SIMATICTDC在高压直流输电中的应用(2)

(1)控制层的TDC和测控装置的通信

控制层的TDC和测控装置的通信使用Profibus通信技术，使用CP50MO模块。该模块是一个通信模块，具有共享内存和两个PROFIBUS DP/MPI接口。共享内存可供同一机箱内的多个CPU进行数据交换。

CP50MO模块上的PROFIBUS-DP为主站，现场层的测控装置为从站，测控装置为许继电气生产DFU410、DFU460和西门子公司的6MD66。根据不同的应用，每个PROFIBUS-DP主站所带的从站的数量不等，最多可带128个从站。在控制层的同一个机箱内，CP50MO是CPU551的从板卡，受CPU551控制。根据工程配置的需要，PROFIBUS通信的循环周期大多在32 ~128ms之间。

(2)控制层机箱之间的消息传递

控制层机箱之间的消息传递主要使用如下三种方式：

1)使用西门子PDT公司的MFI板卡，该板卡和CPU551之间通过PMC接口相连接。MFI板卡上的4对LVDS快速收发通道使用4b5b编码，通信速率达到40Mbit/s。使用MFI板卡，使得CPU551之间通信的最小周期可达0.5ms。

2)使用西门子A&D公司的SM500模拟量及数字量通道板卡，利用SM500上的±10V的模拟

量信号和24V的导入导出，在不同的机箱间传递一些快速信号。比如同极系统1和2之间、主要系统之间需要快速传送或同步的一些状态信息、控制信息等。

3)机箱之间的通信还用到CP51M1工业以太网板卡，使用TCP/IP协议。

(3)控制层机箱和后台的通信

控制层机箱和后台的通信使用西门子A&D公司的CP51M1工业以太网板卡。机箱通过以太网，将需要存储或显示的数据传递给后台，后台也可用以太网来下发控制命令给机箱内的CPU551。

(4)控制层阀组测量和阀组控制之间的通信

阀组测量和阀组控制之间的连接使用TDM总线技术。测量系统采集三相电压，若采集到的三相电压发现频率有所变化，那么下次采样时需要改变采样间隔，从而保证在每一个周波内，采样点数相同。

在控制层中的阀组测量和阀组控制是控制层较为重要的部分，使用SIMATIC TDC实现非常快速的闭环控制系统。

3．直流控制流程示例说明

极控系统是高压直流输电控制系统的核心部分，极控系统的控制性能将直接决定直流系统的各种响应特性以及功率／电流稳定性。

在直流工程中，极控系统包含十几个控制调节环节（直流功率／电流控制、暂态稳定控制、电流平衡控制、电流裕度补偿控制、极间功率转移控制、过负荷控制、变压器分接头控制、定直流电流控制、定直流电压控制、定熄弧角控制等）。各控制调节环节相互配合，不同运行工况下的投入和组合方式不同。直流系统的运行特性主要是由直流电流调节器、直流电压调节器和熄弧角调节器3个基本控制器完成。

图2所示是双极／极层控制功能框图，图3所示是阀组控制功能框图。

图2双极／极层控制功能框图

图3阀组控制功能框图

正常情况下，整流侧通过快速调节a角来保持直流电流恒定。逆变侧通过定直流电压控制保持整流侧直流电压恒定。与快速控制相配合的换流变分接头慢速控制，以保持角度或换流变二次侧电压在正常范围内。

下面以整流侧的基本控制为例介绍SIMATIC TDC实现直流控制的基本流程。

双极层通过以太网接收操作人员从后台下发的功率参考值、功率限制值以及功率升降速率指令，双极层控制系统接收到有效控制位置的功率参考值和功率升降速率后在CPU中进行计算，首先进行限幅处理。经过限幅后的功率参考值和功率升降速率被送到功率参考值斜率发生器。功率参考值斜率发生器是一个可以使操作人员设定的参考值按一定的斜率变化的调节器。在参考值变化的过程中可以通过设置斜率发生器的使能来实现功率参考值变化的停止和释放。此外，斜率发生器还可以跳过斜率直接将参考值设置为任意值。经过这些环节后的功率参考值通过MFI板卡上的控制总线下发到换流站两个极的极层控制系统。

在双极功率模式下，从双极层控制接收到的功率参考值在极层控制的CPU中进行计算，得到每一极的直流电流控制值。此电流控制值经过极电流限制功能进行限幅，并经过极电流指令协调和低压限流环节产生最终的电流控制值，送到本极的每一套阀组控制系统中。双极直流电压由测量系统采集并通过TDM总线上送。