CN103414247A - 多回直流输电系统的回控制权协调切换系统及切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多回直流输电系统的回控制权协调切换系统，包括后台监控系统、回间通讯系统和各回的回控制系统，其中，后台监控系统用于显示当前各回的回控制状态，并为操作员提供操作界面以及相应联锁信息提示；回间通讯系统实现各回之间的控制命令与状态的高速数据传输；各回的回控制系统用于根据当前各回的控制状态自动计算回状态字并完成主导回/非主导回切换。此系统可实现多回直流输电系统中回控制权协调切换，始终保证更适宜起控制作用的一回直流的回控制系统来实现多回直流控制模式协调、各回功率分配以及全站无功控制等功能。本发明还公开一种多回直流输电系统的回控制权协调切换方法，切换方法包括主导回/非主导回自动切换和手动切换。

Description

多回直流输电系统的回控制权协调切换系统及切换方法

技术领域

本发明属于直流输电领域，特别涉及多回直流输电系统的回控制权协调切换方法和协调切换控制实现系统。

背景技术

多回直流输电系统是指共发送端或共接收端的多回直流输电系统，相对于传统的单回直流输电，多回直流输电具有节省线路走廊资源、输送功率大、运行方式灵活等优点。

多回直流系统的各回可以分别独立运行在单回模式下，也可以同时协调运行在多回模式下。在多回模式下，各回的控制系统的协调切换技术至为重要，若处理不好，会造成控制冲突，影响整个直流系统的安全稳定运行。

在传统单回直流输电技术中，由于整个直流系统仅有一回，不存在回与回之间控制权的协调控制。在多回直流系统中，当处于多回运行模式下，如何完成多回控制权的切换控制，目前国内外尚没有专家学者对这一问题进行深入研究。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种多回直流输电系统的回控制权协调切换方法及系统，其具有安全、可靠、先进、实用的特点，可实现多回直流输电系统中回控制权协调切换，始终保证更适宜起控制作用的一回直流的回控制系统来实现多回直流控制模式协调、各回功率分配以及全站无功控制等功能。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种多回直流输电系统的回控制权协调切换系统，包括后台监控系统、对应各回的回控制系统和回间通讯系统，其中，后台监控系统用于显示当前双回控制状态，并为操作员提供操作界面；回间通讯系统实现两回之间的控制命令与状态的高速数据传输；

各回控制系统包括本回状态字计算逻辑模块、回状态字比较逻辑模块、主导回切换逻辑模块、后台监控交互模块和回间通讯接口模块，回状态字计算逻辑模块根据本回的参数合成本回的回状态字，并传输给回状态字比较逻辑模块，同时通过回间通讯接口模块传输给其他回；回状态字比较逻辑模块接收本回状态字计算逻辑模块输出的本回状态字以及通过回间通讯系统收到的另一回状态字，进行比较，输出比较结果给主导回切换逻辑模块；主导回切换逻辑模块，接收到回状态字比较逻辑模块输出的两回状态字比较结果，完成主导回与非主导回的自动切换，接收到后台监控系统下放的切换控制指令，完成主导回和非主导的手动切换，并向后台监控系统上送相关联锁信息；后台监控交互模块实现回控制系统与后台监控系统的数据交互；回间通讯接口模块，配合回间通讯系统实现两回之间数据高速可靠传输。

上述回控制系统通过SCADA LAN网与后台监控系统相互通讯。

上述回间通讯系统采用冗余的高速系统LAN网作为主通道，交换两回直流的各回状态信号，并采用冗余的站CAN网作为后备通讯，当冗余的高速系统LAN网都发生故障时，两回直流的回控制系统将使用站CAN网进行数据通讯。

采用上述方案后，本发明通过运行过程中各回直流运行方式等条件组合而成的回状态字的实时比较，实现多回直流间主导回的自动快速可靠切换，始终保证多回直流系统中更适宜起控制作用的一回直流的回控制系统来实现多回直流控制模式协调、各回功率分配以及全站无功控制等功能，进而保证整个多回直流系统的安全稳定运行。本发明通过专门的程序逻辑设计来保证多回直流间主导回的自动平稳切换，同时额外配置了主导回手动切换功能，便于运行人员根据实际需要进行手动切换操作；自动切换和手动切换都能保证在任何时候起主导运行的回是多回直流系统中更适宜进行主导控制和协调的回，从而保证多回直流间的协调控制和多回直流系统的安全稳定运行。

附图说明

图1是本发明中切换系统的整体架构图；

图2是本发明中主导回状态两站同步示意图；

图3是本发明中回控制系统切换控制的逻辑框图；

图4是本发明中回状态字的计算逻辑示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提供一种多回直流输电系统的回控制权协调切换方法及系统，所述的多回直流输电系统是指共发送端或共接收端的至少两回的直流输电系统，其中一回为主导回，负责实现多回直流控制模式协调、各回功率分配以及全站无功控制功能，其他各回均为非主导回（或从导回），而所述回控制权协调切换是指主导回与非主导回之间的切换。

如图1所示，是本发明以双回直流输电系统为例的切换系统整体架构图，所述切换系统包括后台监控系统、对应各回的回控制系统和回间通讯系统，下面分别介绍。

后台监控系统用于显示当前双回控制状态，并为操作员提供操作界面。

回控制系统是整个实施结构中的核心，用于根据当前双回控制状态自动计算回状态字完成主导回/非主导回自动切换，或根据操作员控制命令来实现主导回/非主导回手动切换，所述主导回的选择由两回直流的整流侧根据各状态条件比较确定，如图2所示，是两站主导回状态同步示意图，在两回直流的直流站控站间通讯正常的情况下，逆变站的主导回状态将自动与整流站保持同步，如图中（a）所示；在一回直流的直流站控站间通讯故障的情况下，逆变站站间通讯故障回是否为主导回将根据站间通讯正常回的状态来确定，如图中（b）、（c）所示；在两回直流的直流站控站间通讯均故障的情况下，逆变站主导回的状态将保持为故障前的状态，如图中（d）所示。

所述回控制系统通过SCADA LAN网与后台监控系统相互通讯，所述回控制系统的切换控制逻辑示意图如图3所示，包括本回状态字计算逻辑模块、回状态字比较逻辑模块、主导回切换逻辑模块、后台监控交互模块和回间通讯接口模块。

回状态字计算逻辑模块，如图4所示，各回的回控制系统根据回控制系统的状态（运行/备用/服务/试验）、控制系统通讯状态（正常/故障）、回功率控制模式（双回功率控制投入/双回功率控制退出）、回中各极的控制模式（双极功率模式/电流控制模式）、回中极的运行状态（解锁/闭锁/备用/停运/接地）、以及其他相关条件按照加权叠加的方式合成为本回的回状态字，并传输给回状态字比较逻辑模块以及通过回间通讯接口模块传输给其他回。回状态字比较逻辑模块，接收本回状态字计算逻辑模块输出的本回状态字以及通过回间通讯系统收到的另一回状态字，进行比较，输出比较结果给主导回切换逻辑模块。主导回切换逻辑模块，接收到回状态字比较逻辑模块输出的两回状态字比较结果，完成主导回与非主导回的自动切换，接收到后台监控系统下放的切换控制指令，完成主导回和非主导的手动切换，并向后台监控系统上送相关联锁信息。后台监控交互模块主要完成回控制系统与后台监控系统的数据交互，实现操作员监视、控制功能。回间通讯接口模块，配合回间通讯系统实现两回之间数据高速可靠传输。

回间通讯系统实现两回之间的控制命令与状态的高速数据传输，两回直流的回间通讯系统采用冗余的高速系统LAN网作为主通道，交换两回直流的各回状态信号，并采用冗余的站CAN网作为后备通讯，当冗余的高速系统LAN网都发生故障时，两回直流的回控制系统将使用站CAN网进行数据通讯，基于这种高可靠性的回间通讯系统，保证两回控制系统之间主导回/非主导回控制命令和以及相关状态数据安全可靠地相互传送。当高速系统LAN网及站CAN网同时出现故障时，两回直流的回控制系统间将不能进行相关数据的正常交换，两回直流的主导回状态将保持为故障前的状态。

例如：当两回直流中均有极运行，一回投入双回功率控制，另一回未投入双回功率控制，则投入双回功率控制的回将自动被选择为主导回；当一回投入双回功率控制且没有极运行，另一回未投入双回功率控制且有极运行，则有极运行的回将自动被选择为主导回；当一回投入双极功率控制且没有极运行，另一回未投入双极功率控制且有极运行，则有极运行的回将自动被选择为主导回；当两回直流的各极运行状态完全相同，则任一回都可被自动选择为主导回，也可以通过后台监控系统手动选择其中任一回为主导回。

基于以上切换系统，本发明还提供一种多回直流输电系统的回控制权协调切换方法，包括以下内容：

（1）确定各回的回状态字：具体是根据各回的回控制系统的状态、通讯状态、回功率控制模式、回中各极的控制模式、回中极的运行状态和回中极相关通讯状态按照加权叠加的方式合成为本回的回状态字。

回控制系统的状态，对于单系统，根据控制系统的完好程度确定对回状态字的贡献，控制系统越完好，对回控制字的贡献越大；对于冗余系统，还应考虑各系统的运行状态对回控制字的影响，对回控制字的贡献大小依次为：运行、备用、服务、测试。

回控制系统站间通讯状态，对回控制字的贡献大小依次为：通讯正常、通讯故障。

回中极控制系统站间通讯状态，对回控制字的贡献大小依次为：通讯正常、通讯故障。

回中极控制系统极间通讯状态，对回控制字的贡献大小依次为：通讯正常、通讯故障。

回功率控制模式，对回控制字的贡献大小依次为：双回功率控制投入、双回功率控制退出。

回中各极的控制模式，对回控制字的贡献大小依次为：双极功率控制模式、单极功率控制模式、电流控制模式。

回中极的运行状态，对回控制字的贡献大小依次为：解锁、闭锁、备用（热备用）、停运（冷备用）、接地（检修）。

权值从大到小依次为：回中极的运行状态、回中各极的控制模式、回功率控制模式、回中各极控制系统极间通讯状态、回中各极控制系统站间通讯状态、回控制系统站间通讯状态、回控制系统的状态。在系统实现过程中，可以根据实际情况增加其他相关条件，并可以适当调整各条件的权值。

（2）比较各回直流的回状态字数值，当回状态字数值大小不等时，数值大的自动切换为主导回；当回状态字数值大小相等时，可以通过后台监控系统进行手动切换。

当回状态字大小不等时，回控制系统中的联锁逻辑禁止主导回的手动切换，后台监控系统会报出相应的提示信息（回状态字大小不等，并详细指明具体的不相等的条件）。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多回直流输电系统的回控制权协调切换系统，所述多回直流输电系统是共发送端或共接收端的至少两回的直流输电系统，其中一回为主导回，其他各回均为非主导回，所述回控制权协调切换系统是主导回与非主导回之间的切换，其特征在于：包括后台监控系统、回间通讯系统和各回的回控制系统，其中，后台监控系统用于显示各回的回控制状态，并为操作员提供操作界面以及相应联锁信息提示；回间通讯系统实现各回之间的控制命令与状态的高速数据传输；

各回的回控制系统包括本回的回状态字计算逻辑模块、回状态字比较逻辑模块、主导回切换逻辑模块、后台监控交互模块和回间通讯接口模块，回状态字计算逻辑模块根据本回的参数计算本回的回状态字，传输给回状态字比较逻辑模块，同时通过回间通讯接口模块传输给其他回；回状态字比较逻辑模块接收本回的回状态字计算逻辑模块输出的本回的回状态字以及通过回间通讯系统收到的其他回的回状态字，进行比较，输出比较结果给主导回切换逻辑模块；主导回切换逻辑模块，接收到回状态字比较逻辑模块输出的各回状态字比较结果，完成主导回与非主导回的切换；后台监控交互模块实现回控制系统与后台监控系统的数据交互；回间通讯接口模块，配合回间通讯系统实现各回之间数据高速可靠传输。

2.如权利要求1所述的多回直流输电系统的回控制权协调切换系统，其特征在于：所述回间通讯系统采用冗余的高速系统LAN网作为主通道，交换两回直流的各回状态信号，并采用冗余的站CAN网作为后备通讯，当冗余的高速系统LAN网都发生故障时，两回直流的回控制系统将使用站CAN网进行数据通讯。

3.多回直流输电系统的回控制权协调切换方法，其特征在于：各回的回控制系统根据回控制系统的状态、回控制系统站间通讯状态、回中极控制系统站间通讯状态、回中各极控制系统极间通讯状态、回功率控制模式、回中各极的控制模式以及回中极的运行状态按照一定的条件计算回控制字，确定主导回并进行切换；所述一定的条件包含如下内容：

回控制系统的状态，对于单系统，根据控制系统的完好程度确定对回状态字的权值，控制系统越完好，对回控制字的权值越大；对于冗余系统，对回控制字的贡献大小依次为：运行、备用、服务、测试；

回控制系统站间通讯状态，对回控制字的权值大小依次为：通讯正常、通讯故障；

回中极控制系统站间通讯状态，对回控制字的权值大小依次为：通讯正常、通讯故障；

回中各极控制系统极间通讯状态，对回控制字的权值大小依次为：通讯正常、通讯故障；

回功率控制模式，对回控制字的权值大小依次为：双回功率控制投入、双回功率控制退出；

回中各极的控制模式，对回控制字的权值大小依次为：双极功率控制模式、单极功率控制模式、电流控制模式；

回中极的运行状态，对回控制字的权值大小依次为：解锁、闭锁、备用或热备用、停运或冷备用、接地或检修。

4.如权利要求3所述的多回直流输电系统的回控制权协调切换方法，其特征在于：所述各条件对回控制字的权值从大到小依次为：回中极的运行状态、回中各极的控制模式、回功率控制模式、回中各极控制系统极间通讯状态、回中各极控制系统站间通讯状态、回控制系统站间通讯状态、回控制系统的状态。

5.如权利要求3所述的多回直流输电系统的回控制权协调切换方法，其特征在于：当回状态字数值大小不等时，数值大的自动切换为主导回，回控制系统中的联锁逻辑禁止主导回的手动切换，后台监控系统会报出相应的提示信息；当回状态字数值大小相等时，通过后台监控系统进行手动切换。

6.如权利要求3所述的多回直流输电系统的回控制权协调切换方法，其特征在于：主导回的选择由各回直流的整流侧根据各状态条件比较确定；当各回直流的直流回控制系统站间通讯正常情况下，逆变站的主导回状态将自动与整流站保持同步；当一回直流的回控制系统站间通讯故障情况下，若系统中其他回有任一回直流的直流回控制系统站间通讯正常，站间通讯正常回之间通过比较选定主导回，而站间通讯故障回为非主导回；当所有回直流的直流站控站间通讯均故障情况下，逆变站主导回的状态将保持为故障前的状态。

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