CN103647269B - 一种特高压直流输电系统串联双阀组平衡运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特高压直流输电系统串联双阀组平衡运行控制方法，在逆变侧的各组控系统中均增加一第一控制逻辑，该第一控制逻辑的控制方法是：当一极已经有一个阀组在解锁状态或闭锁状态，操作同极的另一个阀组至闭锁状态时，自动调整处于闭锁状态的换流变分接开关档位；在整流侧和逆变侧的各组控系统中均增加一第二控制逻辑，该第二控制逻辑的控制方法是：当一极的其中一阀组处于闭锁状态，同极的另一个阀组处于闭锁状态或解锁状态时，将两个阀组的换流变分接开关档位进行比较，当换流变分接开关档位相差超过1档时，禁止处于闭锁状态的阀组解锁。本发明可大大降低特高压直流输电系统同极双阀组不平衡运行的风险。

Description

一种特高压直流输电系统串联双阀组平衡运行控制方法

技术领域

本发明涉及特高压直流输电系统技术领域，具体涉及特高压直流输电系统串联双阀组平衡运行控制方法。

背景技术

特高压直流双12脉动换流阀串联运行时，每个极由两个阀组串联，分别为高端阀组和低端阀组，接于相应的极高压母线和极中性母线之间。极控系统分为极控制层和阀组控制层两个层次，阀组控制层实现高端阀组或低端阀组的触发控制称为组控，换流变分接开关的档位调节与控制功能设置于组控系统中。极控制层负责极电压指令和极电流指令等计算与闭环控制称为极控。

由于高、低端阀组的触发控制均由各自的组控系统实现，实际运行中，由于某一个阀组的换流变分接开关故障，或者串联双阀组的换流变分接开关控制模式不一致，将造成高、低端阀组的触发角（熄弧角）、换流变分接开关档位等运行工况出现较大偏差。试验及现场运行情况均证明，当同极串联的两个阀组出现不平衡运行时，会在换流站400kV母线上产生大量谐波，其中以24次谐波居多，严重影响特高压直流输电系统的安全稳定运行，恶劣情况下会造成阀厅避雷器击穿、特高压直流输电系统强迫停运等后果。

当前的特高压直流控制系统为避免出现串联双阀组不平衡运行的情况，采取了对解锁状态下的同极双阀组分接开关档位进行比较监视的措施，该逻辑在组控系统中实现，当同极双阀组换流变分接开关档位相差大于（含）1档时，禁止档位较高的阀组的换流变提升其分接开关档位，同时禁止档位较低的阀组的换流变降低其分接开关档位。同时，禁止人为的将串联双阀组的换流变分接开关控制模式设置为不一致。

此外，在整流侧的组控系统中，设置了一个档位跟随逻辑，即让处于闭锁状态的阀组的换流变分接开关档位自动跟随已处于解锁状态的阀组的换流变分接开关的档位。而逆变侧由于正常情况下其阀控系统的电压控制器起作用，高、低端阀组电压可以保持一致，也即高、低端阀组能够保持平衡运行，逆变侧并未设置该跟随逻辑。

但当前逻辑存在一个弊端，那就是仅在解锁状态下对同极双阀组换流变分接开关的档位进行比较监视，出现以下两种情况时，现有的同极双阀组换流变分接开关档位比较监视逻辑不起作用，会导致阀组或极一经解锁就出现同极双阀组换流变分接开关档位不一致的情况，也即一经解锁，同极双阀组就处于不平衡运行工况，为特高压直流系统的稳定运行带来风险。

情况1：串联运行的双阀组同时处于闭锁状态并准备解锁，但其中一个阀组的换流变分接开关故障导致其档位无法调整，在闭锁状态时，同极双阀组已经出现较大的档位差，且由于其中一个阀组的换流变分接开关故障无法调整，解锁之后该档位差将一直存在。

情况2：串联运行的两个阀组，一个处于解锁状态一个处于闭锁状态准备解锁，其中一个阀组的换流变分接开关出现了故障无法调整，这同样可能导致解锁之后该极串联双阀组档位差一直存在。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的是提供一种特高压直流输电系统串联双阀组平衡运行控制方法，可以有效解决以上两种情况下出现的换流变分接开关档位不一致情况，大大降低特高压直流输电系统同极双阀组不平衡运行的风险。

为实现以上目的，本发明采取了的技术方案是：

一种特高压直流输电系统串联双阀组平衡运行控制方法，所述直流输电系统包括通过输电线路相连的整流侧和逆变侧，所述整流侧和逆变侧均设有两个极，每个极均设有极控制系统，每个极由两个串联的阀组构成，每个阀组的触发动作均由各自的组控系统实现，所述两个串联的阀组对应的组控系统与对应的极控制系统通过控制总线进行通信，

在逆变侧的各组控系统中均增加一第一控制逻辑，该第一控制逻辑的控制方法是：当一极已经有一个阀组在解锁状态或闭锁状态，操作同极的另一个阀组至闭锁状态时，自动调整处于闭锁状态的换流变分接开关档位，最终保持该两个阀组的换流变分接开关档位一致；

在整流侧和逆变侧的各组控系统中均增加一第二控制逻辑，该第二控制逻辑的控制方法是：当一极的其中一阀组处于闭锁状态，同极的另一个阀组处于闭锁状态或解锁状态时，将两个阀组的换流变分接开关档位进行比较，当换流变分接开关档位相差超过1档时，禁止处于闭锁状态的阀组解锁。

在逆变侧，所述第一控制逻辑同时要求同极两个阀组各自的组控系统将换流变分接开关档位信号、阀组解、闭锁状态信号，通过第一控制逻辑和控制总线与对应的极控制系统通信。

在逆变侧，所述第二控制逻辑同时要求同极两个阀组各自的组控系统将换流变分接开关档位信号、阀组解、闭锁状态信号，通过第一控制逻辑和控制总线与对应的极控制系统通信。

在整流侧，所述第二控制逻辑同时要求同极两个阀组各自的组控系统将换流变分接开关档位信号、阀组解、闭锁状态信号，通过第一控制逻辑和控制总线与对应的极控制系统通信。

所述自动调整处于闭锁状态的换流变分接开关档位的方法是：

当一极的其中一个阀组在解锁状态，操作同极的另一个阀组至闭锁状态时，所述另一个阀组的组控系统对应的第一控制逻辑自动调整所述另一个阀组的换流变分接开关档位，最终保持该两个阀组的换流变分接开关档位一致；

当一极的其中一个阀组在闭锁状态，操作同极的另一个阀组至闭锁状态时，所述其中一个阀组和另一个阀组的组控系统对应的第一控制逻辑分别自动调整两个阀组的换流变分接开关档位，最终保持该两个阀组的换流变分接开关档位一致。

所述第一控制逻辑包括第一比较模块、或非门计算模块、第一与门计算模块、第二与门计算模块、第三与门计算模块，其中，第一比较模块的两个输入端分别连接本阀组的换流变分接开关档位以及与本阀组处于同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位，或非门计算模块的两个输入端分别连接本阀组的分接开关在手动控制模式信号以及分接开关失步信号，所述第一与门计算模块的输入端分别连接本阀组的解/闭锁信号、同一极的另一个阀组的解/闭锁信号以及或非门计算模块的输出信号；当本阀组的换流变分接开关档位大于同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位时，第一比较模块的输出端与第一与门计算模块的输出端通过第二与门计算模块输出，当本阀组的换流变分接开关档位小于同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位时，第一比较模块的输出端与第一与门计算模块的输出端通过第三与门计算模块输出。

所述第二控制逻辑包括第二比较模块、第四与门计算模块、第五与门计算模块、第六与门计算模块，其中，第二比较模块的两个输入端分别连接本阀组的换流变分接开关档位以及与本阀组处于同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位，第四与门计算模块的输入端分别连接本阀组的解/闭锁信号、同一极的另一个阀组的解/闭锁信号，当本阀组的换流变分接开关档位比同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位大且超过1档时，第二比较模块的输出端与第四与门计算模块的输出端通过第五与门计算模块输出；当本阀组的换流变分接开关档位比同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位小且超过1档时，第二比较模块的输出端与第四与门计算模块的输出端通过第六与门计算模块输出。

所述本阀组为第一控制逻辑或第二控制逻辑对应的组控系统所控制的阀组。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、使得同极双阀组的换流变分接开关档位，在阀组处于闭锁状态时，即开始往趋于一致的方向调整。当同极双阀组均处于闭锁状态时，同极双阀组换流变分接开关档位同时往相靠拢的方向调整，直至档位相同；当同极双阀组中，一个阀组处于解锁状态，一个阀组处于闭锁状态时，使处于闭锁状态的阀组的换流变分接开关档位跟随已经处于解锁状态的换流变分接开关的档位。这样就可以保证同极双阀组在解锁之初即可处于平衡运行状态。

2、若由于换流变分接开关故障等因素，导致其档位无法调整，使得一个阀组处于闭锁状态时，其换流变分接开关档位无法与同极另一个阀组调整一致，则禁止本阀组由闭锁状态操作至解锁状态。该功能使得在换流变分接开关故障等情况下，同极双阀组最终无法保持平衡运行时，将双阀组失衡运行的危险控制在解锁之前，避免解锁之后损坏设备，引发直流跳闸。

附图说明

图1为本发明第一控制逻辑实现的流程图；

图2为本发明第二控制逻辑实现的流程图；

图3为组控系统与极控制系统的通信原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

本发明可以有效解决以上两种情况下出现的换流变分接开关档位不一致情况，大大降低特高压直流输电系统同极双阀组不平衡运行的风险。本发明包括两个部分：

第一部分：在特高压直流输电系统逆变站的组控系统中分别增加一个第一控制逻辑。该第一控制逻辑为“当一极已经有一个阀组在解锁状态或闭锁状态，操作第二个阀组至闭锁状态时，自动调整处于闭锁状态的换流变分接开关档位，最终保持双阀组换流变分接开关档位一致”；该逻辑同时要求同极双阀组各自的组控系统将换流变分接开关档位信号、阀组解、闭锁状态信号，通过其与极控制系统之间的控制总线通信，互相传递。

该逻辑的实现流程图如下图1所示，该第一控制逻辑包括第一比较模块、或非门计算模块、第一与门计算模块、第二与门计算模块、第三与门计算模块，其中，第一比较模块的两个输入端分别连接本阀组的换流变分接开关档位以及与本阀组处于同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位，或非门计算模块的两个输入端分别连接本阀组的分接开关在手动控制模式信号以及分接开关失步信号，所述第一与门计算模块的输入端分别连接本阀组的解/闭锁信号、同一极的另一个阀组的解/闭锁信号以及或非门计算模块的输出信号；当本阀组的换流变分接开关档位大于同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位时，第一比较模块的输出端与第一与门计算模块的输出端通过第二与门计算模块输出，当本阀组的换流变分接开关档位小于同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位时，第一比较模块的输出端与第一与门计算模块的输出端通过第三与门计算模块输出。本阀组即是第一控制逻辑对应的组控系统所控制的阀组。

当本阀组操作至闭锁状态时，无论同一极的另一个阀组是解锁状态还是闭锁状态，本阀组的第一控制逻辑通过第二与门计算模块降低本阀组的换流变分接开关档位或者通过第三与门计算模块升高本阀组的换流变分接开关档位，从而向另一个阀组的换流变分接开关档位靠拢，而如果同一极的另一个阀组同处于闭锁状态，则其相应的第一控制逻辑升高或降低同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位向本阀组的换流变分接开关档位靠拢。具体是：

当一极的其中一个阀组在解锁状态，操作同极的另一个阀组至闭锁状态时，所述另一个阀组的组控系统对应的第一控制逻辑自动调整所述另一个阀组的换流变分接开关档位，最终保持该两个阀组的换流变分接开关档位一致；

当一极的其中一个阀组在闭锁状态，操作同极的另一个阀组至闭锁状态时，所述其中一个阀组和另一个阀组的组控系统对应的第一控制逻辑分别自动调整两个阀组的换流变分接开关档位，最终保持该两个阀组的换流变分接开关档位一致。

组控系统与极控制系统之间的控制总线通信链路，如下图3所示，从图3可以看出，组控系统之间没有直接的控制总线通信，必须通过组控系统与极控制系统之间的控制总线通信，进行信号中转。

第二部分：在特高压直流输电系统整流站和逆变站的组控系统中分别增加一个第二控制逻辑。该第二控制逻辑为：“当本阀组处于闭锁状态，同极另一个阀组处于闭锁状态或解锁状态时，将其换流变分接开关档位进行比较，当同极串联的两个阀组换流变分接开关档位相差超过1档时，禁止处于闭锁状态的阀组解锁。”由于该逻辑同时设置于同极串联运行的双阀组，因此对于同极双阀组同时由闭锁状态操作至解锁状态的情况，对高、低端阀组会同时起作用。与第一部分的逻辑相同，该第二控制逻辑也同时要求同极双阀组各自的组控系统将换流变分接开关档位信号、阀组解、闭锁状态信号，通过其与极控制系统之间的控制总线通信，互相传递。但由于在第一部分中已经产生了相关信号，本部分直接再次使用即可，未产生的相关信号则有本次增加的第二控制逻辑传送至极控制系统。

该部分的实现流程图如下图2所示，该第二控制逻辑包括第二比较模块、第四与门计算模块、第五与门计算模块、第六与门计算模块，其中，第二比较模块的两个输入端分别连接本阀组的换流变分接开关档位以及与本阀组处于同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位，第四与门计算模块的输入端分别连接本阀组的解/闭锁信号、同一极的另一个阀组的解/闭锁信号，当本阀组的换流变分接开关档位比同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位大且超过1档时，第二比较模块的输出端与第四与门计算模块的输出端通过第五与门计算模块输出；当本阀组的换流变分接开关档位比同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位小且超过1档时，第二比较模块的输出端与第四与门计算模块的输出端通过第六与门计算模块输出。这里的本阀组为第二控制逻辑对应的组控系统所控制的阀组。当本阀组处于闭锁状态，无论同一极的另一个阀组处于解锁状态或闭锁状态，只要两个阀组的换流变分接开关档位差超过1档，本阀组对应的第二控制逻辑即禁止本阀组由闭锁状态操作至解锁状态，而如果同一极的另一个阀组也处于闭锁状态且两个阀组的换流变分接开关档位差超过1档，该同一极的另一个阀组对应的第二控制逻辑也禁止该同一极的另一个阀组由闭锁状态操作至解锁状态。

通过上述两部分的控制，可具体实现下述两个方面的功能：

功能1：使得同极双阀组的换流变分接开关档位，在阀组处于闭锁状态时，即开始往趋于一致的方向调整。即当同极双阀组均处于闭锁状态时，同极双阀组换流变分接开关档位同时往相靠拢的方向调整，直至档位相同；当同极双阀组中，一个阀组处于解锁状态，一个阀组处于闭锁状态时，使处于闭锁状态的阀组的换流变分接开关档位跟随已经处于解锁状态的换流变分接开关的档位。这样就可以保证同极双阀组在解锁之初即可处于平衡运行状态。

功能2：若由于换流变分接开关故障等因素，导致其档位无法调整，使得一个阀组处于闭锁状态时，其换流变分接开关档位无法与同极另一个阀组调整一致，则禁止本阀组由闭锁状态操作至解锁状态。该功能使得在换流变分接开关故障等情况下，同极双阀组最终无法保持平衡运行时，将双阀组失衡运行的危险控制在解锁之前，避免解锁之后损坏设备，引发直流跳闸。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种特高压直流输电系统串联双阀组平衡运行控制方法，所述直流输电系统包括通过输电线路相连的整流侧和逆变侧，所述整流侧和逆变侧均设有两个极，每个极均设有极控制系统，每个极由两个串联的阀组构成，每个阀组的触发动作均由各自的组控系统实现，所述两个串联的阀组对应的组控系统与对应的极控制系统通过控制总线进行通信，其特征在于，

在逆变侧的各组控系统中均增加一第一控制逻辑，该第一控制逻辑的控制方法是：当一极已经有一个阀组在解锁状态或闭锁状态，操作同极的另一个阀组至闭锁状态时，自动调整处于闭锁状态的换流变分接开关档位，最终保持该两个阀组的换流变分接开关档位一致；

所述第一控制逻辑包括第一比较模块、或非门计算模块、第一与门计算模块、第二与门计算模块、第三与门计算模块，其中，第一比较模块的两个输入端分别连接第一本阀组的换流变分接开关档位以及与第一本阀组处于同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位，或非门计算模块的两个输入端分别连接第一本阀组的分接开关在手动控制模式信号以及分接开关失步信号，所述第一与门计算模块的输入端分别连接第一本阀组的解/闭锁信号、同一极的另一个阀组的解/闭锁信号以及或非门计算模块的输出信号；当第一本阀组的换流变分接开关档位大于同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位时，第一比较模块的输出端与第一与门计算模块的输出端通过第二与门计算模块输出，当第一本阀组的换流变分接开关档位小于同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位时，第一比较模块的输出端与第一与门计算模块的输出端通过第三与门计算模块输出；所述第一本阀组即是第一控制逻辑对应的组控系统所控制的阀组；

在整流侧和逆变侧的各组控系统中均增加一第二控制逻辑，该第二控制逻辑的控制方法是：当一极的其中一阀组处于闭锁状态，同极的另一个阀组处于闭锁状态或解锁状态时，将两个阀组的换流变分接开关档位进行比较，当换流变分接开关档位相差超过1档时，禁止处于闭锁状态的阀组解锁；

所述第二控制逻辑包括第二比较模块、第四与门计算模块、第五与门计算模块、第六与门计算模块，其中，第二比较模块的两个输入端分别连接第二本阀组的换流变分接开关档位以及与第二本阀组处于同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位，第四与门计算模块的输入端分别连接第二本阀组的解/闭锁信号、同一极的另一个阀组的解/闭锁信号，当第二本阀组的换流变分接开关档位比同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位大且超过1档时，第二比较模块的输出端与第四与门计算模块的输出端通过第五与门计算模块输出；当第二本阀组的换流变分接开关档位比同一极的另一个阀组的换流变分接开关档位小且超过1档时，第二比较模块的输出端与第四与门计算模块的输出端通过第六与门计算模块输出；所述第二本阀组为第二控制逻辑对应的组控系统所控制的阀组。

2.根据权利要求1所述的特高压直流输电系统串联双阀组平衡运行控制方法，其特征在于，在逆变侧，所述第一控制逻辑同时要求同极两个阀组各自的组控系统将换流变分接开关档位信号、阀组解、闭锁状态信号，通过第一控制逻辑和控制总线与对应的极控制系统通信。

3.根据权利要求1所述的特高压直流输电系统串联双阀组平衡运行控制方法，其特征在于，在逆变侧，所述第二控制逻辑同时要求同极两个阀组各自的组控系统将换流变分接开关档位信号、阀组解、闭锁状态信号，通过第一控制逻辑和控制总线与对应的极控制系统通信。

4.根据权利要求2或3所述的特高压直流输电系统串联双阀组平衡运行控制方法，其特征在于，在整流侧，所述第二控制逻辑同时要求同极两个阀组各自的组控系统将换流变分接开关档位信号、阀组解、闭锁状态信号，通过第一控制逻辑和控制总线与对应的极控制系统通信。

5.根据权利要求1所述的特高压直流输电系统串联双阀组平衡运行控制方法，其特征在于，所述自动调整处于闭锁状态的换流变分接开关档位的方法是：

当一极的其中一个阀组在解锁状态，操作同极的另一个阀组至闭锁状态时，所述另一个阀组的组控系统对应的第一控制逻辑自动调整所述另一个阀组的换流变分接开关档位，最终保持该两个阀组的换流变分接开关档位一致；

当一极的其中一个阀组在闭锁状态，操作同极的另一个阀组至闭锁状态时，所述其中一个阀组和另一个阀组的组控系统对应的第一控制逻辑分别自动调整两个阀组的换流变分接开关档位，最终保持该两个阀组的换流变分接开关档位一致。