CN112202348A - 一种换流阀与阀基控制设备的接口装置及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换流阀与阀基控制设备的接口装置及通信方法，接口装置包括：第一通信模块接收子模块控制信息数据包；第二通信模块接收对应子模块发送的运行状态信息；控制模块将子模块控制信息数据包进行解析得到子模块控制信息并发送到对应的子模块；将对应子模块发送的运行状态信息进行组合，将子模块运行状态信息数据包发送到对应的桥臂控制单元；供电接口模块为第一通信模块、第二通信模块及控制模块供电。本发明的桥臂控制单元与各子模块的数据信息依次通过第一通信模块、控制模块、第二通信模块进行交互，省去了从二次控制室到阀厅的大量光纤走线，便于后期检修维护，有效提高阀基控制设备和阀塔子模块通信的可靠性。

Description

一种换流阀与阀基控制设备的接口装置及通信方法

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种换流阀与阀基控制设备的接口装置及通信方法。

背景技术

在柔性直流输电***中，阀基控制设备(Valve-Based Controller,VBC)作为连接极控制保护设备和换流阀的中间环节，主要负责实现全体子模块和整个桥臂乃至换流阀整个***的运行控制和安全保护。相较于晶闸管直接串联的常规直流，柔性直流输电的换流阀包含多个由全控型器件IGBT组成的子模块，每个子模块需独立控制，且当输电***的电压等级越高，需要的子模块数量也越多。为了实现VBC与数量众多的子模块之间长距离的同步点对点通信，目前工程应用方法通常为在VBC内部配置子模块通信机箱，每个通信机箱通过长距离光纤与一定数量的子模块相连，由于所述机箱能够连接的子模块数量有限，因此往往需要配置多个通信机箱及配套机柜，造成VBC设备成本增加且占地面积较大；此外，由于VBC与换流阀物理位置相距较远(一般达到200米以上)，因此，该拓扑方式下需要铺设数量巨大的长距离光缆，极大的增加了换流阀设备生产安装成本以及后期设备运行维护成本。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的阀基控制***与换流阀之间使用光纤通信方式造成设备安装、运行维护成本高的缺陷，从而提供一种换流阀与阀基控制设备的接口装置及通信方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种换流阀与阀基控制设备的接口装置，阀基控制设备包括多个桥臂控制单元，换流阀包括多个桥臂，每个桥臂包括多个子模块，当一个桥臂控制单元通过至少一个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，接口装置包括：控制模块、供电接口模块、至少一个第一通信模块及多个第二通信模块，其中，第一通信模块，分别与桥臂控制单元连接及控制模块连接，用于接收桥臂控制单元发送的子模块控制信息数据包；第二通信模块，与子模块一一对应，分别与控制模块及对应的子模块连接，用于接收对应子模块发送的运行状态信息；控制模块，用于将子模块控制信息数据包进行解析，得到子模块控制信息，并通过第二通信模块发送到对应的子模块；将对应子模块发送的运行状态信息进行组合，并通过第一通信模块将得到的对应的子模块运行状态信息数据包发送到对应的桥臂控制单元；供电接口模块，分别与外接电源、第一通信模块、第二通信模块及控制模块连接，用于为第一通信模块、第二通信模块及控制模块供电。

在一实施例中，当一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态，且多个接口装置中任意一个接口装置为主接口装置时，接口装置还包括：至少一个第三通信模块，与下级接口装置的第三通信模块两两互连，用于与上级接口装置及下级接口装置通信。

在一实施例中，当接口装置包括至少两个第一通信模块时，所有的第一通信模块互为备用通信模块。

在一实施例中，接口装置设置于屏蔽罩外壳中，屏蔽罩外壳用于抵抗强电磁干扰；当一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，多个接口装置置于不同的安装地点，或多个接口装置置于同一接口设备箱内。

在一实施例中，当一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，多个接口装置的供电接口模块由不同外接电源供电，或多个供电接口模块并联组合后由同一外接电源供电。

在一实施例中，当接口设备安装在换流阀阀塔的每个阀层的绝缘屏蔽罩内时，供电接口模块从至少一个对应的子模块的取能电源取能；当接口设备安装在换流阀阀塔底部或换流阀阀塔其它位置时，供电接口模块从换流阀阀厅供电电源取能。

第二方面，本发明实施例提供一种换流阀与阀基控制设备的通信方法，基于第一方面的接口装置，当一个桥臂控制单元通过至少一个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，通信方法包括：桥臂控制单元将获取的子模块控制信息进行组合，得到至少一个子模块控制信息数据包，桥臂控制单元将对应的子模块控制信息数据包发送到对应的第一通信模块；第一通信模块将子模块控制信息数据包发送到控制模块，控制模块将子模块控制信息数据包进行解析后，将子模块控制信息通过第二通信模块发送到对应的子模块；控制模块接收多个子模块发送的运行状态信息，并对多个子模块发送的运行状态信息进行组合，将得到的子模块运行状态信息数据包，通过第一通信模块发送到对应的桥臂控制单元。

在一实施例中，当一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态，且多个接口装置中任意一个接口装置为主接口装置时，通信方法还包括：桥臂控制单元将各个接口装置所连接的子模块的控制信息组合，得到多个子模块控制信息数据包；桥臂控制单元将全部子模块控制信息数据包通过主接口装置的第一通信模块均发送到主接口装置的控制模块；主接口装置的控制模块识别本级接口装置的子模块控制信息数据包，并将其它接口装置的子模块控制信息数据包，依次通过本级的第三通信模块、下一级的接口装置的第三通信模块发送到下一级的接口装置的控制模块；下一级的接口装置的控制模块识别本级接口装置的子模块控制信息数据包，并将其它接口装置的子模块控制信息数据包，依次通过本级的第三通信模块、再下一级接口装置的第三通信模块发送到再下一级接口装置的控制模块，以此类推，直到各级的接口装置的控制模块均识别出本级的子模块控制信息数据包。

在一实施例中，换流阀与阀基控制设备的通信方法还包括：各级的接口装置的控制模块识别出本级的子模块控制信息数据包之后，各控制模块对本级的子模块控制信息数据包进行解析，得到本级的子模块控制信息，并将控制信息通过本级的第二通信模块发送到对应的子模块。

在一实施例中，换流阀与阀基控制设备的通信方法还包括：各级的接口装置的控制模块通过第二通信模块接收对应的子模块发送的运行状态信息，并对多个子模块的运行状态信息进行组合，得到本级的子模块运行状态信息数据包；最后一级的接口装置的控制模块将本级的子模块运行状态信息数据包，依次通过本级的第三通信模块、上一级接口装置的第三通信模块发送到上一级接口装置的控制模块；上一级接口装置的控制模块将本级的子模块状态信息数据包，以及下级发送的数据包，依次通过依次通过本级的第三通信模块、再上一级接口装置的第三通信模块发送到再上一级接口装置的控制模块，以此类推，直到主接口装置的控制模块接收到其它全部接口装置发送的子模块状态信息数据包；主接口装置的控制模块将本级的子模块运行状态信息数据包及其它全部接口装置发送的子模块状态信息数据包，通过本级的第一通信模块发送到桥臂控制单元。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的换流阀与阀基控制设备的接口装置及通信方法，桥臂控制单元与子模块的数据信息依次通过第一通信模块、控制模块、第二通信模块进行交互，省去了从二次控制室到阀厅的大量光纤走线，降低了铺设光纤的工作量，同时也大大降低了中间光纤断裂的可能性，便于后期检修维护，有效提高阀基控制设备和阀塔子模块通信的可靠性。

2.本发明提供的换流阀与阀基控制设备的接口装置及通信方法，一个桥臂控制单元需要配置多个接口装置时，通过选取其中一个接口装置为主接口装置，并利用各接口装置的第三通信模块实现各接口装置两两互连，主接口装置接收到桥臂控制单元下发的全部子模块控制信息数据包后，将其解析后，经由扩展通信接口下发给与其相连的其他接口装置，再由其他接口装置传输给接口设备箱中的其余接口装置；与之类似的，子模块上传的状态信息传输至各个接口装置后，由主接口装置统一进行信息汇总，之后发送给桥臂控制单元，从而实现各接口装置信息交互，进一步缩减接口装置与桥臂控制单元间通信的长距离光纤的使用量。

3.本发明提供的换流阀与阀基控制设备的接口装置，第二通信模块与子模块一一对应，且每个子模块都有独立光纤与接口装置连接，各子模块与阀基控制设备之间采用点对点并行通信方式，避免某个子模块的状态信息丢失，且能够大幅提高每个子模块执行投切命令时的响应速度。

4.本发明提供的换流阀与阀基控制设备的接口装置，将接口装置配置在了阀塔上或组合后配置于阀塔下，节省了二次控制室内六个桥臂所需的接口机柜，大大节省了二次控制室内阀控设备的占地空间以及设备成本。

5.本发明提供的换流阀与阀基控制设备的接口装置，通过接口装置独立工作分散配置在阀塔上或将组合后的接口装置放置于阀塔统一供电，以及由外接电源统一供电放置于阀塔下方的方式，有效减少了阀基控制设备到阀塔之间的光纤数量，能够显著降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的接口装置连接拓扑图；

图2为本发明实施例提供的接口装置的一个具体示例的组成图；

图3为本发明实施例提供的接口装置的另一个具体示例的组成图；

图4为本发明实施例提供的单个接口装置独立工作时安装方式示意图；

图5为本发明实施例提供的接口设备箱安装方式示意图；

图6为本发明实施例提供的接口装置的另一个具体示例的组成图；

图7为本发明实施例提供的通信方法的一个具体示例的流程图；

图8为本发明实施例提供的通信方法的另一个具体示例的流程图；

图9为本发明实施例提供的通信方法的另一个具体示例的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明实施例提供一种换流阀与阀基控制设备的接口装置，应用于需要需要控制多个设备的场合，阀基控制设备包括多个桥臂控制单元，一个集中控制单元，换流阀包括多个桥臂，每个桥臂包括多个子模块，一个桥臂控制单元可以通过一个接口装置控制同一桥臂子模块的运行状态，或一个桥臂控制单元可以通过多个接口装置控制同一桥臂子模块的运行状态，接口装置的数量由接口装置的接口数量以及同一桥臂子模块数量决定。在一实施例中，如图1所示，换流阀由6个桥臂构成，每个桥臂由k个子模块构成，阀基控制设备由6个桥臂控制单元构成，第一桥臂控制单元通过第a1～an接口装置控制第一桥臂子模块，而第六桥臂则通过第dn接口装置控制第六桥臂子模块。

本发明实施例中，如图2所示，当一个桥臂控制单元通过至少一个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，接口装置包括：控制模块1、供电接口模块2、至少一个第一通信模块3及多个第二通信模块4。

如图2所示，本发明实施例的第一通信模块3分别与桥臂控制单元连接及控制模块1连接，用于接收桥臂控制单元发送的子模块控制信息数据包。

本发明实施例的接口装置通过第一通信模块3经由长距离光纤与VBC的桥臂控制单元相连，桥臂控制单元将接口装置所连接的子模块控制信息组合，得到接口装置对应的子模块控制信息数据包，并经由第一通信模块3发送到接口装置中的控制模块1，其中，第一通信模块3可以为第一光通信模块。

如图2所示，本发明实施例的第二通信模块4与子模块一一对应，分别与控制模块1及对应的子模块连接，用于接收对应子模块发送的运行状态信息。

本发明实施例接口装置包括多个第二通信模块4，每个第二通信模块4与一个子模块连接及控制模块1连接，因此桥臂控制单元需要接口装置的数量由该桥臂上子模块的数量及该接口装置中第二通信模块4的数量决定。控制模块1通过第二通信模块4经由短距离光纤与子模块连接，控制模块1将桥臂控制单元发送的子模块控制信息数据包解析之后，将子模块控制信息通过第二通信模块4发送到对应的子模块，其中，第一通信模块3可以为第一光通信模块。

如图2所示，本发明实施例的控制模块1分别与第一通信模块3及第二通信模块4连接，用于将子模块控制信息数据包进行解析，得到子模块控制信息，并通过第二通信模块4发送到对应的子模块；将对应子模块发送的运行状态信息进行组合，并通过第一通信模块3将得到的对应的子模块运行状态信息数据包发送到对应的桥臂控制单元。

本发明实施例中，各子模块与桥臂控制单元之间为双向通信，桥臂控制单元不仅仅能通过第一通信模块3将子模块控制信息数据包发送到控制模块1，控制模块1将子模块控制信息数据包进行解析，得到所连接各子模块的控制信息，并把控制信息通过第二通信模块4发送到对应的子模块，而且，各子模块将自身的运行状态信息通过所连接的第二通信模块4，发送到对应的控制模块1，控制模块1将所连接子模块的运行状态信息进行汇总及组合，得到子模块运行状态信息数据包，并通过第一通信模块3将子模块运行状态信息数据包发送到对应的桥臂控制单元。

需要说明的是，本发明实施例的控制模块1包含中央处理器(CPU)和FPGA芯片；为了进一步提升设备抗电磁干扰能力同时降低设备成本，控制模块1可不安装CPU芯片，仅通过FPGA芯片实现控制功能，此外，控制模块1还可以为其它数据处理芯片。

如图2所示，本发明实施例的供电接口模块2，分别与外接电源、第一通信模块3、第二通信模块4及控制模块1连接，用于为第一通信模块3、第二通信模块4及控制模块1供电。

本发明实施例的供电接口模块2由外接电源供电，该外接电源的选取由接口装置的安装位置决定。

本发明实施例提供的换流阀与阀基控制设备的接口装置，桥臂控制单元与子模块的数据信息依次通过第一通信模块、控制模块、第二通信模块进行交互，省去了从二次控制室到阀厅的大量光纤走线，降低了铺设光纤的工作量，同时也大大降低了中间光纤断裂的可能性，便于后期检修维护，有效提高阀基控制设备和阀塔子模块通信的可靠性。

在一具体实施例中，如图3所示，当一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态，且多个接口装置中任意一个接口装置为主接口装置时，接口装置还包括：至少一个第三通信模块5，与下级接口装置的第三通信模块5两两互连，用于与上级接口装置及下级接口装置通信。

本发明实施例中，当接口装置安装在阀塔底部或阀厅其他位置，且一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，所有的接口装置可以放置于一个接口设备箱内，为进一步缩减接口装置与VBC的桥臂控制单元间连接的长距离光纤的使用数量，可在接口设备箱内选择一个所述接口装置作为主接口装置，接口机箱内的所有接口装置通过第三通信模块5经由短距离光纤两两互连，进行信息交互；该接口设备箱仅需使用一对长距离光纤与二次控制室内的VBC桥臂控制单元连接，该长距离光纤的另一端连接到接口设备箱内的主接口装置上。

具体地，如图3所示，假设桥臂控制单元通过第一接口装置、第二接口装置及第三接口装置控制子模块状态及接收子模块状态信息，且第一接口装置为主接口装置，第一接口装置通过其内部第三通信模块5与第二接口装置的第三通信模块5对应连接，第二接口装置通过其内部的第三通信模块5与第三接口的第三通信模块5对应连接，此时第二接口装置为第一接口装置的下级接口装置，第三接口装置为第二接口装置的下级接口装置(此处的上下级接口装置之间并不为主从关系，仅仅为串联连接之后的连接关系)。桥臂控制单元将第一接口装置、第二接口装置及第三接口装置所连接的子模块的控制信息分别组合，得到第一子模块控制信息数据包、第二子模块控制信息数据包及第三子模块控制信息数据包，桥臂控制单元将三个子模块控制信息数据包通过第一接口装置的第一通信模块3，发送到第一接口控制装置的控制模块1，第一接口控制装置的控制模块1识别三个子模块控制信息数据包之后，将第二子模块控制信息数据包、第三子模块控制信息数据包通过其内部的第三通信模块5及第二接口装置的第三通信模块5，发送到第二接口控制装置的控制模块1，第二接口控制装置的控制模块1识别两个子模块控制信息数据包之后，将第三子模块控制信息数据包通过其内部的第三通信模块5及第三接口装置的第三通信模块5，发送到第三接口控制装置的控制模块1，三个接口装置对各自的子模块控制信息数据包进行解析后得到子模块控制信息，并将控制信息发送到对应的子模块。

同理，第一接口装置、第二接口装置、第三接口装置分别通过各自的第二通信模块4接收对应的多个子模块运行状态信息，并对多个子模块运行状态信息进行组合后，得到各自的子模块运行状态信息数据包(分别为第一子模块状态信息数据包、第二子模块状态信息数据包及第三子模块状态信息数据包)，第三接口装置将第三子模块状态信息数据包通过其内部的第三通信模块5、及第二接口装置的第三通信模块5发送到第二接口装置的控制模块1，第二接口装置的控制模块1将第二子模块状态信息数据包、第三子模块状态信息数据包通过其内部的第三通信模块5、及第一接口装置的第三通信模块5发送到第一接口装置的控制模块1，第一接口装置的控制模块1将第一子模块状态信息数据包、第二子模块状态信息数据包、第三子模块状态信息数据包通过其内部的第一通信模块3发送到桥臂控制单元。

需要说明的是，本发明实施例的第三通信模块5为光通信模块，且其为可拆卸模块。

在一具体实施例中，本发明实施例，当接口装置包括至少两个第一通信模块3时，所有的第一通信模块3互为备用通信模块。同一接口装置中所有的第一通信模块3收发的数据完全相同，互为备用，当有第一通信模块3出现故障时，可在换流阀不停运的情况下，材料其它正常第一通信模块3继续工作。同理，当接口装置包括至少两个第三通信模块5时，同一接口装置中所有的第三通信模块5互为备用通信模块。

需要说明的是，本发明实施例的第一通信模块3采用高速光纤通信模块，其通信方式为RapidIO；第二通信模块4采用低速光通信收发器，其通信速率范围为2Mbps-50Mbps；第三通信模块5采用低速光通信收发器，其通信速率范围为2Mbps-50Mbps，该通信模块为可拆卸模块，仅用于举例，但不以此为限制。

在一具体实施例中，接口装置设置于屏蔽罩外壳中，屏蔽罩外壳用于抵抗强电磁干扰；当一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，多个接口装置置于不同的安装地点，或多个接口装置置于同一接口设备箱内。

本发明实施例中接口装置置于屏蔽罩外壳内，该外壳具备绝缘和强电磁屏蔽能力，能够防止接口装置运行期间受到换流阀阀厅高压强电磁环境干扰。当同一桥臂的子模块的数量大于接口装置的第二通信模块4的数量时，该桥臂的桥臂控制单元通过多个接口装置控制子模块，则所有的接口装置可以安装在不同的地点，或者可以并联连接后置于同一接口设备箱内，接口设备箱的安装地点根据实际情况进行选取。

在一具体实施例中，当一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，多个接口装置的供电接口模块2由不同外接电源供电，或多个供电接口模块2并联组合后由同一外接电源供电。

当同一桥臂的子模块的数量大于接口装置的第二通信模块4的数量时，该桥臂的桥臂控制单元通过多个接口装置控制子模块，则所有的接口装置可以安装在不同的地点，则所有接口装置的供电接口模块2由不同外接电源供电；当所有接口装置置于同一接口设备箱内，则所有接口装置的供电接口模块2并联连接后由同一外接电源供电。

在一具体实施例中，当接口设备安装在换流阀阀塔的每个阀层的绝缘屏蔽罩内时，供电接口模块2从至少一个对应的子模块的取能电源取能；当接口设备安装在换流阀阀塔底部或换流阀阀塔其它位置时，供电接口模块2从换流阀阀厅供电电源取能。

本发明实施例的接口装置可以安装在换流阀阀塔的每个阀层的绝缘屏蔽罩内，其供电方式为将子模块取能电源输出连接至接口装置的供电接口模块2进行供能；优选的，可选择多个子模块取能电源输出并联连接至所述接口装置的供电接口模块2，以防止单个子模块故障发生旁路后影响接口装置的供电；每个阀层安装的接口装置个数M＝阀层子模块个数S1÷接口装置第二类光通信模块数N。

具体地，如图4所示，为最大限度缩短子模块与接口装置间通信光纤长度，考虑到光纤布置方便及控制可靠性，可在换流阀阀塔每一层安装一个接口装置，该接口装置负责与本阀层所有子模块经由短光纤进行控制和状态信息的交互。在该配置方式下，需要通过子模块的取能电源为接口装置供电，为防止单个子模块故障后，无法为接口装置供电的情况，可采用多个子模块取能电源为同一个接口装置并联供电的模式，当某一个子模块旁路时，仍可由其余子模块为取能装置提供电源。

本发明实施例的接口装置还以安装在换流阀阀塔底部，通过换流阀阀厅供电电源输出连接至所述接口装置的供电接口模块2进行供能；每个阀塔安装的接口装置个数M＝阀塔子模块个数S2÷接口装置第二类光通信模块数N。

本发明实施例的接口装置可以根据实际工程现场阀厅布局需求，统一放置在阀厅的其他位置，通过换流阀阀厅供电电源输出连接至所述接口装置的供电接口模块2进行供能。优选的，当接口装置安装在阀塔底部或阀厅其他位置时，为提高接口装置供能可靠性，可将多个接口装置组合后使用，即多个该接口装置可组合为一个接口设备箱，所述接口设备箱内的接口装置供电接口模块2并联连接。

具体地，如图5所示，为进一步降低接口装置安装施工复杂度，可将负责连接单个阀塔内所有子模块的多个接口装置统一放置在同一个接口设备箱内，将该接口设备箱安装在阀塔底部，在此种方式下，可以通过阀厅内的交流或直流供电电源为接口设备箱内所有接口装置供电，若阀厅内无可靠供电电源，也可通过多个子模块取能电源供电的方式为各个接口装置供电。该方式也可大幅减少长距离的光纤走线，由于采用外部电源供电的方式，可靠性更高，更有利于接口装置电磁干扰设计。同时将所有接口装置组合放置于阀塔下方更方便后期检修维护。

如图6示，考虑到进一步缩减接口装置与VBC桥臂控制单元间通信的长距离光纤的使用量，当桥臂控制单元需要多个接口装置时，所有的接口装置置于同一接口设备箱中，并选定一个主接口装置，该主接口装置通过一对长距离光纤与VBC桥臂控制单元进行通信，其余接口装置不再与VBC进行光纤连接。接口设备箱中的接口装置通过控制核心板上的扩展通信接口模块(第三通信模块5)来实现接口装置间的信息交互。主接口装置接收到VBC下发的子模块控制指令后，将其解析后，经由扩展通信接口(第三通信模块5)下发给与其相连的其他接口装置，再由其他接口装置传输给接口设备箱中的其余接口装置；与之类似的，子模块上传的状态信息传输至各个接口装置后，由主接口装置统一进行信息汇总，之后发送给VBC桥臂控制单元。

本发明提供的换流阀与阀基控制设备的接口装置，桥臂控制单元与子模块的数据信息依次通过第一通信模块、控制模块、第二通信模块进行交互，省去了从二次控制室到阀厅的大量光纤走线，降低了铺设光纤的工作量，同时也大大降低了中间光纤断裂的可能性，便于后期检修维护，有效提高阀基控制设备和阀塔子模块通信的可靠性。

本发明提供的换流阀与阀基控制设备的接口装置，一个桥臂控制单元需要配置多个接口装置时，通过选取其中一个接口装置为主接口装置，并利用各接口装置的第三通信模块实现各接口装置两两互连，主接口装置接收到桥臂控制单元下发的全部子模块控制信息数据包后，将其解析后，经由扩展通信接口下发给与其相连的其他接口装置，再由其他接口装置传输给接口设备箱中的其余接口装置；与之类似的，子模块上传的状态信息传输至各个接口装置后，由主接口装置统一进行信息汇总，之后发送给桥臂控制单元，从而实现各接口装置信息交互，进一步缩减接口装置与桥臂控制单元间通信的长距离光纤的使用量。

本发明提供的换流阀与阀基控制设备的接口装置，第二通信模块与子模块一一对应，且每个子模块都有独立光纤与接口装置连接，各子模块与阀基控制设备之间采用点对点并行通信方式，避免某个子模块的状态信息丢失，且能够大幅提高每个子模块执行投切命令时的响应速度。

本发明提供的换流阀与阀基控制设备的接口装置，将接口装置配置在了阀塔上或组合后配置于阀塔下，节省了二次控制室内六个桥臂所需的接口机柜，大大节省了二次控制室内阀控设备的占地空间以及设备成本。

本发明提供的换流阀与阀基控制设备的接口装置，通过接口装置独立工作分散配置在阀塔上或将组合后的接口装置放置于阀塔统一供电，以及由外接电源统一供电放置于阀塔下方的方式，有效减少了阀基控制设备到阀塔之间的光纤数量，能够显著降低成本。

实施例2

本发明实施例提供一种换流阀与阀基控制设备的通信方法，基于实施例1的接口装置，当一个桥臂控制单元通过至少一个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，如图7所示，通信方法包括：

步骤S11：桥臂控制单元将获取的子模块控制信息进行组合，得到至少一个子模块控制信息数据包，桥臂控制单元将对应的子模块控制信息数据包发送到对应的第一通信模块。

步骤S12：第一通信模块将子模块控制信息数据包发送到控制模块，控制模块将子模块控制信息数据包进行解析后，将子模块控制信息通过第二通信模块发送到对应的子模块。

步骤S13：控制模块接收多个子模块发送的运行状态信息，并对多个子模块发送的运行状态信息进行组合，将得到的子模块运行状态信息数据包，通过第一通信模块发送到对应的桥臂控制单元。

本发明实施例中的桥臂控制单元通过至少一个接口装置控制同一桥臂子模块运行状态(接口装置的数量由同一桥臂子模块的数量及第二通信模块的数量决定)，当所有的接口装置独立运行时，桥臂控制单元将子模块控制信息数据包通过各接口装置的第一通信模块发送到对应接口装置的控制模块，控制模块将子模块控制信息数据包解析之后，得到各子模块控制信息，并将控制信息通过第二通信模块发送到对应的子模块。

本发明实施例中各子模块将各自的运行状态信息通过第二通信模块发送到对应的接口装置的控制模块，控制模块将各子模块的运行在状态信息进行汇总及组合，得到子模块运行状态信息数据包，并将子模块运行状态信息数据包通过第一通信模块发送到对应的桥臂控制单元。

在一具体实施例中，如图8所示，当一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态，且多个接口装置中任意一个接口装置为主接口装置时，通信方法还包括：

步骤S21：桥臂控制单元将各个接口装置所连接的子模块的控制信息组合，得到多个子模块控制信息数据包。

步骤S22：桥臂控制单元将全部子模块控制信息数据包通过主接口装置的第一通信模块均发送到主接口装置的控制模块。

步骤S23：主接口装置的控制模块识别本级接口装置的子模块控制信息数据包，并将其它接口装置的子模块控制信息数据包，依次通过本级的第三通信模块、下一级的接口装置的第三通信模块发送到下一级的接口装置的控制模块。

步骤S24：下一级的接口装置的控制模块识别本级接口装置的子模块控制信息数据包，并将其它接口装置的子模块控制信息数据包，依次通过本级的第三通信模块、再下一级接口装置的第三通信模块发送到再下一级接口装置的控制模块，以此类推，直到各级的接口装置的控制模块均识别出本级的子模块控制信息数据包。

本发明实施例中，当接口装置安装在阀塔底部或阀厅其他位置，且一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，所有的接口装置可以放置于一个接口设备箱内，为进一步缩减接口装置与VBC的桥臂控制单元间连接的长距离光纤的使用数量，可在接口设备箱内选择一个所述接口装置作为主接口装置，接口机箱内的所有接口装置通过第三通信模块经由短距离光纤两两互连，进行信息交互；该接口设备箱仅需使用一对长距离光纤与二次控制室内的VBC桥臂控制单元连接，该长距离光纤的另一端连接到接口设备箱内的主接口装置上。

具体地，如图3所示，假设桥臂控制单元通过第一接口装置、第二接口装置及第三接口装置控制子模块状态及接收子模块状态信息，且第一接口装置为主接口装置，第一接口装置通过其内部第三通信模块与第二接口装置的第三通信模块对应连接，第二接口装置通过其内部的第三通信接口与第三接口的第三通信模块对应连接，此时第二接口装置为第一接口装置的下级接口装置，第三接口装置为第二接口装置的下级接口装置(此处的上下级接口装置之间并不为主从关系，仅仅为串联连接之后的连接关系)。桥臂控制单元将第一接口装置、第二接口装置及第三接口装置所连接的子模块的控制信息分别组合，得到第一子模块控制信息数据包、第二子模块控制信息数据包及第三子模块控制信息数据包，桥臂控制单元将三个子模块控制信息数据包通过第一接口装置的第一通信模块，发送到第一接口控制装置的控制模块，第一接口控制装置的控制模块识别三个子模块控制信息数据包之后，将第二子模块控制信息数据包、第三子模块控制信息数据包通过其内部的第三通信模块及第二接口装置的第三通信模块，发送到第二接口控制装置的控制模块，第二接口控制装置的控制模块识别两个子模块控制信息数据包之后，将第三子模块控制信息数据包通过其内部的第三通信模块及第三接口装置的第三通信模块，发送到第三接口控制装置的控制模块，三个接口装置对各自的子模块控制信息数据包进行解析后得到子模块控制信息，并将控制信息发送到对应的子模块。

在一具体实施例中，换流阀与阀基控制设备的通信方法还包括：

各级的接口装置的控制模块识别出本级的子模块控制信息数据包之后，各控制模块对本级的子模块控制信息数据包进行解析，得到本级的子模块控制信息，并将控制信息通过本级的第二通信模块发送到对应的子模块。

在一具体实施例中，如图9所示，换流阀与阀基控制设备的通信方法还包括：

步骤S31：各级的接口装置的控制模块通过第二通信模块接收对应的子模块发送的运行状态信息，并对多个子模块的运行状态信息进行组合，得到本级的子模块运行状态信息数据包。

步骤S32：最后一级的接口装置的控制模块将本级的子模块运行状态信息数据包，依次通过本级的第三通信模块、上一级接口装置的第三通信模块发送到上一级接口装置的控制模块。

步骤S33：上一级接口装置的控制模块将本级的子模块状态信息数据包，以及下级发送的数据包，依次通过依次通过本级的第三通信模块、再上一级接口装置的第三通信模块发送到再上一级接口装置的控制模块，以此类推，直到主接口装置的控制模块接收到其它全部接口装置发送的子模块状态信息数据包。

步骤S34：主接口装置的控制模块将本级的子模块运行状态信息数据包及其它全部接口装置发送的子模块状态信息数据包，通过本级的第一通信模块发送到桥臂控制单元。

具体地，如图3所示，假设桥臂控制单元通过第一接口装置、第二接口装置及第三接口装置控制子模块状态及接收子模块状态信息，且第一接口装置为主接口装置，第一接口装置通过其内部第三通信模块与第二接口装置的第三通信模块对应连接，第二接口装置通过其内部的第三通信接口与第三接口的第三通信模块对应连接，此时第二接口装置为第一接口装置的下级接口装置，第三接口装置为第二接口装置的下级接口装置(此处的上下级接口装置之间并不为主从关系，仅仅为串联连接之后的连接关系)。第一接口装置、第二接口装置、第三接口装置分别通过各自的第二通信模块接收对应的多个子模块运行状态信息，并对多个子模块运行状态信息进行组合后，得到各自的子模块运行状态信息数据包(分别为第一子模块状态信息数据包、第二子模块状态信息数据包及第三子模块状态信息数据包)，第三接口装置将第三子模块状态信息数据包通过其内部的第三通信模块、及第二接口装置的第三通信模块发送到第二接口装置的控制模块，第二接口装置的控制模块将第二子模块状态信息数据包、第三子模块状态信息数据包通过其内部的第三通信模块、及第一接口装置的第三通信模块发送到第一接口装置的控制模块，第一接口装置的控制模块将第一子模块状态信息数据包、第二子模块状态信息数据包、第三子模块状态信息数据包通过其内部的第一通信模块发送到桥臂控制单元。

本发明实施例提供的换流阀与阀基控制设备的通信方法，桥臂控制单元与子模块的数据信息依次通过第一通信模块、控制模块、第二通信模块进行交互，省去了从二次控制室到阀厅的大量光纤走线，降低了铺设光纤的工作量，同时也大大降低了中间光纤断裂的可能性，便于后期检修维护，有效提高阀基控制设备和阀塔子模块通信的可靠性。

本发明实施例的换流阀与阀基控制设备的通信方法，一个桥臂控制单元需要配置多个接口装置时，通过选取其中一个接口装置为主接口装置，并利用各接口装置的第三通信模块实现各接口装置两两互连，主接口装置接收到桥臂控制单元下发的全部子模块控制信息数据包后，将其解析后，经由扩展通信接口下发给与其相连的其他接口装置，再由其他接口装置传输给接口设备箱中的其余接口装置；与之类似的，子模块上传的状态信息传输至各个接口装置后，由主接口装置统一进行信息汇总，之后发送给桥臂控制单元，从而实现各接口装置信息交互，进一步缩减接口装置与桥臂控制单元间通信的长距离光纤的使用量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种换流阀与阀基控制设备的接口装置，其特征在于，阀基控制设备包括多个桥臂控制单元，换流阀包括多个桥臂，每个桥臂包括多个子模块，当一个桥臂控制单元通过至少一个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，所述接口装置包括：控制模块、供电接口模块、至少一个第一通信模块及多个第二通信模块，其中，

第一通信模块，分别与桥臂控制单元连接及控制模块连接，用于接收桥臂控制单元发送的子模块控制信息数据包；

第二通信模块，与子模块一一对应，分别与控制模块及对应的子模块连接，用于接收对应子模块发送的运行状态信息；

控制模块，用于将子模块控制信息数据包进行解析，得到子模块控制信息，并通过第二通信模块发送到对应的子模块；将对应子模块发送的运行状态信息进行组合，并通过第一通信模块将得到的对应的子模块运行状态信息数据包发送到对应的桥臂控制单元；

供电接口模块，分别与外接电源、第一通信模块、第二通信模块及控制模块连接，用于为所述第一通信模块、第二通信模块及控制模块供电。

2.根据权利要求1所述的换流阀与阀基控制设备的接口装置，其特征在于，当一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态，且多个接口装置中任意一个接口装置为主接口装置时，所述接口装置还包括：

至少一个第三通信模块，与下级接口装置的第三通信模块两两互连，用于与上级接口装置及下级接口装置通信。

3.根据权利要求1所述的换流阀与阀基控制设备的接口装置，其特征在于，当所述接口装置包括至少两个第一通信模块时，所有的第一通信模块互为备用通信模块。

4.根据权利要求1所述的换流阀与阀基控制设备的接口装置，其特征在于，

接口装置设置于屏蔽罩外壳中，所述屏蔽罩外壳用于抵抗强电磁干扰；

当一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，多个接口装置置于不同的安装地点，或多个接口装置置于同一接口设备箱内。

5.根据权利要求1所述的换流阀与阀基控制设备的接口装置，其特征在于，当一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，多个接口装置的供电接口模块由不同外接电源供电，或多个供电接口模块并联组合后由同一外接电源供电。

6.根据权利要求1所述的换流阀与阀基控制设备的接口装置，其特征在于，

当所述接口设备安装在换流阀阀塔的每个阀层的绝缘屏蔽罩内时，供电接口模块从至少一个对应的子模块的取能电源取能；

当所述接口设备安装在换流阀阀塔底部或换流阀阀塔其它位置时，供电接口模块从换流阀阀厅供电电源取能。

7.一种换流阀与阀基控制设备的通信方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的接口装置，当一个桥臂控制单元通过至少一个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态时，所述通信方法包括：

桥臂控制单元将获取的子模块控制信息进行组合，得到至少一个子模块控制信息数据包，桥臂控制单元将对应的子模块控制信息数据包发送到对应的第一通信模块；

第一通信模块将子模块控制信息数据包发送到控制模块，控制模块将子模块控制信息数据包进行解析后，将子模块控制信息通过第二通信模块发送到对应的子模块；

控制模块接收多个子模块发送的运行状态信息，并对多个子模块发送的运行状态信息进行组合，将得到的子模块运行状态信息数据包，通过第一通信模块发送到对应的桥臂控制单元。

8.根据权利要求7所述的换流阀与阀基控制设备的通信方法，其特征在于，当一个桥臂控制单元通过多个接口装置控制同一桥臂的子模块的运行状态，且多个接口装置中任意一个接口装置为主接口装置时，所述通信方法还包括：

桥臂控制单元将各个接口装置所连接的子模块的控制信息组合，得到多个子模块控制信息数据包；

桥臂控制单元将全部子模块控制信息数据包通过主接口装置的第一通信模块均发送到主接口装置的控制模块；

主接口装置的控制模块识别本级接口装置的子模块控制信息数据包，并将其它接口装置的子模块控制信息数据包，依次通过本级的第三通信模块、下一级的接口装置的第三通信模块发送到下一级的接口装置的控制模块；

下一级的接口装置的控制模块识别本级接口装置的子模块控制信息数据包，并将其它接口装置的子模块控制信息数据包，依次通过本级的第三通信模块、再下一级接口装置的第三通信模块发送到再下一级接口装置的控制模块，以此类推，直到各级的接口装置的控制模块均识别出本级的子模块控制信息数据包。

9.根据权利要求8所述的换流阀与阀基控制设备的通信方法，其特征在于，还包括：

各级的接口装置的控制模块识别出本级的子模块控制信息数据包之后，各控制模块对本级的子模块控制信息数据包进行解析，得到本级的子模块控制信息，并将控制信息通过本级的第二通信模块发送到对应的子模块。

10.根据权利要求9所述的换流阀与阀基控制设备的通信方法，其特征在于，还包括：

各级的接口装置的控制模块通过第二通信模块接收对应的子模块发送的运行状态信息，并对多个子模块的运行状态信息进行组合，得到本级的子模块运行状态信息数据包；

最后一级的接口装置的控制模块将本级的子模块运行状态信息数据包，依次通过本级的第三通信模块、上一级接口装置的第三通信模块发送到上一级接口装置的控制模块；

上一级接口装置的控制模块将本级的子模块状态信息数据包，以及下级发送的数据包，依次通过依次通过本级的第三通信模块、再上一级接口装置的第三通信模块发送到再上一级接口装置的控制模块，以此类推，直到主接口装置的控制模块接收到其它全部接口装置发送的子模块状态信息数据包；

主接口装置的控制模块将本级的子模块运行状态信息数据包及其它全部接口装置发送的子模块状态信息数据包，通过本级的第一通信模块发送到桥臂控制单元。

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