CN102593857A - 多端直流输电控制系统配置方法 - Google Patents

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王俊生
刘海彬
田杰
李海英
曹冬明
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Abstract

本发明涉及对多端直流输电控制系统配置方法，在三个及三个以上换流站并联组成多端直流输电系统中，多端直流系统控制设备按多端控制、极控制两级进行配置；多端直流输电系统送电端和受电端各取一个换流站，配置冗余的多端控制设备，正常运行时，其中一换流站为多端直流系统控制主站，实际负责多端控制协调，另一换流站为从站，作为备用，多端直流系统控制设备主站和备用站能够进行切换。本发明对多端直流输电控制系统配置进行优化，提出一种按多端控制和极控制分层设置的多端直流控制系统配置方法，保证多端直流系统稳定运行。

Description

多端直流输电控制系统配置方法
技术领域
本发明涉及与多端高压直流输电相关的控制保护装置, 适用于电流源换流器组成的多端高压直流输电。
背景技术
传统的直流输电系统为双端系统，仅能实现点对点的直流功率传送，当多个交流系统间采用直流互联时，需要多条直流输电线路，这将极大提高投资成本和运行费用。多端直流输电(Multi-terminal HVDC,即MTDC)系统是指含有三个及三个以上的换流站的直流输电系统。与两端高压直流输电相比, 多端直流输电更加经济、运行更加灵活。其最显著的特点在于能够实现多电源供电、多落点受电，提供一种更为灵活、快捷的输电方式。
按照不同的划分标准，多端直流输电有不同的类型。按照接线方式，多端直流输电有并联型,串联型,混合型。由于多端直流输电系统的运行较两端直流输电复杂，因此在世界上，目前已投入实际运行的多端直流输电工程为数不多，只有意大利一科西嘉一撒丁岛三端直流输电工程、美加魁北克一新英格兰三端直流输电工程等四个工程,国内尚无实际工程。
由于多端高压直流输电系统主回路与常规两端高压直流系统有所不同，因此多端高压直流输电系统控制有很多方面区别于常规两端直流输电，控制系统的设计必须满足多端高压直流输电工程各种运行方式的要求，并根据实际应用的运行方式，采用必要技术手段避免误操作到其它运行方式。
从目前世界各国已有的超高压直流输电系统运行经验来看，直流控制保护系统是影响直流输电系统能量可用率和系统可靠性的重要因素。为了提高多端高压直流输电控制系统的可靠性，需要在常规两端高压直流控制系统的基础上对多端高压直流输电控制系统配置进行优化。
发明内容
本发明的目的是：针对多端直流输电系统拓扑结构，对多端直流输电控制系统配置进行优化，提出一种多端控制/极控制分层设置的多端直流控制系统配置方法, 保证整个直流系统稳定运行。
多端直流输电控制系统配置方法，多端直流输电控制系统配置方法，在三个及三个以上换流站并联组成多端直流输电系统中，多端直流系统控制设备按多端控制、极控制两级进行配置；多端直流输电系统送电端和受电端各取一个换流站，配置冗余的多端控制设备，正常运行时，其中一换流站为多端多端直流系统控制主站，实际负责多端控制协调，另一换流站为从站，作为备用，多端直流系统控制设备主站和备用站能够进行切换。
多端直流系统控制的极控制设备按冗余系统配置，各换流站各配置一套，实现换流站极层的控制功能。
多端直流系统控制设备按多端控制、极控制两级进行设置。多端控制器作为主控制器负责整定各换流站的功率/电流定值，各换流站极控制器作为从控制器实现各换流站站功率/电流控制。
多端控制：包含平衡多端直流输电系统各换流站之间功率/电流，功率升降协调，直流电压协调，运行方式配置与切换，多端控制通讯功能。多端直流输电系统送端和受端各取一站，配置冗余的多端控制设备。正常运行时，其中一站为多端协调主站，实际负责多端协调，另一站为从站，作为备用，也可以人为进行切换，两多端控制器之间, 每个多端控制器与各站各极控制之间设置通讯，实现多端直流各站之间的协调控制。
极控制：包含双极控制功能，主要实现极层的控制功能，如包括极功率/电流控制、换流变分接头控制、顺序控制、无功控制, 直流电流、直流电压、熄弧角的闭环控制、极解锁、闭锁功能等。
本发明的有益效果是：为了满足多端直流工程高可靠性的要求, 通过对多端直流输电控制系统结构进行合理设计， 提出一种多端直流输电控制系统配置方法满足多端直流输电系统正常运行和故障后运行方式的配置与切换。多端直流输电系统发生故障, 如某个换流站或一段线路切除后而电流指令经过调整后仍然保持平衡，则多端直流输电系统剩下站仍然可以运行，实现切除故障后系统的快速恢复。
附图说明
图1为并联四端高压直流输电系统拓扑图。
图2为本发明提出的多端直流输电控制系统结构配置图。
具体实施方式
多端控制器主要配置以下功能：平衡各换流站之间功率/电流指令，功率升降协调， 直流电压指令协调，运行方式配置与切换， 多端控制通讯。
l  多端功率电压控制(MPVC) 
l  多端顺序控制(MSEQ) 
l  多端通讯(MCOMM) 
l  系统监视SUP
l  自诊断ACS
l  切换逻辑SOL
极控制主要配置以下功能：包含双极控制功能，主要实现极层的控制功能，如包括极功率/电流控制、换流变分接头控制、顺序控制、无功控制, 直流电流、直流电压、熄弧角的闭环控制、极解锁、闭锁功能等。
l  极功率/电流控制PPC
l  阀组控制CFC
l  触发控制CPG
l  空载加压试验控制OLT
l  换流变抽头控制TCC
l  过负荷限制OLL
l  附加控制MODS
l  阀解锁/闭锁顺序BSQ
l  模式顺序MSQ
l  直流场开关顺序SSQ
l  准备顺序RSQ
l  无功控制RPC
l  电压角度参考值计算VARC
l  站间、极间通讯TCOM
l  系统间通讯SCOM
l  系统监视SUP
l  自诊断ACS
l  切换逻辑SOL
l  极控中实现的保护性监控功能
l  就地电压电流控制LVCC 
本发明提出一种多端直流输电控制系统配置方法，可以满足多端直流输电系统正常运行和故障后运行方式的配置与切换。多端直流输电系统发生故障, 如某个换流站或一段线路切除后而电流指令经过调整后仍然保持平衡，则多端直流输电系统剩下站仍然可以运行，实现切除故障后系统的快速恢复。
输入各站的直流功率指令P01、P02、P03、…、P0i，如果是整流站则功率为正，如果是逆变站则功率为负，计算ΔP：
直流功率ΔP=P01+ P02+P03+….+P0i                     (1)
多端控制器通过功率平衡模块得到输入各站功率指令不平衡量，通过功率损耗分配模块计算线路损耗，将总的不平衡功率按事先设定的比例（可以由运行人员设定）分配到所有换流站的直流功率指令上，得到平衡后的各站直流功率指令；
多端控制器通过电流指令计算模块，将得到各站直流功率指令除以各换流站测量的直流电压值，即可得到各站直流电流指令。功率/电流指令平衡：
多端控制器采用电流平衡控制完成多端直流的电流平衡控制：设I01、I02、I03、…、I0i 分别为换流站的直流电流最终指令值，如果是整流站则功率为正，如果是逆变站则功率为负；k1、k2、k3 …、k4 分别为换流站的电流协调控制比例系数, 整定：
ΔI=I01+ I02 +I03+I0i 　　　　　　　　     　　 (2)
当某个换流站的直流功率变化时，线路损耗同时变化，各换流站电流指令之和ΔI 不再为0，各换流站电流指令之和ΔI经过一个积分环节，与每个换流站的k 参数相乘，得到各站电流指令变化量，再通过电流指令综合模块，将各站电流指令变化量与各换流站原电流指令及电流调制指令相加，通过电流指令限制模块，对各站的电流指令进行限制，保证各站电流运行在允许的范围内，最终得到各换流站直流实际电流指令值，通过通讯系统送至相应换流站极控制系统完成各站直流电流的协调控制。

Claims (3)

1.多端直流输电控制系统配置方法，其特征是：在三个及三个以上换流站并联组成多端直流输电系统中，多端直流系统控制设备按多端控制、极控制两级进行配置；多端直流输电系统送电端和受电端各取一个换流站，配置冗余的多端控制设备，正常运行时，其中一换流站为多端直流系统控制主站，实际负责多端控制协调，另一换流站为从站，作为备用，多端直流系统控制设备主站和备用站能够进行切换。
2.由权利要求1所述的多端直流输电控制系统配置方法，其特征是：多端直流系统控制的极控制设备按冗余系统配置，各换流站各配置一套，实现换流站极层的控制功能。
3.由权利要求1所述的多端直流输电控制系统配置方法，其特征是：多端直流系统控制包含平衡多端直流输电系统各换流站之间功率/电流，功率升降协调，直流电压协调，运行方式配置与切换和多端控制通讯；,多端直流输电系统送端和受端各取一站，配置冗余的多端直流系统控制设备；正常运行时，其中一站为多端协调主站，负责多端协调，另一站为从站，作为备用；两多端控制器之间, 每个多端直流系统控制器与各站各极控制之间设置通讯，实现多端直流各站之间的协调控制。
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