CN215870910U - 一种柔直换流阀控制系统及通讯板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种柔直换流阀控制系统及通讯板，所述通讯板包括通讯连接的ARM芯片和FPGA芯片，FPGA芯片通过LVDS接口与背板接口连接；所述ARM芯片上连接有一个百兆以太网接口、第一千兆以太网接口、第二千兆以太网接口；所述百兆以太网接口通过IEC104通讯协议与本地监控系统通讯，所述第一千兆以太网接口、第二千兆以太网接口采用IEC61850通讯协议与远程监控系统连接。可以实现IEC104通讯协议和IEC61850通讯协议，不仅能与本地监控系统采用IEC104与本地监控进行通讯，还可以通过IEC61850与远程监控系统通讯。
Description
技术领域
本实用新型属于换流阀控制系统技术领域，具体涉及一种柔直换流阀控制系统及通讯板。
背景技术
特高压柔性直流输电系统用于远距离或超远距离输电，相对于传统的常规直流输电，柔性直流输电具有有功和无功的独立解耦控制、能向无源网络供电、换流站间无需通讯、且易于构成多端直流系统的特性，因此在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网等方面具有较强的技术优势。
柔性直流输电换流阀控制系统是特高压柔性直流输电设备中的最重要的核心设备之一，用于控制柔性直流换流阀的可靠稳定运行，并保障换流阀的安全性。换流阀控制系统的控制和状态显示就非常重要，因此就必须要实现与监控系统的通讯功能。
目前的换流阀控制系统的通讯板与监控系统通讯时，主要问题有：一是通讯板与监控系统通讯时只能使用IEC104通讯协议进行通讯，无法实现IEC61850通讯；二是通讯板只能选择与本地监控系统或者远程监控系统的其一进行通讯；三是只能与一套远程监控系统通讯，无法与两套远程监控系统进行冗余通讯。
基于上述原因，需要解决与监控系统实现IEC104和IEC61850同时通讯，不仅要与一套本地监控系统通讯，并且要与两套远程监控系统冗余通讯。
发明内容
本实用新型提供了一种柔直换流阀控制系统及通讯板，使得换流阀控制系统可同时与本地监控系统、远程监控系统之间通讯。
为达到上述目的，本实用新型所述一种柔直换流阀控制系统通讯板，包括通讯连接的ARM 芯片和FPGA芯片，FPGA芯片通过LVDS接口与背板接口连接；所述ARM芯片上连接有百兆以太网接口、第一千兆以太网接口、第二千兆以太网接口；所述百兆以太网接口通过IEC104 通讯协议与本地监控系统通讯，所述第一千兆以太网接口、第二千兆以太网接口采用IEC61850 通讯协议与远程监控系统连接。
进一步的，ARM芯片上连接有RTC实时时钟电路。
进一步的，ARM芯片上连接有Flash电路。
进一步的，ARM芯片上连接有SD卡。
进一步的，ARM芯片上连接有RS232接口和USB接口。
进一步的，ARM芯片和FPGA芯片均与电源转换回路连接，所述电源转换回路用于向ARM芯片和FPGA芯片供电。
进一步的，FPGA芯片与对时光纤接口连接。
进一步的，FPGA芯片上连接有用于指示EC104通讯和IEC61850通讯状态的指示灯。
一种柔直换流阀控制系统，包括两套阀控系统，每套换流阀控制系统包含1台换流阀控制装置和1套本地监控系统，每台换流阀控制装置中使用上述的通讯板，通讯板中的一个百兆以太网接口采用与本地监控系统使用IEC104通讯，通讯板中的两个千兆以太网接口分别与第一远程监控系统A和远程监控系统B采用IEC61850通讯。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果：
1)增加多种通讯功能：可以实现IEC104通讯协议和IEC61850通讯协议，不仅能与本地监控系统采用IEC104与本地监控进行通讯，还可以通过IEC61850与远程监控系统通讯。
2)增加通用性：柔直换流阀控制系统通讯板具有多个以太网口，百兆以太网口可以实现 IEC104通讯协议，与本地监控系统通讯，千兆以太网口可以实现IEC61850通讯协议，与远程监控系统冗余通讯，可以选择与其中一种监控系统通讯，也可以同时与两种监控系统通讯。
3)减少通讯板数量：通讯板具有两个千兆以太网接口，用一个通讯板即可同时与本地监控系统和远程监控系统通讯，实现多种功能。
4)该通讯板具有良好的应用前景，特高压柔性直流输电中，IEC104和IEC61850均为通讯系统中最重要的通讯协议和通讯手段。在有些只需要IEC104通讯的场合，或者只主要 IEC61850通讯的场合，均能够使用。并且在采用多套监控系统时，也可以同时连接时实现通讯。该通讯板采用背板通讯的方式，可以在控制机箱中插接多个通讯板，实现与更多监控装置的通讯功能。在与现有通讯板相比，在通用性、冗余能力、灵活性上均有较大改进。
附图说明
图1是通讯板原理框图；
图2是换流阀控制系统与监控系统通讯接口示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。
参见图1，本实用新型的柔直换流阀控制系统通讯板主要包括：本实用新型包括ARM最小系统、FPGA最小系统、一路能实现IEC104的百兆以太网接口、两路能实现IEC61850的千兆以太网接口、12V电源转换回路、背板接口、RS232接口、USB接口、LED灯、B码对时光纤接口、SD电路、RTC实时时钟电路和Flash电路等。
ARM芯片和FPGA芯片通过GPMC总线连接，FPGA芯片与LED灯、对时光纤接口连接，FPGA芯片通过LVDS接口与背板接口连接；ARM芯片上连接有一个百兆以太网接口、第一千兆以太网接口、第二千兆以太网接口、RTC实时时钟电路、Flash电路、SD卡、RS232 接口和USB接口；12V电源转换回路输入端与背板接口连接，输出端与ARM芯片以及FPGA 芯片连接。
采用AM4379系列ARM芯片和EP4CE6E系列FPGA芯片来实现通讯板的外设功能驱动、逻辑处理和通讯控制，RS232接口和USB接口实现通讯板的ARM调试功能，百兆以太网接口采用IEC104通讯协议，用于与本地监控系统通讯，两个千兆以太网接口实现IEC61850通讯功能，与两个远程监控系统通讯，RTC电路用于显示实时时间，SD卡和flash用于ARM的操作系统启动，对时光纤接口用于通讯板B码对时，FPGA控制2个LED灯分别用于显示通讯板工作状态和通讯状态，通过背板提供的12V电源经过转换后给通讯板供电。通讯板地址和数据总线连接到背板上，与主控板卡采用LVDS通讯。
参见图2，柔直换流阀控制系统通讯板主要应用在换流阀控制系统中，整个换流阀有两套完全相同的控制系统，互为冗余，每套换流阀控制系统包含1台换流阀控制装置和1套本地监控系统，每台换流阀控制装置中使用1块通讯板，通讯板中的一个百兆以太网接口采用与本地监控系统使用IEC104通讯，通讯板中的两个千兆以太网接口分别与远程监控系统A和远程监控系统B采用IEC61850通讯。
通讯板将换流阀控制装置传输的遥信参数和遥测参数通过IEC104通讯协议上送到本地监控系统，本地监控系统对遥信和遥测参数进行实时显示。通讯板接收到本地监控系统下发的遥控和遥调命令。换流阀控制装置会对遥控和遥调命令进行执行，并且将执行结果通过通讯板再次上送到本地监控系统中，本地监控系统会将遥控和遥调的执行结果进行显示。
通讯板将换流阀控制装置传输的遥信和遥测参数通过IEC61850通讯协议同时上送至两套远程监控系统，远程监控系统对遥信和遥测数据进行实时显示。通讯板分别接收到远程监控系统下发的遥控和遥调命令。换流阀控制装置会对两套远程监控系统下发的遥控和遥调命令都进行执行，即两套远程监控系统都可以同时控制。换流阀控制装置将执行结果通过通讯板再次上送到本地监控系统中，两套远程监控系统会将遥控和遥调的执行结果都进行显示。
柔直换流阀控制系统通讯板具体功能详细描述如下：
1)IEC104通讯功能
柔直换流阀控制系统通讯板有多个以太网接口，其中一个百兆网接口采用IEC104通讯协议，实现与本地监控系统采用IEC104通讯。通讯板将换流阀控制系统中的遥测和遥信数据上送到本地监控系统，并且接收本地监控系统下发的遥控和遥调指令，通过背板传输到换流阀控制系统的主控板中进行执行，并将执行结果上送本地监控系统。IEC104通讯故障时，相应的 LED灯显示红色，通讯正常时，则显示绿色。
2)IEC61850通讯功能
柔直换流阀控制系统通讯板中的两个千兆网接口采用IEC61850通讯协议，实现与远程监控系统采用IEC61850通讯。通讯板将换流阀控制系统中的遥测和遥信数据同时上送到两套远程监控系统，并且分别接收两套远程监控系统下发的遥控和遥调指令，通过背板传输到换流阀控制系统的主控板中进行执行，并将执行结果同时上送两套远程监控系统。IEC61850通讯故障时，相应的LED灯显示红色，通讯正常时，则显示绿色。
3)其他功能
柔直换流阀控制系统通讯板还具有B码对时功能，RTC实时时钟，RS232调试功能和USB 调试功能，并且与换流阀控制系统主控板采用背板通讯功能。
该通讯板具有良好的应用前景，特高压柔性直流输电中，IEC104和IEC61850均为通讯系统中最重要的通讯协议和通讯手段。在有些只需要IEC104通讯的场合，或者只主要IEC61850 通讯的场合，均能够使用。并且在采用多套监控系统时，也可以同时连接时实现通讯。该通讯板采用背板通讯的方式，可以在控制机箱中插接多个通讯板，实现与更多监控装置的通讯功能。在与现有通讯板相比，在通用性、冗余能力、灵活性上均有较大改进。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种柔直换流阀控制系统通讯板，其特征在于，包括通讯连接的ARM芯片和FPGA芯片，FPGA芯片通过LVDS接口与背板接口连接；所述ARM芯片上连接有百兆以太网接口、第一千兆以太网接口、第二千兆以太网接口；所述百兆以太网接口通过IEC104通讯协议与本地监控系统通讯，所述第一千兆以太网接口、第二千兆以太网接口采用IEC61850通讯协议与远程监控系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀控制系统通讯板，其特征在于，所述ARM芯片上连接有RTC实时时钟电路。
3.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀控制系统通讯板，其特征在于，所述ARM芯片上连接有Flash电路。
4.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀控制系统通讯板，其特征在于，所述ARM芯片上连接有SD卡。
5.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀控制系统通讯板，其特征在于，所述ARM芯片上连接有RS232接口和USB接口。
6.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀控制系统通讯板，其特征在于，所述ARM芯片和FPGA芯片均与电源转换回路连接，所述电源转换回路用于向ARM芯片和FPGA芯片供电。
7.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀控制系统通讯板，其特征在于，所述FPGA芯片与对时光纤接口连接。
8.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀控制系统通讯板，其特征在于，所述FPGA芯片上连接有用于指示EC104通讯和IEC61850通讯状态的指示灯。
9.一种柔直换流阀控制系统，其特征在于，包括两套阀控系统，每套换流阀控制系统包含1台换流阀控制装置和1套本地监控系统，每台换流阀控制装置中使用一块权利要求1-8任意一项所述的通讯板，通讯板中的一个百兆以太网接口采用与本地监控系统使用IEC104通讯，通讯板中的两个千兆以太网接口分别与第一远程监控系统A和远程监控系统B采用IEC61850通讯。
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