CN110912176A - 一种换流阀控制器的高可靠供电方法 - Google Patents

一种换流阀控制器的高可靠供电方法 Download PDF

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张磊
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Abstract

本发明提出一种换流阀控制器的高可靠供电方法，每个换流阀控制屏柜内的换流阀控制器机箱均配有一个电源模组，电源模组单独装在和机箱配套的外壳内，电源模组由若干模块式电源组成，每个模块式电源功率、内部电路、外形尺寸、接口均完全相同。均由两路直流电源供电，在任意一路直流电源有电的情况下，模块电源均能够正常工作。针对现有换流阀控制器的供电方式进行了改进，提出了可组合的模块式电源供电方式，不但解决了换流阀控制器功率需求不同带来的电源板兼容性差、生产管理复杂的问题，更通过多电源供电提高了供电***整体的可靠性。

Description

一种换流阀控制器的高可靠供电方法
技术领域
本发明涉及的是一种柔性直流输电变流器控制领域的方法，具体是一种换流阀控制器的高可靠供电方法。
背景技术
换流阀控制器是换流阀的控制中枢，负责对阀塔上每个功率单元的工作状态进行控制及监测，以满足上层换流器、和站级电力***调度需求。在柔性直流输电等工程应用中，换流器作为核心部件，影响着整个***的稳定性及可靠性，所以换流器控制器的工作电源可靠性对***和工程而言都是至关重要的。
目前换流阀控制器根据实际应用领域及应用工程的不同，有着不同的配置，但形式上都是众多板卡插在机箱中，机箱放置在柜体中。板卡、机箱的供电如图1所示。为了保证控制器供电，采用双冗余电源，其中直流屏A和B相同，直流屏输出两路电源分别接入屏柜中控制机箱的电源板，每路电源对应机箱中一个电源板，如直流屏A对应电源板A11、A12、A13～An3,直流屏B对应B11、B12、B13～Bn3。每个机箱中有两个电源，为双冗余热备份形式，共同为机箱中的用电板卡供电。电源板通常具备输入、输出掉电告警功能，并有一定的输入掉电输出延时几十ms断电的能力。
以上换流阀控制器的供电形式广泛应用在目前的柔直项目中，双冗余热备份形式的电源为阀控提供了有力的供电支撑。但因换流阀控制器应用场合的不同，其搭配的板卡种类、数量有较大差异，每个机箱的功耗差异也较大，供电电源在考虑到功率、冗余度、散热、成本等的情况下，根据不同的项目可能会用到不同的电源，这样机箱供电电源在生产管理、产品维护及兼容性方面带来一定问题。
考虑到机箱空间等因素，柔性直流输电项目中每一个机箱内只有一块电源板对应一路输入电源，如果一路直流供电出现问题，则控制器将运行在单电源供电模式，如果此时单个机箱电源出现故障，则会造成换流阀控制器整体停运甚至失控。另因电源板自身储能有限，在输入断电情况下，输出会在几十毫秒后迅速掉电，这么短的时间内换流阀控制器可能没有将掉电故障处理完成或上报完成就会断电，带来一定失控及数据丢失的隐患。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明提出一种换流阀控制器的高可靠供电方法，针对现有换流阀控制器的供电方式进行了改进，提出了可组合的模块式电源供电方式，不但解决了换流阀控制器功率需求不同带来的电源板兼容性差、生产管理复杂的问题，更通过多电源供电提高了供电***整体的可靠性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种换流阀控制器的高可靠供电方法，每个换流阀控制屏柜内的换流阀控制器机箱均配有一个电源模组，电源模组单独装在和机箱配套的外壳内，电源模组由若干模块式电源组成，每个模块式电源功率、内部电路、外形尺寸、接口均完全相同。均由两路直流电源供电，在任意一路直流电源有电的情况下，模块电源均能够正常工作。
直流供电屏包括直流屏A和直流屏B，换流阀控制屏柜包括第一屏柜至第n屏柜；
直流屏A供电在进入换流阀控制器的第一屏柜后接入空开A1，直流电从空开A1通过二极管D11、D13、D15分别供给第一屏柜的多个电源模组；直流屏B供电在进入换流阀控制器的第一屏柜后接入空开B1，直流电从空开B1通过二极管D12、D14、D16分别供给第一屏柜的多个电源模组；同样的，直流屏A供电在进入换流阀控制器的屏柜n后接入空开An，直流电从空开An通过二极管Dn1、Dn3、Dn5分别供给第n屏柜的多电源模组；直流屏B供电在进入换流阀控制器的第n屏柜后接入空开Bn，直流电从空开Bn通过二极管Dn2、Dn4、Dn6分别供给第n屏柜的多个电源模组；如此可保证屏柜内电源模组任意一路直流供电有电时，电源模组都可正常工作。
进一步地，每个所述的电源模组内都插有完全相同的n个模块电源cell1、cell2～celln，每个cell模块电源都有固定的功率，根据用电机箱功耗的不同，电源模组可以灵活配套不同数量的模块电源；电源模组内模块电源的数量由换流阀控制器机箱的功耗决定。
进一步地，每个所述的模块电源随意接插在电源模组背板上，没有固定的槽位规定；在一个电源模组内，直流屏输入的高压直流电分别接入模块电源cell1、cell2～celln，每个模块电源都有过流熔断的速断保险丝F，当模块电源自身出现故障时保险丝F会熔断，将其和输入电源断开，不会影响到其它模块电源；在保险F之后供电分为两路：一路送到传统的DC/DC直流降压电源，输出V2的直流电，V2和阀控设备板卡供电电压相同，此部分电流汇入电源模组背板；另一路送入电池充电电路，电池充电电路输出和阀控设备板卡供电匹配的直流电压V1为电池充电，V1等于V2，电池通过二极管并联在模块电源的输出，二极管管压降为Vd。
进一步地，在正常情况下电池不为阀控用电设备供电，只有当电源模组背板电压下降到V2-Vd时，电池开始为设备供电；这样在输入掉电时，电源模组的输出能够持续提供稳定电压，使换流阀控制器完成相应的控制保护动作，并上报故障，等待站级控制的命令并执行；能有效减小直流屏供电异常带来的换流阀异常停机、故障未完成上报等风险。
进一步地，每个所述的电源模组支持同时输出多路电源，通过电源模块内部的MOSFET软开断电路，多路电源的上电顺序能够调整，使电源模组供电使用范围广泛，只需要设置一下即可适应不同供电需求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提出了可组合的模块式电源供电方式，不但解决了换流阀控制器功率需求不同带来的电源板兼容性差、生产管理复杂的问题，更通过多电源供电提高了供电***整体的可靠性；
2、电源模组由若干模块式电源(cell)组成，每个模块式电源功率、内部电路、外形尺寸、接口等都完全相同，都由两路直流电源供电，在任意一路直流电源有电的情况下，模块电源都可正常工作；
3、能有效减小直流屏供电异常带来的换流阀异常停机、故障未完成上报等风险；
4、在一些需要负载顺序启动的项目中使用方便。
附图说明
图1本发明的换流阀控制器板卡、机箱供电示意图；
图2本发明的换流阀控制器高可靠供电方式示意图；
图3本发明的电源模组示意图；
图4本发明的电源模组输出电压时序示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
一种换流阀控制器的高可靠供电方法，如图1-2所示，可组合的模块式电源可称为电源模组，每个屏柜内的换流阀控制器机箱都配有一个电源模组，电源模组单独装在和机箱配套的外壳内，电源模组由若干模块式电源(cell)组成，每个模块式电源功率、内部电路、外形尺寸、接口等都完全相同，都由两路直流电源供电，在任意一路直流电源有电的情况下，模块电源都可正常工作。
如图2所示，直流屏A供电在进入换流阀控制器的屏柜1后接入空开A1，直流电从空开A1通过二极管D11、D13、D15分别供给电源模组11、12、13；直流屏B供电在进入换流阀控制器的屏柜1后接入空开B1，直流电从空开B1通过二极管D12、D14、D16分别供给电源模组11、12、13。同样的，直流屏A供电在进入换流阀控制器的屏柜n后接入空开An，直流电从空开An通过二极管Dn1、Dn3、Dn5分别供给电源模组n1、n2、n3；直流屏B供电在进入换流阀控制器的屏柜n1后接入空开Bn，直流电从空开Bn通过二极管Dn2、Dn4、Dn6分别供给电源模组n1、n2、n3。如此可保证屏柜内电源模组任意一路直流供电有电时，电源模组都可正常工作。根据实际工程的机箱数量，配套相应的电源模组的数量。
电源模组11、12、13、n1、n2、n3内都插有完全相同的模块电源cell1、cell2～celln，每个cell模块电源都有固定的功率，根据用电机箱功耗的不同，电源模组可以灵活配套不同数量的模块电源。电源模组内模块电源的数量由换流阀控制器机箱的功耗决定，一般情况下是换流阀控制器功耗加上至少一倍的冗余，如此配置可保证电源模组内一半甚至一半以上的模块电源故障时，换流阀控制器能够正常工作，供电可靠性有效提高。
模块电源可以随意接插在电源模组背板上，没有固定的槽位规定。如图3所示，在一个电源模组内，直流屏输入的高压直流电分别接入模块电源cell1、cell2～celln，每个模块电源都有过流熔断的速断保险丝F，当模块电源自身出现故障时保险丝F会熔断，将其和输入电源断开，不会影响到其它模块电源。在保险F之后供电分为两路：一路送到传统的DC/DC直流降压电源，输出V2的直流电，V2和阀控设备板卡供电电压相同，此部分电流汇入电源模组背板；另一路送入电池充电电路，电池充电电路输出和阀控设备板卡供电匹配的直流电压V1为电池充电，V1等于V2，电池通过二极管并联在模块电源的输出，二极管管压降为Vd。
在正常情况下电池不为阀控用电设备供电，只有当电源模组背板电压下降到V2-Vd时，电池开始为设备供电。这样在输入掉电时，电源模组的输出能够持续提供稳定电压，使换流阀控制器完成相应的控制保护动作，并上报故障，等待站级控制的命令并执行。能有效减小直流屏供电异常带来的换流阀异常停机、故障未完成上报等风险。
电源模组支持同时输出多路电源，通过电源模块内部的MOSFET软开断电路，多路电源的上地顺序可任意调整，这样电源模组供电使用范围广泛，只需要设置一下即可适应不同供电需求。如图4所示为电源模组输出电压的时序示意图，第一路电源、第二路电源和第三路电源可同时上电，也可分开上电，每路电源输出时间间隔T1、T2范围从-100ms到100ms可调。在一些需要负载顺序启动的项目中使用方便。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (6)

1.一种换流阀控制器的高可靠供电方法，其特征在于，每个换流阀控制屏柜内的换流阀控制器机箱均配有一个电源模组，电源模组单独装在和机箱配套的外壳内，电源模组由若干模块式电源组成，每个模块式电源功率、内部电路、外形尺寸、接口均完全相同，均由两路直流电源供电，在任意一路直流电源有电的情况下，模块电源均能够正常工作。
2.根据权利要求1所述的一种换流阀控制器的高可靠供电方法，其特征在于，直流供电屏包括直流屏A和直流屏B，换流阀控制屏柜包括第一屏柜至第n屏柜；
直流屏A供电在进入换流阀控制器的第一屏柜后接入空开A1，直流电从空开A1通过二极管D11、D13、D15分别供给第一屏柜的多个电源模组；直流屏B供电在进入换流阀控制器的第一屏柜后接入空开B1，直流电从空开B1通过二极管D12、D14、D16分别供给第一屏柜的多个电源模组；同样的，直流屏A供电在进入换流阀控制器的屏柜n后接入空开An，直流电从空开An通过二极管Dn1、Dn3、Dn5分别供给第n屏柜的多电源模组；直流屏B供电在进入换流阀控制器的第n屏柜后接入空开Bn，直流电从空开Bn通过二极管Dn2、Dn4、Dn6分别供给第n屏柜的多个电源模组；如此可保证屏柜内电源模组任意一路直流供电有电时，电源模组都可正常工作。
3.根据权利要求2所述的一种换流阀控制器的高可靠供电方法，其特征在于，每个所述的电源模组内都插有完全相同的n个模块电源cell1、cell2～celln，每个cell模块电源都有固定的功率，根据用电机箱功耗的不同，电源模组可以灵活配套不同数量的模块电源；电源模组内模块电源的数量由换流阀控制器机箱的功耗决定。
4.根据权利要求3所述的一种换流阀控制器的高可靠供电方法，其特征在于，每个所述的模块电源随意接插在电源模组背板上，没有固定的槽位规定；在一个电源模组内，直流屏输入的高压直流电分别接入模块电源cell1、cell2～celln，每个模块电源都有过流熔断的速断保险丝F，当模块电源自身出现故障时保险丝F会熔断，将其和输入电源断开，不会影响到其它模块电源；在保险F之后供电分为两路：一路送到传统的DC/DC直流降压电源，输出V2的直流电，V2和阀控设备板卡供电电压相同，此部分电流汇入电源模组背板；另一路送入电池充电电路，电池充电电路输出和阀控设备板卡供电匹配的直流电压V1为电池充电，V1等于V2，电池通过二极管并联在模块电源的输出，二极管管压降为Vd。
5.根据权利要求4所述的一种换流阀控制器的高可靠供电方法，其特征在于，在正常情况下电池不为阀控用电设备供电，只有当电源模组背板电压下降到V2-Vd时，电池开始为设备供电；这样在输入掉电时，电源模组的输出能够持续提供稳定电压，使换流阀控制器完成相应的控制保护动作，并上报故障，等待站级控制的命令并执行；能有效减小直流屏供电异常带来的换流阀异常停机、故障未完成上报等风险。
6.根据权利要求4所述的一种换流阀控制器的高可靠供电方法，其特征在于，每个所述的电源模组支持同时输出多路电源，通过电源模块内部的MOSFET软开断电路，多路电源的上电顺序能够调整，使电源模组供电使用范围广泛，只需要设置一下即可适应不同供电需求。
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