构成环形结构，具体指：所述VBC的光纤通信板卡配置一个光收发模块，所述光收发模块通过光纤通道连接第一个SMC以及最后一个SMC，多个SMC之间通过光纤通道相互连接。
优选地，所述VBC的光纤通信板卡配置一个一发多收的光收发模块，所述一发多收的光收发模块通过一个下发光纤通道和多个接收光纤通道与多个SMC对应，其中所有SMC共享同一个下发光纤通道，每个SMC分别对应一个接收光纤通道；或者，所述VBC的光纤通信板卡配置多个光收发模块，所述光收发模块与多个SMC一一对应，通过光纤通道连接；
本发明还提供一种使用权利要求5所述的通信架构的通信方法，所述VBC通过所述光收发模块，将所述光纤通信板卡对应的多个SMC的控制命令作为第一数据包下发给第一个SMC，第一个SMC从所述第一数据包中解析出自己的控制命令并执，并且将所述第一数据包中的全部或部分控制命令作为第二数据包转发给下一个SMC；每一个SMC均接收上一个SMC转发的数据包，按照第一个SMC的方式执行并转发，直到最后一个SMC执行完毕；
第一个SMC将反馈信息转发给下一个SMC；中间每一个SMC将自身的反馈信息与接收到的上一个SMC的反馈信息合并后，转发给下一个SMC；最后一个SMC将所有反馈信息汇总后回传给VBC的光收发模块。
本发明还提供一种使用权利要求6所述的通信架构的通信方法，VBC将多个SMC的控制命令作为一个数据包，通过所述光纤通信板卡的光纤通道分别或同时下发给多个SMC；或者，VBC将多个SMC的控制命令分别制作对应的数据包，通过所述光纤通信板卡的光纤通道分别或同时下发给对应的SMC；
每个SMC接收到控制命令后解析出自己的控制命令并执行；每个SMC的反馈信息通过各自对应的光纤通道返回给VBC。
本发明的有益效果：本发明提供了具有实用性的高压大容量柔直***通信架构和通信方法，可以简化***中VBC阀控装置和SMC的软硬件设计难度，在保证***性能的前提下，降低了设计和施工成本，为高压柔性直流输电***提供了切实可行的解决方案。
附图说明
图1为本发明实施例的通信架构一的原理框图；
图2为本发明实施例的通信架构二的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明。
图1所示为本发明一个优选实施例，通信架构一的原理框图，由VBC的一个光收发模块的光纤发送通道与第一个SMC的光纤接收通道采用较长的点对点光纤连接，第一个SMC的光纤发送通道采用较短的点对点的光纤与第二个SMC的光纤接收通道连接，第二个SMC的光纤发送通道采用较短的点对点的光纤与第三个SMC的光纤接收通道连接，依次至第N-1个SMC的光纤发送通道采用较短的点对点的光纤与第N个SMC的光纤接收通道连接，第N个SMC的光纤发送通道采用较长的点对点的光纤与VBC的光收发模块的光纤接收通道连接。
相应的通信方法优选实施例为：VBC下发的控制信息包含N个SMC的控制信息，每个SMC在接收到控制信息后直接往下一级透明转发，同时解析出与自己相关的控制信息然后执行。第一个SMC将自己的反馈信息发送给第二个SMC，第二个SMC将自己的反馈信息和第一个SMC的反馈信息打包后往下级转发，第三个SMC将自己的反馈信息和第二个SMC、第一个SMC的反馈信息打包后向下级转发，依次至第N个SMC将一个至第N个SMC的所有反馈信息打包后发送给VBC的光收发模块的光纤接收通道。当然SMC也可以不进行透明转发，而只转发后续SMC相关的控制信息。
图2所示为本发明另一个优选实施例，通信架构二的原理框图，具体实施过程是由VBC的一个光收发模块的光纤发送通道通过1转N的光纤连接至N个SMC的光纤接收通道，N个SMC的光纤发送通道通过点对点的光纤连接到光收发模块的N个光纤接收通道。
相应的通信方法优选实施例为：VBC将N个SMC的打包的控制信息同时或分别发给N个SMC，每个SMC收到控制信息后解析出与自己相关的控信息令然后执行，N个SMC的反馈信息通过各自的反馈光纤反馈给VBC。当然也可以将多个SMC的控制信息分不同的数据包对应下发。

Claims (8)

1.适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构，其特征在于，该架构包括阀基控制设备VBC的光纤通信板卡及其光收发模块、换流器控制子模块单元SMC及其光收发模块、光纤通道；
其中，一台所述VBC配置至少一个光纤通信板卡，一个光纤通信板卡配置至少一个光收发模块；
所述光纤通道，用于实现所述VBC和所述SMC之间的信息传输，和/或SMC之间的信息传输。
2.如权利要求1所述的适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构，其特征在于，一台所述VBC配置的光纤通信板卡的最大数量固定，一块所述光纤通信板卡配置的光收发模块的最大数量固定。
3.如权利要求1所述的适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构，其特征在于，所述光纤通道中传输一个或多个SMC的控制命令和/或反馈信息。
4.如权利要求1所述的适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构，其特征在于，所述SMC的光收发模块通过光纤通道与所述光纤通信板卡的光收发模块连接，和/或与其它SMC的光收发模块连接。
5.如权利要求1所述的适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构，其特征在于，所述VBC的光纤通信板卡的一个光收发模块和多个SMC构成环形结构，具体指：所述VBC的光纤通信板卡配置一个光收发模块，所述光收发模块通过光纤通道连接第一个SMC以及最后一个SMC，多个SMC之间通过光纤通道相互连接。
6.如权利要求1所述的适用于模块化多电平换流器控制***的通信架构，其特征在于，所述VBC的光纤通信板卡配置一个一发多收的光收发模块，所述一发多收的光收发模块通过一个下发光纤通道和多个接收光纤通道与多个SMC对应，其中所有SMC共享同所述下发光纤通道，每个SMC分别对应一个所述接收光纤通道；或者，所述VBC的光纤通信板卡配置多个光收发模块，所述光收发模块与多个SMC一一对应，通过光纤通道连接。
7.一种使用权利要求5所述的通信架构的通信方法，其特征在于，
所述VBC通过所述光收发模块，将所述光纤通信板卡对应的多个SMC的控制命令作为第一数据包下发给第一个SMC，第一个SMC从所述第一数据包中解析出自己的控制命令并执，并且将所述第一数据包中的全部或部分控制命令作为第二数据包转发给下一个SMC；每一个SMC均接收上一个SMC转发的数据包，按照第一个SMC的方式执行并转发，直到最后一个SMC执行完毕；
第一个SMC将反馈信息转发给下一个SMC；中间每一个SMC将自身的反馈信息与接收到的上一个SMC的反馈信息合并后，转发给下一个SMC；最后一个SMC将所有反馈信息汇总后回传给VBC的光收发模块。
8.一种使用权利要求6所述的通信架构的通信方法，其特征在于，
VBC将多个SMC的控制命令作为一个数据包，通过所述光纤通信板卡的光纤通道分别或同时下发给多个SMC；或者，VBC将多个SMC的控制命令分别制作对应的数据包，通过所述光纤通信板卡的光纤通道分别或同时下发给对应的SMC；
每个SMC接收到控制命令后解析出自己的控制命令并执行；每个SMC的反馈信息通过各自对应的光纤通道返回给VBC。
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