專利名稱：一種基于串行通訊方式的鏈式statcom控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及柔性交流輸配電技術領域，尤其涉及一種基于串行通訊方式的鏈式STATCOM控制系統。
背景技術：
隨著電カエ業的迅猛發展，利用電カ電子技術對電カ系統主要參數進行調節與控制，以提高電カ系統的可控性、有效性、可靠性的“交流靈活輸電系統”，也就是柔性交流輸電系統(Flexible AC Transmission Systems, FACTS)技術,得到了廣泛的關注、研究和應用。
基于電壓源逆變器的靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)作為ー種全新的基于全控器件的FACTS技術，其與傳統的晶閘管控制的靜止無功補償裝置SVC相比較具有以下優點，STATCOM的調節速度更快，運行范圍更寬，而這在采取多重化、多電平或脈寬調制技術等措施后可大大減少補償電流中諧波的含量。更為重要的是，STATCOM的電抗器和電容器遠比SVC中使用的電抗器和電容器小，這將大大縮小裝置的體積和成本，因此，STATCOM顯示了動態無功補償裝置的發展方向。鏈式STATCOM裝置相對于其它拓撲結構的STATCOM裝置而言，因具有開關頻率低、需要最少數量的器件、易于實現模塊化和冗余運行可靠性高等優點而備受關注。鏈式STATCOM的控制系統監測、控制的數據很大，需要在每個采樣周期內對所有功率単元的開關行為進行實時控制，并相互交換信息，単獨的DSP (數字信號處理)或處理器方式已經無法滿足要求。例如專利公開號為CN1787322A、發明名稱為《基于DSP芯片的靜止同步補償器非線形控制》的發明專利；專利公開號為CN101459340、發明名稱為《基于級聯式逆變器的靜止同步補償混沌均衡控制系統》均采用DSP的控制結構。目前普遍采用DSP+FPGA(現場可編程門陣列)的控制結構以實現多路信號的輸入輸出，但是當功率單元個數較多時，控制系統與變流器功率部分之間的連接電纜眾多，成本増加，可靠性降低。同時，現代大功率電カ電子技術正朝著多重化、模塊化的方向發展，通過串并聯實現電壓和功率的擴展，因此對控制系統提出了更高的要求。
發明內容
針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于串行通訊方式的鏈式STATCOM控制系統。本發明提供了一種基于串行通訊方式的鏈式STATCOM控制系統，包括主控機箱、功能機箱、相控機箱和單元控制器；主控機箱和功能機箱，用于完成鏈式STATCOM的控制、監測和/或保護；相控機箱，用于完成鏈式STATCOM三相的控制、監測和/或保護；單元控制器，用于完成鏈式STATCOM鏈節單元的控制、監測和/或保護；主控機箱和功能機箱之間采用串行通信方式，主控機箱和相控機箱之間采用串行通信方式。在一個示例中，主控機箱包括電源單元、第一通訊擴展単元和若干調節保護單元。在一個示例中，功能機箱包括數據采集機箱和開關量輸入輸出機箱；數據采集機箱包括電源單元、第二通訊擴展単元和若干數據采集単元；開關量輸入輸出機箱包括電源単元、第三通訊擴展單元以及若干開關量輸入單元和開關量輸出單元。在一個示例中，相控機箱包括電源單元、第四通訊擴展単元和若干相控單元。在一個示例中，單元控制器為鏈節控制單元,姆個相控單元通過光纖連接數量相同的鏈節控制単元。在一個示例中，第二通訊擴展単元和第三通訊擴展単元通過差分電纜或光纖連接與第一通訊擴展單元連接，第一通訊擴展単元和第四通訊擴展単元之間通過差分電纜或光 纖連接。在一個示例中，主控機箱內部、功能機箱內部和相控機箱內部均采用串行通信方式。在一個示例中，主控機箱內部各単元之間、功能機箱內部各単元之間通過差分線連接。本發明提供了一種基于串行通訊方式的鏈式STATCOM控制系統，包括主控機箱、相控機箱和單元控制器； 主控機箱，用于完成鏈式STATCOM的控制、監測和/或保護；相控機箱，用于完成鏈式STATCOM三相的控制、監測和/或保護；單元控制器，用于完成鏈式STATCOM鏈節單元的控制、監測和/或保護；主控機箱和相控機箱之間采用串行通信方式。在一個示例中，主控機箱包括電源單元、第一通訊擴展單元、數據采集單元、開入開出單元、調節保護單元和錄波單元；相控機箱包括電源單元、第四通訊擴展単元和若干相控單元；單元控制器為鏈節控制單元，每個相控單元通過光纖連接數量相同的鏈節控制單
J Li ο本發明具有分層分布式拓撲結構，便于通過通訊擴展単元的方式可以實現機箱擴展；采用串行通訊，兩個単元之間的通訊可以獨立，整個通訊網絡的各路通訊可以并行；層間通訊及層內不同單元間通訊采用差分方式傳輸，抗干擾性好，速度快。
下面結合附圖來對本發明作進ー步詳細說明，其中圖I是基于串行通訊方式的鏈式STATCOM控制系統基本結構圖；圖2是基于串行通訊方式的鏈式STATCOM控制系統精簡配置圖。
具體實施例方式本發明提供的基于串行通訊方式的鏈式STATCOM控制系統，采用串行通訊方式，以差分方式進行數據傳輸，數據傳送速度快，實時性好，可靠性高。如圖I所示，基于串行通訊方式的鏈式STATCOM控制系統，包括由主控機箱、Al (模擬數據采集輸入)機箱、DIDO機箱等構成的，完成鏈式STATCOM總體控制、監測、保護的主控制層；由多個相控機箱構成的，完成鏈式STATCOM三相控制、監測、保護的相控層，和多個單元控制器構成的，完成鏈式STATCOM底層鏈節單元控制、監測、保護的單元控制層。主控層通過機箱內通訊擴展単元，采用串行通訊，以差分方式與相控層進行通信，其物理連接方式可采用差分電纜或光纖；相控層通過相控単元與鏈節控制層，采用異步或同步串行通訊，以光纖連接方式進行通信；鏈節控制層包括鏈式STATCOM的底層模塊個數相同的鏈節控制単元，每個鏈節控制単元直接安裝于鏈式STATCOM的底層模塊，用于模塊控制與保護。主控制層，相控層均可根據STATCOM裝置規模進行擴展。主控制層可以由主控機箱和由主控機箱擴展出的多個功能機箱組成，主控機箱可以通過通訊擴展單元進行機箱擴展圖I中所述Al機箱為主控機箱擴展出來的數據采集機箱，DIDO(開關量輸入輸出)機箱為主控機箱擴展出來的開關量輸入輸出機箱，用戶還可以定義其他功能的機箱進行擴展。相控層可以根據STATCOM鏈節單元的個數來進行擴展，若一個相控機箱不能滿足控制要求，可通過通訊擴展單元擴展出多個相控機箱。通訊擴展単元有光纖和差分電纜兩種方式進行機箱擴展，被擴展的機箱也必須配有通訊擴展単元。若STATCOM裝置規模較小，可采用精簡配置結構，如圖2所示。主控機箱可包括通 訊擴展単元、錄波單元、開關量輸入輸出単元、調節保護單元、數據采集単元、電源單元等；相控機箱包括通訊擴展単元、相控單元和電源單元。所有単元都配有串行通訊功能，其通過差分方式與所在機箱其他單元進行通訊和數據交換。本發明采用分層分布式拓撲結構，不同層間采用不同的通訊方式和物理通道，既具有高速、可靠、容量大的數據傳輸通道，又能夠方便進行擴展，特別適用于鏈式STATCOM裝置。以上所述僅為本發明的優選實施方式，但本發明保護范圍并不局限于此。任何本領域的技術人員在本發明公開的技術范圍內，均可對其進行適當的改變或變化，而這種改變或變化都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于串行通訊方式的鏈式STATCOM控制系統，其特征在于，包括主控機箱、功能機箱、相控機箱和單元控制器； 主控機箱和功能機箱，用于完成鏈式STATCOM的控制、監測和/或保護； 相控機箱，用于完成鏈式STATCOM三相的控制、監測和/或保護； 單元控制器，用于完成鏈式STATCOM鏈節單元的控制、監測和/或保護； 主控機箱和功能機箱之間采用串行通信方式，主控機箱和相控機箱之間采用串行通信方式。
2.如權利要求I所述的鏈式STATCOM控制系統，其特征在于，主控機箱包括電源單元、第一通訊擴展単元和若干調節保護單元。
3.如權利要求2所述的鏈式STATCOM控制系統，其特征在于，功能機箱包括數據采集機箱和開關量輸入輸出機箱；數據采集機箱包括電源單元、第二通訊擴展単元和若干數據采集単元；開關量輸入輸出機箱包括電源單元、第三通訊擴展單元以及若干開關量輸入單元和開關量輸出單兀。
4.如權利要求3所述的鏈式STATCOM控制系統，其特征在于，相控機箱包括電源單元、第四通訊擴展単元和若干相控單元。
5.如權利要求4所述的鏈式STATCOM控制系統，其特征在于，單元控制器為鏈節控制單元，姆個相控單元通過光纖連接數量相同的鏈節控制單元。
6.如權利要求1-5任意一項所述的鏈式STATCOM控制系統，其特征在于，第二通訊擴展単元和第三通訊擴展単元通過差分電纜或光纖連接與第一通訊擴展單元連接，第一通訊擴展單元和第四通訊擴展単元之間通過差分電纜或光纖連接。
7.如權利要求1-5任意一項所述的鏈式STATCOM控制系統，其特征在于，主控機箱內部、功能機箱內部和相控機箱內部均采用串行通信方式。
8.如權利要求3所述的鏈式STATCOM控制系統，其特征在于，主控機箱內部各單元之間、功能機箱內部各単元之間通過差分線連接。
9.一種基于串行通訊方式的鏈式STATCOM控制系統,其特征在于,包括主控機箱、相控機箱和單元控制器； 主控機箱，用于完成鏈式STATCOM的控制、監測和/或保護； 相控機箱，用于完成鏈式STATCOM三相的控制、監測和/或保護； 單元控制器，用于完成鏈式STATCOM鏈節單元的控制、監測和/或保護； 主控機箱和相控機箱之間采用串行通信方式。
10.如權利要求9所述的鏈式STATCOM控制系統，其特征在于，主控機箱包括電源單元、第一通訊擴展単元、數據采集単元、開入開出単元、調節保護單元和錄波單元；相控機箱包括電源單元、第四通訊擴展単元和若干相控單元；單元控制器為鏈節控制單元，每個相控單元通過光纖連接數量相同的鏈節控制単元。
全文摘要
本發明公開了一種基于串行通訊方式的鏈式STATCOM控制系統，包括主控機箱、功能機箱、相控機箱和單元控制器；主控機箱和功能機箱，用于完成鏈式STATCOM的控制、監測和保護；相控機箱，用于完成鏈式STATCOM三相的控制、監測、保護；單元控制器，用于完成鏈式STATCOM鏈節單元的控制、監測、保護；主控機箱、功能機箱和相控機箱之間采用串行通信方式。
文檔編號H02J3/18GK102723720SQ201210050430
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月29日 優先權日2012年2月29日
發明者劉漢民, 孫麗敬, 曹建春, 梁廷婷, 王清濤, 趙小英, 邢海瀛, 雷為民 申請人:中電普瑞科技有限公司, 國網新源張家口風光儲示范電站有限公司