Система управления высоковольтным тиристорным вентилем Российский патент 2018 года по МПК H02M1/88 H02M1/92 H02H7/10 H02H7/20 H03K17/08 

Область техники

Изобретение относится к преобразовательной электротехнике и, в частности, к управлению последовательно соединенными тиристорами с помощью сигналов, передаваемых оптическим путем.

Уровень техники

Известны системы управления высоковольтным тиристорным вентилем (ВТВ), содержащие блок управления, размещенный на потенциале земли, и связанные с блоком управления оптоволоконными линиями драйверы последовательно соединенных тиристорных ячеек, размещенные на потенциалах тиристорных ячеек [US 6205039, CN 102044878, RU 2367060, RU 2535290]. В качестве прототипа заявляемой системы управления выбрано решение по патенту [RU 2535290].

Прототип содержит блок управления, размещенный на потенциале земли, и связанные с блоком управления дуплексными оптоволоконными линиями драйверы последовательно соединенных тиристорных ячеек, размещенные на потенциалах указанных ячеек [RU 2535290]. Дуплексные оптоволоконные линии в одном направлении используются для передачи на драйверы сигналов запуска тиристорных ячеек от размещенного на потенциале земли блока управления, а в другом направлении - для передачи диагностических сигналов и сигналов исправности.

Недостаток прототипа - пониженная надежность, обусловленная отсутствием контроля поступления сигналов запуска на драйверы тиристорных ячеек и отсутствием возможности оперативного восстановления работоспособности (полного функционирования) системы управления без вывода ВТВ из работы.

Раскрытие существа изобретения

Технический результат изобретения - повышение надежности управления ВТВ.

Предметом изобретения является система управления высоковольтным тиристорным вентилем, содержащая блок управления и связанные с ним дуплексными оптоволоконными линиями драйверы последовательно соединенных тиристорных ячеек, размещенные на потенциалах тиристорных ячеек, отличающаяся тем, что блок управления выполнен в виде двух независимых субблоков, каждый из которых связан дуплексными оптоволоконными линиями с драйверами всех тиристорных ячеек, драйверы и субблоки снабжены оптическими портами передачи данных, к которым подведены указанные оптоволоконные линии, при этом субблоки выполнены с возможностью передачи через оптические порты на каждый драйвер команды запуска, защищенной контрольной суммой или контрольным битом, возможностью приема от каждого драйвера подтверждения получения указанной команды запуска, по меньшей мере, от другого субблока и формирования сигнала неисправности субблока при неприеме подтверждения, по меньшей мере, от одного драйвера, а драйверы выполнены с возможностью проверки команды запуска от каждого из субблоков, посылки указанных подтверждений и запуска тиристорной ячейки при положительном результате проверки команды запуска, полученной от любого из субблоков.

Это позволяет получить указанный технический результат.

Изобретение имеет развития.

Первое развитие состоит в том, что драйверы и субблоки выполнены с возможностью передачи данных от драйвера к субблоку с проверкой в субблоке контрольного бита четности/нечетности и/или контрольной суммы для выявления неисправности драйвера и соответствующей оптоволоконной линии.

Второе развитие состоит в том, что драйверы выполнены с возможностью передачи в субблоки данных по диагностике тиристорной ячейки, а субблоки с возможностью приема таких данных и передачи соответствующей информации в автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП) преобразовательной подстанции;

Осуществление изобретения с учетом его развитий

На фиг. 1 показан ВТВ 1 из последовательно включенных тиристорных ячеек 2 и заявляемая система управления ВТВ, в состав которой входят блок 3 управления, размещенный на потенциале земли, драйверы 4 ячеек 2, размещенные на их потенциалах, и дуплексные оптоволоконными линии 5, которыми блок 3 связан с драйверами 4.

Блок 3 выполнен в виде двух независимых субблоков 6 управления. Каждый субблок 6 связан оптоволоконными линиями 5 с драйверами 4 всех тиристорных ячеек 2. Драйверы 4 и субблоки 6 снабжены оптическими портами 7 передачи данных, к которым подведены оптоволоконные линии 5. Оптические порты 7 могут быть выполнены, например, на основе универсального асинхронного приемопередатчика UART, оптически сопряженного с двумя волокнами дуплексной линии 5, как показано на фиг. 2.

Драйверы 4 и субблоки 6 выполнены программируемыми с возможностью функционирования следующим образом.

Оба субблока 6 синхронно получают от вышестоящей системы управления (например, системы импульсно-фазового управления преобразователем, в состав которого входит ВТВ) сигнал запуска (включения тиристоров ВТВ). По этому сигналу каждый субблок 6 передает через свои оптические порты 7 на каждый из драйверов 4 команду запуска, защищенную контрольным битом четности/нечетности и/или контрольной суммой.

Драйвер 4 проверяет команды, принятые от каждого из двух субблоков 6, на четность/нечетность или контрольную сумму и при положительном результате такой проверки посылает на другой субблок 6 (или на оба субблока 6) сигнал, подтверждающий успешный прием команды запуска от соответствующего субблока 6. При положительном результате проверки команды от любого из субблоков 6 драйвер 4 запускает свою тиристорную ячейку 2.

Каждый субблок 6 проверяет получение подтверждений приема команд запуска другого субблока 6 (или обоих субблоков 6) от всех драйверов 4 и в случае неполучения подтверждения, хотя бы от одного из драйверов 4, формирует сигнал неисправности соответствующего субблока 6. Этот сигнал каждый из субблоков 6 может посылать, например, в систему управления преобразователем и/или в АСУ ТП преобразовательной подстанции. При этом независимое выполнение субблоков 6 позволяет заменить неисправный субблок 6 в целом или его отдельные элементы (платы, собственный источник питания) без перерыва в работе системы управления и ВТВ.

Необходимая синхронность запуска драйверами 4 тиристорных ячеек 2 обеспечивается упомянутым выше синхронным поступлением сигналов запуска на субблоки 6, их быстродействием и высокой скоростью передачи данных (десятки Мбит/с) по оптоволоконным линиям 5.

Как видно из изложенного, система, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, повышает надежность управления ВТВ, так как обеспечивает контроль двух независимых субблоков, в виде которых выполнен блок управления ВТВ, и возможность восстановления неисправного субблока без перерыва в работе ВТВ.

Передача данных от драйвера к субблоку, может производиться с проверкой в субблоке контрольного бита четности/нечетности и/или контрольной суммы для выявления неисправности драйвера и оптоволоконной линии. Это дополнительно повышает надежность системы, так как расширяет возможности ее самоконтроля за счет взаимности контроля драйверов 7 и субблоков 6.

Дуплексные линии 5 могут использоваться для передачи дополнительной информации, например данных по диагностике тиристорной ячейки 2, от драйверов 4 в субблоки 6, которые, в свою очередь, снабжают соответствующей информацией АСУ ТП преобразовательной подстанции. Это расширяет функциональные возможности системы управления.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления последовательно соединенными тиристорами с помощью сигналов, передаваемых оптическим путем. Технический результат изобретения - повышение надежности управления высоковольтным тиристорным вентилем. Система содержит блок (3) управления и связанные с ним дуплексными оптоволоконными линиями (5) драйверы (4) последовательно соединенных тиристорных ячеек (2). Блок (3) выполнен в виде двух независимых субблоков (6), каждый из которых связан линиями (5) с драйверами (4) всех тиристорных ячеек (2). Драйверы (4) и субблоки (6) снабжены оптическими портами (7) передачи данных, к которым подведены линии (5). Субблоки (6) выполнены с возможностью передачи через оптические порты (7) на каждый драйвер (4) команды запуска, защищенной контрольной суммой или контрольным битом, с возможностью приема от каждого драйвера (4) подтверждения получения указанной команды запуска, по меньшей мере, от другого субблока (6) и формирования сигнала неисправности субблока (6) при неприеме подтверждения, по меньшей мере, от одного драйвера (4). Драйверы (4) выполнены с возможностью проверки команды запуска от каждого из субблоков (6), посылки указанных подтверждений и запуска тиристорной ячейки (2) при положительном результате проверки команды запуска, полученной от любого из субблоков (6). 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система управления высоковольтным тиристорным вентилем, содержащая блок управления и связанные с ним дуплексными оптоволоконными линиями драйверы последовательно соединенных тиристорных ячеек, размещенные на потенциалах тиристорных ячеек, отличающаяся тем, что блок управления выполнен в виде двух независимых субблоков, каждый из которых связан дуплексными оптоволоконными линиями с драйверами всех тиристорных ячеек, драйверы и субблоки снабжены оптическими портами передачи данных, к которым подведены указанные оптоволоконные линии, при этом субблоки выполнены с возможностью передачи через оптические порты на каждый драйвер команды запуска, защищенной контрольной суммой или контрольным битом, с возможностью приема от каждого драйвера подтверждения получения указанной команды запуска, по меньшей мере, от другого субблока и формирования сигнала неисправности субблока при неприеме подтверждения, по меньшей мере, от одного драйвера, а драйверы выполнены с возможностью проверки команды запуска от каждого из субблоков, посылки указанных подтверждений и запуска тиристорной ячейки при положительном результате проверки команды, полученной от любого из субблоков.

2. Система по п. 1, в которой драйверы и субблоки выполнены с возможностью передачи данных с проверкой в субблоке контрольного бита четности/нечетности и/или контрольной суммы для выявления неисправности драйвера и соответствующей оптоволоконной линии.

3. Система по п. 1, в которой драйверы выполнены с возможностью передачи в субблоки данных по диагностике тиристорной ячейки, а субблоки - с возможностью приема таких данных и передачи соответствующей информации в автоматизированную систему управления технологическим процессом преобразовательной подстанции.