一种柔性直流输电控制系统

技术领域

本发明涉及电气设备领域，特别涉及一种柔性直流输电控制系统。

背景技术

柔性直流输电在海上风电、孤岛输电、新能源领域有着广泛的应用，其中，柔性直流输电控制系统担任着重要的作用，能够保证整个输电结构的稳定运行，并保障换流阀的安全性，在柔性直流输电控制系统中，上层的控制模块将各种命令数据实时下发给子模块，子模块快速响应，控制相关的部件运行，并将自身状态及下层的故障数据上传给控制模块，上层的控制模块及时响应做出不同的调整，将新的命令数据下发给子模块。

子模块在整个柔性直流输电控制系统中作为最底层执行单元，子模块需要将各种数据进行解析，将对旁路结构、阀单元驱动结构、晶闸管驱动结构等控制的各种指令下发给各个相关部件，还要实时进行电压检测等各种故障检测，形成故障数据并发送给上层的控制模块。而在柔性直流输电控制系统中，控制模块与子模块用传输线来通信连接，此结构存在一定的风险，传输线出现断裂等故障，此时该子模块将无法接收控制模块下发的命令，该子模块处于黑模块状态，控制模块也无法得知该子模块的状态数据，对于柔性直流输电控制系统而言是比较危险的事情。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种柔性直流输电控制系统，在布置成本合理的基础上提高运行的可靠性。

根据本发明的第一方面实施例的一种柔性直流输电控制系统，包括：第一控制模块，连接有至少一个第一子模块；第二控制模块，连接有至少一个第二子模块，所述第一子模块与所述第二子模块一一对应地连接；其中，所述第一控制模块能够下发第一传输数据至所述第一子模块，所述第一传输数据包括第一命令数据和第二命令数据中的至少一种，所述第一命令数据用于控制第一子模块工作，所述第二命令数据用于控制第二子模块工作，所述第一子模块能够发送第一传输数据至所述第二子模块；所述第二控制模块能够下发第二传输数据至所述第二子模块，所述第二传输数据包括第三命令数据和第四命令数据中的至少一种，所述第三命令数据用于控制第一子模块工作，所述第四命令数据用于控制第二子模块工作，所述第二子模块能够发送第二传输数据至所述第一子模块，所述第一命令数据的内容与所述第三命令数据的内容相同，所述第二命令数据的内容与所述第四命令数据的内容相同；所述第一子模块能够上传第三传输数据至所述第一控制模块，所述第三传输数据包括第一反馈数据和第二反馈数据中的至少一种，所述第一反馈数据由所述第一子模块产生，所述第二反馈数据由所述第二子模块产生，所述第二子模块能够发送第二反馈数据至所述第一子模块；所述第二子模块能够上传第四传输数据至所述第二控制模块，所述第四传输数据包括第一反馈数据和第二反馈数据中的至少一种，所述第一子模块能够发送第一反馈数据至所述第二子模块。

根据本发明实施例的一种柔性直流输电控制系统，至少具有如下有益效果：

本发明柔性直流输电控制系统，第一控制模块和第二控制模块关联同步，第一控制模块下发的第一传输数据中包括用于控制第一子模块工作的第一命令数据和用于控制第二子模块工作的第二命令数据，同理，第二控制模块下发的第二传输数据中包括用于控制第一子模块工作的第三命令数据和用于控制第二子模块工作的第四命令数据，同时，第一子模块和第二子模块通信连接，第一子模块的第一反馈数据能够发送给第二子模块，并且与第二反馈数据结合后上传给第二控制模块，同样地，第二子模块的第二反馈数据能够发送给第一子模块，并且与第一反馈数据结合后上传给第一控制模块，当第一子模块与第一控制模块的连接、第二子模块与第二控制模块的连接任一出现故障，第一子模块和第二子模块的反馈数据仍然能够上传给第一控制模块或者第二控制模块，再由第一控制模块或者第二控制模块来对第一子模块和第二子模块进行控制，由于第一命令数据的内容与第三命令数据的内容相同，第一命令数据和第三命令数据中的任一均能控制第一子模块，第二命令数据和第四命令数据的内容相同，第二命令数据和第四命令数据中的任一也均能控制第二子模块，控制效果一致，由此本设计可以在布置成本合理的基础上提高运行的可靠性，安全性能大大提高。

根据本发明的一些实施例，所述第一子模块包括数据处理单元、第一解码单元、第一编码单元、第二解码单元以及第二编码单元，所述数据处理单元分别与所述第一解码单元、第一编码单元、第二解码单元以及第二编码单元连接，所述第一控制模块与所述第一解码单元连接以下发第一传输数据，所述第一编码单元与所述第一控制模块连接以上传第三传输数据，所述第二编码单元与所述第一解码单元连接以获取第一传输数据，所述第二编码单元与所述第二子模块连接以发送第一传输数据，所述第二解码单元与所述第二子模块以获取第二传输数据。

根据本发明的一些实施例，所述第一控制模块与所述第一子模块之间、所述第一子模块与所述第二子模块之间以及所述第二子模块与所述第二控制模块之间均通过光纤组件通信连接。

根据本发明的一些实施例，所述光纤组件包括两根光纤。

根据本发明的一些实施例，所述第一子模块根据第一反馈数据生成第一上行数据包以及第二上行数据包，所述第一上行数据包用于表征所述第一反馈数据的标识，所述第二上行数据包用于表征所述第一反馈数据的内容，所述第一子模块根据第二反馈数据生成第三上行数据包以及第四上行数据包，所述第三上行数据包用于表征所述第二反馈数据的标识，所述第四上行数据包用于表征所述第二反馈数据的内容，所述第一子模块以第一设定时间为第一传输周期向所述第一控制模块上传第三传输数据，其中，在相邻的两个第一传输周期的其一第一传输周期中依次发送第一上行数据包和第二上行数据包，相应地，另一第一传输周期中依次发送第三上行数据包以及第四上行数据包。

根据本发明的一些实施例，所述第一控制模块根据第一命令数据生成第一下行数据包以及第二下行数据包，所述第一下行数据包用于表征所述第一命令数据的标识，所述第二下行数据包用于表征所述第一命令数据的内容，所述第一控制模块根据第二命令数据生成第三下行数据包以及第四下行数据包，所述第三下行数据包用于表征所述第二命令数据的标识，所述第四下行数据包用于表征所述第二命令数据的内容，所述第一控制模块以第二设定时间为第二传输周期向所述第一子模块下发第一传输数据，其中，在相邻的两个第二传输周期的其一第二传输周期中依次发送第一下行数据包以及第二下行数据包，相应地，另一第二传输周期中依次发送第三下行数据包以及第四下行数据包。

根据本发明的一些实施例，所述第一子模块根据第一反馈数据生成第一邻近数据包以及第二邻近数据包，所述第一邻近数据包用于表征所述第一反馈数据的标识，所述第二邻近数据包用于表征所述第一反馈数据的内容，所述第一子模块以第三设定时间为第三传输周期向第二子模块传输第一反馈数据，其中，在同一第三传输周期中，依次发送第一邻近数据包以及第二邻近数据包，在发送第一邻近数据包以及第二邻近数据包后发送第一传输数据。

根据本发明的一些实施例，所述第一设定时间、所述第二设定时间以及所述第三设定时间相同。

根据本发明的一些实施例，当第一子模块接收到第一传输数据以及第二传输数据，第一子模块优先选择并响应第一传输数据中的第一命令数据；当第一子模块仅接收到第二传输数据，第一子模块响应第二传输数据中的第三命令数据。

根据本发明的一些实施例，所述第一控制模块与所述第二控制模块通信连接。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明柔性直流输电控制系统其中一种实施例的原理结构框图；

图2为第一子模块的原理结构框图；

图3为第三传输数据的上传示意图；

图4为第一传输数据的下发示意图；

图5为第一反馈数据传输的传输示意图。

附图标记：

第一控制模块100；第二控制模块200；第一子模块300；数据处理单元310；第一解码单元320；第一编码单元330；第二解码单元340；第二编码单元350；第二子模块400。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

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，可以是两个元件内部的连通。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。

如图1-5所示，根据本发明的第一方面实施例的一种柔性直流输电控制系统，包括第一控制模块100、第二控制模块200，第一控制模块100连接有至少一个第一子模块300，第二控制模块200连接有至少一个第二子模块400，第一子模块300与第二子模块400一一对应地连接，其中，第一控制模块100能够下发第一传输数据至第一子模块300，第一传输数据包括第一命令数据和第二命令数据中的至少一种，第一命令数据用于控制第一子模块300工作，第二命令数据用于控制第二子模块400工作，第一子模块300能够发送第一传输数据至第二子模块400，第二控制模块200能够下发第二传输数据至第二子模块400，第二传输数据包括第三命令数据和第四命令数据中的至少一种，第三命令数据用于控制第一子模块300工作，第四命令数据用于控制第二子模块400工作，第二子模块400能够发送第二传输数据至第一子模块300，第一命令数据的内容与第三命令数据的内容相同，第二命令数据的内容与第四命令数据的内容相同，第一子模块300能够上传第三传输数据至第一控制模块100，第三传输数据包括第一反馈数据和第二反馈数据中的至少一种，第一反馈数据由第一子模块300产生，第二反馈数据由第二子模块400产生，第二子模块400能够发送第二反馈数据至第一子模块300，第二子模块400能够上传第四传输数据至第二控制模块200，第四传输数据包括第一反馈数据和第二反馈数据中的至少一种，第一子模块300能够发送第一反馈数据至第二子模块400。

需要说明的是，第一控制模块100和第二控制模块200在柔性直流输电控制系统中属于上层控制端，而第一子模块300和第二子模块400则作为下层的执行单元，第一子模块300和第二子模块400均需要对数据进行解析，将对旁路结构、阀单元驱动结构、晶闸管驱动结构等控制的各种指令下发给各个相关部件，还要实时进行电压检测等各种故障检测，形成故障数据并发送给上层的控制模块。

上述第一命令数据的内容与第三命令数据的内容相同，第二命令数据的内容与第四命令数据的内容相同是指第一控制模块100和第二控制模块200处于同步状态，判断逻辑也相同，由此生成第一命令数据和第三命令数据对第一子模块300的控制相同，同理，生成第二命令数据和第四命令数据对第二子模块400的控制相同。在本发明的一些实施例中，第一控制模块100与第二控制模块200通信连接，从而能够保持同步状态，提高系统稳定性。

其中，第一控制模块100、第二控制模块200、第一子模块300以及第二子模块400均可以由FPGA、DSP以及MCU等处理器及外围电路构成。

在本发明的一些实施例中，第一控制模块100与第一子模块300之间、第一子模块300与第二子模块400之间以及第二子模块400与第二控制模块200之间均通过光纤组件通信连接，数据传输快捷，系统运行高效。

在本发明的一些实施例中，光纤组件包括两根光纤，例如，第一控制模块100利用其一光纤下发数据，而第一子模块300利用另一光纤上传数据，而在第一子模块300与第二子模块400之间，可以利用其一光纤传输数据，另一光纤回传数据。

本发明柔性直流输电控制系统，第一控制模块100和第二控制模块200关联同步，第一控制模块100下发的第一传输数据中包括用于控制第一子模块300工作的第一命令数据和用于控制第二子模块400工作的第二命令数据，同理，第二控制模块200下发的第二传输数据中包括用于控制第一子模块300工作的第三命令数据和用于控制第二子模块400工作的第四命令数据，同时，第一子模块300和第二子模块400通信连接，第一子模块300的第一反馈数据能够发送给第二子模块400，并且与第二反馈数据结合后上传给第二控制模块200，同样地，第二子模块400的第二反馈数据能够发送给第一子模块300，并且与第一反馈数据结合后上传给第一控制模块100，当第一子模块300与第一控制模块100的连接、第二子模块400与第二控制模块200的连接任一出现故障，第一子模块300和第二子模块400的反馈数据仍然能够上传给第一控制模块100或者第二控制模块200，再由第一控制模块100或者第二控制模块200来对第一子模块300和第二子模块400进行控制，由于第一命令数据的内容与第三命令数据的内容相同，第一命令数据和第三命令数据中的任一均能控制第一子模块300，第二命令数据和第四命令数据的内容相同，第二命令数据和第四命令数据中的任一也均能控制第二子模块400，控制效果一致，由此本设计可以在布置成本合理的基础上提高运行的可靠性，安全性能大大提高。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，第一子模块300包括数据处理单元310、第一解码单元320、第一编码单元330、第二解码单元340以及第二编码单元350，数据处理单元310分别与第一解码单元320、第一编码单元330、第二解码单元340以及第二编码单元350连接，第一控制模块100与第一解码单元320连接以下发第一传输数据，第一编码单元330与第一控制模块100连接以上传第三传输数据，第二编码单元350与第一解码单元320连接以获取第一传输数据，第二编码单元350与第二子模块400连接以发送第一传输数据，第二解码单元340与第二子模块400以获取第二传输数据。

第一解码单元320对第一传输数据解析，获取第一命令数据以提供给数据处理单元310，数据处理单元310根据第一命令数据来对柔性直流输电控制系统中的下层部件进行控制，而在第一解码单元320对第一传输数据解析的同时，也会将第一传输数据传输给第二编码单元350，由第二编码单元350将第一传输数据发送给第二子模块400，简单快捷，处理方便可靠，需要说明的是，第二子模块400也可以是与第一子模块300相同的原理结构，第二子模块400的第二解码单元340可以与第一子模块300的第二编码单元350连接，而第一子模块300的第二解码单元340可以与第二子模块400的第二编码单元350连接，第一子模块300生成的第一反馈数据，可以通过第二编码单元350发送给第二子模块400，第二解码单元340也可以获取来自第二子模块400的第二反馈数据，同时，还能够获取第二传输数据。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，第一子模块300根据第一反馈数据生成第一上行数据包以及第二上行数据包，第一上行数据包用于表征第一反馈数据的标识，第二上行数据包用于表征第一反馈数据的内容，第一子模块300根据第二反馈数据生成第三上行数据包以及第四上行数据包，第三上行数据包用于表征第二反馈数据的标识，第四上行数据包用于表征第二反馈数据的内容，第一子模块300以第一设定时间为第一传输周期向第一控制模块100上传第三传输数据，其中，在相邻的两个第一传输周期的其一第一传输周期中依次发送第一上行数据包和第二上行数据包，相应地，另一第一传输周期中依次发送第三上行数据包以及第四上行数据包。

需要说明的是，第一子模块在上传数据时，一般一次发送两个数据包，每个数据包均为一个32位的数据，为了避免对第一反馈数据、第二反馈数据的归属判断失误，本设计在每个第一传输周期中仅发送第一反馈数据或者仅发送第二反馈数据，并且设置有用于表征第一反馈数据的第一上行数据包以及第二上行数据包，第一上行数据包用于表征第一反馈数据的标识，第二上行数据包用于表征第一反馈数据的内容，第一上行数据和第二上行数据包一起依次发送，从而便于识别，同理，本设计设置有用于表征第二反馈数据的第三上行数据包以及第四上行数据包，第三上行数据包用于表征第二反馈数据的标识，第四上行数据包用于表征第二反馈数据的内容，第三上行数据和第四上行数据包一起依次发送，从而便于识别，而设定固定的第一传输周期，能够防止在每次接发第三传输数据时，用时长短不一而造成处理紊乱的情况发生，具体地，第二子模块也如上传输数据，具体如表1所示。

表1

在本发明的一些实施例中，如图5所示，第一控制模块根据第一命令数据生成第一下行数据包以及第二下行数据包，第一下行数据包用于表征第一命令数据的标识，第二下行数据包用于表征第一命令数据的内容，第一控制模块根据第二命令数据生成第三下行数据包以及第四下行数据包，第三下行数据包用于表征第二命令数据的标识，第四下行数据包用于表征第二命令数据的内容，第一控制模块以第二设定时间为第二传输周期向第一子模块下发第一传输数据，其中，在相邻的两个第二传输周期的其一第二传输周期中依次发送第一下行数据包以及第二下行数据包，相应地，另一第二传输周期中依次发送第三下行数据包以及第四下行数据包。

同样地，第一控制模块在下发数据时，一般一次发送两个数据包，每个数据包均为一个32位的数据，为了避免对第一命令数据和第二命令数据的归属判断失误，本设计在每个第二传输周期中，仅发送第一命令数据或者仅发送第二命令数据，并且设置有用于表征第一命令数据的第一下行数据包以及第二下行数据包，第一下行数据包用于表征第一命令数据的标识，第二下行数据包用于表征第一命令数据的内容，第一下行数据和第二下行数据包一起依次发送，从而便于识别，同理，本设计设置有用于表征第二命令数据的第三下行数据包以及第四下行数据包，第三下行数据包用于表征第二命令数据的标识，第四下行数据包用于表征第二命令数据的内容，第三下行数据和第四下行数据包一起依次发送，从而便于识别，而设定固定的第二传输周期，能够防止在每次接发第一传输数据时，用时长短不一而造成处理紊乱的情况发生，具体地，第二控制模块也如上传输数据，具体如表2所示。

表2

在本发明的一些实施例中，如图5所示，第一子模块根据第一反馈数据生成第一邻近数据包以及第二邻近数据包，第一邻近数据包用于表征第一反馈数据的标识，第二邻近数据包用于表征第一反馈数据的内容，第一子模块以第三设定时间为第三传输周期向第二子模块传输第一反馈数据，其中，在同一第三传输周期中，依次发送第一邻近数据包以及第二邻近数据包，在发送第一邻近数据包以及第二邻近数据包后发送第一传输数据。

而在第一子模块向第二子模块发送数据时，第一反馈数据需要与第一传输数据区分开，因此，为了避免对第一反馈数据和第二传输数据的类型判断失误，根据第一反馈数据生成第一邻近数据包以及第二邻近数据包，第一邻近数据包用于表征第一反馈数据的标识，第二邻近数据包用于表征第一反馈数据的内容，第一邻近数据包和第二邻近数据包一起依次发送，从而便于识别，而由于第一邻近数据包和第二邻近数据包所用的发送时长较短，在同一第三传输周期内，在发送第一邻近数据包以及第二邻近数据包后的空余时间，还可以用于发送第一传输数据，从而使得系统快捷高效的地运行，具体地，第二子模块也如上传输数据，具体如表3所示。

表3

在本发明的一些实施例中，第一设定时间、第二设定时间以及第三设定时间相同，从而可以使得第一子模块、第二子模块、第一控制模块以及第二控制模块之间的数据传输周期保持一致，传输数据有序进行，减少系统紊乱的情况发生。

在本发明的一些实施例中，当第一子模块接收到第一传输数据以及第二传输数据，第一子模块优先选择并响应第一传输数据中的第一命令数据；当第一子模块仅接收到第二传输数据，第一子模块响应第二传输数据中的第三命令数据，此处设置第一子模块的数据处理优先级，在第一子模块与第一控制模块之间、第二子模块与第二控制模块之间的传输线没有出现损坏时，第一子模块和第二子模块优先处理上层下方的指令，从而使得系统运行稳定，减少系统紊乱的情况发生。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。