[发明专利]一种用于高压直流输电换流阀塔的有源分光器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种用于高压直流输电换流阀塔的有源分光器。

背景技术

近年来，随着经济的高速发展和人们环保意识的提升，对于清洁能源的需求日益上升，新能源：风力发电场、光伏发电场大规模使用，这些新能源基地一般建设在西北偏远地区，远离主网，并且受气候影响很大，所提供的电能极不稳定，因此需要特高压输电通道将这些电能送到东部人口密集地区的主电网进行消纳，为此近年来我国建设了多条直流输电线路。

超/特高压直流输电工程的设备一般包括换流阀塔、VBE、控制保护系统、直流场设备等，其中换流阀塔和VBE负责实现交/直流的变换，是直流输电工程核心功率部件，换流阀使用光纤接收来自VBE的触发信号，并通过光纤将自身的状态回报给VBE，VBE汇集所有的光纤信号并负责与控制保护系统互连，从而令控制保护系统可以有效地控制换流阀塔进行包括移相触发、极性反转、投旁路等控制动作。

超/特高压直流输电技术一般采用晶闸管串联构成换流阀，12路换流阀构成12脉动高压整流器(逆变器)的方式进行交/直流的变换，以±800kV直流输电整流站为例，该站包括2极(+800kV及-800kV)共3456级晶闸管级，每级晶闸管需要2路光纤用于接收触发脉冲信号和回报晶闸管级状态，则总共需要6912根光纤用于VBE与换流阀塔的信号互联，光纤接线复杂而且容易出错，无论是建造、维护、维修的工作量都非常庞大。

同时，HVDC(高压直流输电)TTM(晶闸管控制单元)的取能是晶闸管控制单元的核心技术之一。晶闸管控制单元(TTM)工作在晶闸管级上的高电位，需要外界为晶闸管控制单元提供工作电源。目前，晶闸管控制单元的取能方式主要有两种：(1)高压侧取能、(2)低压侧送能。

高压侧取能是从动态均压阻尼回路引入电流，对储能电容充电，在经过电压变换得到所需的工作电压。这种方式虽然不存在高低电位隔离的问题，但是引入的电流较高，影响了晶闸管控制单元抗电磁干扰能力。而低压侧送能一般是通过电磁送能方式，电磁送能用低压侧的电源经过脉冲变压器隔离，经过晶闸管控制单元整流得到电源电压，再经过转换成工作所需的电压。而由于HVDC电压等级很高，脉冲变压器需要隔离阀体的高电位与低压侧电源的低电位，实现起来非常困难。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种用于高压直流输电换流阀塔的有源分光器，通过在换流阀塔上使用有源分光器，可以将送往阀塔的触发信号光纤由每台换流阀的72根减少为4根，12脉动换流阀塔的光纤需求总量降低为912根，不到原数量的55％，可以非常有效地减少建造、维护、检修的工作量。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种用于高压直流输电换流阀塔的有源分光器，所述有源分光器包括光路切换单元、有源分光单元、有源分光备用单元、光纤自检单元和激光取能单元；所述光路切换单元、有源分光单元、有源分光备用单元和光纤自检单元均与激光取能单元并联。

所述光路切换单元将光纤通路从有源分光单元切换到有源分光备用单元，所述光纤自检单元对来自阀基电子设备的光纤进行监测，所述激光取能单元为有源分光器供电。

所述有源分光单元和有源分光备用单元均包括光电转换单元和信号分光单元；所述光电转换单元将来自阀基电子设备的光信号转换为电信号，并将电信号发送给所述信号分光单元，所述信号分光单元将电信号转换为光信号，并将单路光信号分为N路光信号，通过光纤将N路光信号发送给换流阀。

通过有源分光单元的光纤发生断线或电路故障情况下，光路切换单元将光纤通路从有源分光单元切换到有源分光备用单元。

所述光纤自检单元不仅对来自阀基电子设备的光纤进行监测，同时对有源分光器内部电路进行监测。

所述光纤为高压光纤。

所述激光取能单元接收来自阀基电子设备的激光送能信号并进行光电转换，为有源分光器供电。

所述有源分光器安装在阀基电子设备和换流阀之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)可以有效地降低换流阀塔的光纤使用量，从而降低了换流站的建造、维护、检修工作量。

(2)引入了激光光纤取能单元，采用全光纤接口，具备优越的电磁兼容性，提高了换流设备整体的可靠性。

(3)有源分光器具备光纤自检功能并可以根据自检结果自动切换光路，分光器内自备冗余光路，具备故障下运行能力。