CN103795064A - 一种高压直流输电工程交流电压采集控制方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压直流输电工程交流电压采集控制方法，其包括步骤1、判断大组滤波器母线是否处于充电状态以及大组滤波器母线是否与交流母线连接；步骤2、对大组滤波器母线电压进行电压越限判断；步骤3、判断大组滤波器母线的测量电压的偏差；步骤4-7为不同情况下的无功控制电压计算；步骤8为判断大组滤波器母线电压的无效状态。本发明还公开了一种高压直流输电工程交流电压采集控制装置，其包括大组滤波器母线状态判断单元、越限判断单元、电压采集偏差判断单元、不同情况下的无功控制电压计算单元以及无效状态判断单元。本发明基于交流滤波器母线三相电压采集逻辑的交流电压控制，具有可靠性高和交流电压控制准确的效果。

Description

一种高压直流输电工程交流电压采集控制方法与装置
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种高压直流输电系统谐波性能与电压协调控制方法和装置。
背景技术
直流输电工程交流电压控制功能用于限制交流电压不超过正常运行范围，影响直流系统正常运行。它包括慢速调节的无功控制和快速调节的过电压控制。无功控制主要的控制对象是全站的交流滤波器和电抗器，根据当前直流的运行模式和电压电流水平计算全站的无功消耗，通过控制所有无功设备的投切，保证全站与交流影响系统的无功交换在允许范围之内或者交流母线电压在安全运行范围之内。
国内一些直流输电工程中500kV交流母线仅配置单相电压互感器，直流站控系统只采集交流母线的其中一相电压，将相电压处理成线电压后进行无功和交流电压控制。在暂态过程中，依据交流母线单相电压对实际交流电压越限进行判断可能存在不足，其准确性不如依据三相电压进行判断，而且当交流母线一相电压发生异常时，可能导致交流滤波器异常投切。可见，原有的基于交流母线单相电压采集逻辑的交流电压控制方法准确性和可靠性都有所不足。
发明内容
针对以上不足，本发明的目的之一在于提供一种高压直流输电工程交流电压采集控制方法，该方法基于交流滤波器母线三相电压采集逻辑的交流电压控制功能，具有可靠性高和交流电压控制准确的效果。
为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种高压直流输电工程交流电压采集控制方法，其包括以下步骤：
步骤1：判断大组滤波器母线是否处于充电状态以及大组滤波器母线是否与交流母线连接，若其处于充电状态且与交流母线相连接，则执行步骤2，反之，执行步骤8；
步骤2：对大组滤波器母线电压进行电压越限判断，所述大组滤波器母线电压为大组滤波器母线三相测量线电压中的最大值，当大组滤波器母线电压在上限阈值和下限阈值之间时，该大组滤波器母线电压处于正常范围，其测量电压为该大组滤波器母线电压，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数大于或等于设定值且小于大组滤波器母线的总组数时，执行步骤3的操作，当大组滤波器母线中处于正常范围的组数小于设定值且大于零时，执行步骤5的操作，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数为零时，执行步骤6的操作，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数等于大组滤波器的总组数时，执行步骤7的操作；当大组滤波器母线电压大于上限阈值或小于下限阈值时，执行步骤8的操作；
步骤3：判断大组滤波器母线的测量电压的偏差，选取剩余大组滤波器母线的测量电压中的最大值U_MAX和最小值U_MIN作为基准电压，当该大组滤波器母线的测量电压在U_MIN-误差电压与U_MAX+误差电压之间时，该大组滤波器母线的测量电压则作为正常电压值，反之，则该大组滤波器母线的测量电压出现偏差，遍历剩余大组滤波器母线的测量电压是否存在偏差，获取所有的正常电压值，并执行步骤4的操作；
步骤4：在所有的正常电压值中，按照它们对应的大组滤波器的优先级顺序选择无功控制电压；
步骤5：选取处于正常范围的大组滤波器母线的测量电压最大的一个作为无功控制电压；
步骤6：选取换流变进线电压或上限阈值作为无功控制电压；
步骤7：选取所有大组滤波器母线的测量电压最大的一个作为无功控制电压；
步骤8：判定大组滤波器母线电压处于无效状态，当有处于正常范围的大组滤波器母线电压时，则该处于无效状态的大组滤波器母线电压不参与无功控制电压值选取，如果所有大组滤波器母线电压均处于无效状态，则选取换流变进线电压或上限阈值作为无功控制电压，其中，当大组滤波器母线未充电或测量电压小于下限阈值时，均将该大组滤波器母线电压限制到下限阈值，当大组滤波器母线的测量电压大于上限阈值时，将将该大组滤波器母线电压限制到上限阈值。
步骤4中出现偏差的大组滤波器母线的测量电压不作为对其它大组滤波器母线的测量电压偏差进行判断的基准电压。
所述上限阈值为800kV，所述下限阈值为300kV。
所述设定值为2。
所述误差电压为15kV。
本发明的另一目的在于提供一种高压直流输电工程交流电压采集控制装置，该装置基于交流滤波器母线三相电压采集逻辑的交流电压控制功能，具有可靠性高和交流电压控制准确的效果。
一种高压直流输电工程交流电压采集控制装置，其包括：
大组滤波器母线状态判断单元，用于判断大组滤波器母线是否处于充电状态以及大组滤波器母线是否与交流母线连接，若其处于充电状态且与交流母线相连接，则执行越限判断单元，反之，执行无效状态判断单元；
越限判断单元，用于对大组滤波器母线电压进行电压越限判断，所述大组滤波器母线电压为大组滤波器母线三相测量线电压中的最大值，当大组滤波器母线电压在上限阈值和下限阈值之间时，该大组滤波器母线电压处于正常范围，其测量电压为该大组滤波器母线电压，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数大于或等于设定值且小于大组滤波器的总组数时，执行电压采集偏差判断单元的操作，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数小于设定值且大于零时，执行第二无功控制电压计算单元，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数为零时，执行第三无功控制电压计算单元，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数等于大组滤波器的总组数时，执行第四无功控制电压计算单元；当大组滤波器母线电压大于上限阈值或小于下限阈值时，执行无效状态判断单元；
电压采集偏差判断单元，用于判断大组滤波器母线的测量电压的偏差，选取剩余大组滤波器母线的测量电压中的最大值U_MAX和最小值U_MIN作为基准电压，当该大组滤波器母线的测量电压在U_MIN-误差电压与U_MAX+误差电压之间时，该大组滤波器母线的测量电压则作为正常电压值，反之，则该大组滤波器母线的测量电压出现偏差，遍历剩余大组滤波器母线的测量电压是否存在偏差，获取所有的正常电压值，并执行第一无功控制电压计算单元；
第一无功控制电压计算单元，用于在所有的正常电压值中，按照它们对应的大组滤波器的优先级顺序选择无功控制电压；
第二无功控制电压计算单元，用于选取处于正常范围的大组滤波器母线的测量电压最大的一个作为无功控制电压；
第三无功控制电压计算单元，用于选取换流变进线电压或上限阈值作为无功控制电压；
第四无功控制电压计算单元，用于选取所有大组滤波器母线的测量电压最大的一个作为无功控制电压；
无效状态判断单元，用于判定大组滤波器母线电压处于无效状态，当有处于正常范围的大组滤波器母线电压时，则该处于无效状态的大组滤波器母线电压不参与无功控制电压值选取，如果所有大组滤波器母线电压均处于无效状态，则选取换流变进线电压或上限阈值作为无功控制电压，其中，当大组滤波器母线未充电或测量电压小于下限阈值时，均将该大组滤波器母线电压限制到下限阈值，当大组滤波器母线的测量电压大于上限阈值时，将将该大组滤波器母线电压限制到上限阈值。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明基于交流滤波器母线三相电压采集逻辑的交流电压控制功能，达到可靠性高和交流电压控制准确的目的。
附图说明
图1为大组滤波器母线未充电及母线电压越限处理逻辑示意图；
图2为大组滤波器母线电压偏差处理逻辑示意图。
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
本发明提供一种交流电压控制方法，该方法将基于交流母线单相电压采集逻辑的交流电压控制功能更改为基于交流滤波器母线三相电压采集逻辑的交流电压控制功能。
1、大组滤波器母线电压的异常状态
大组滤波器母线电压通常有三种异常状态：1）大组滤波器母线未充电；2）大组滤波器母线充电，同时电压越限；3）大组滤波器母线充电，且电压未越限，但与其他大组母线电压存在偏差。
2、大组滤波器母线未充电及母线电压越限
直流控制系统判断大组滤波器母线充电状态，若大组滤波器已充电，则对其本身采集的大组滤波器母线电压进行电压越限判断。电压越限（包括越下限和越上限，其中越上限为大于上限阈值，越下限为小于下限阈值）存在如下两种情况：
（1）大组滤波器母线电压越下限，即UACFn低于300kV；
（2）大组滤波器母线电压越上限，即UACFn高于800kV。
大组滤波器母线未充电及母线电压越限的软件逻辑如附图1所示，设交流大组滤波器的组数为p组，交流滤波器ACFn（n=1,…,p）母线未充电和电压越下限，均将电压限制到300kV，电压越上限将电压限制到800kV。当大组滤波器母线电压在上限阈值和下限阈值之间时，该大组滤波器母线电压处于正常范围，其测量电压为该大组滤波器母线三相测量线电压的最大值。
3、大组滤波器母线电压采集偏差
“电压采集偏差”指大组滤波器母线充电，测量电压在正常范围（即300kV～800kV之间），但与大组滤波器母线的测量电压之间有较大偏差。
以第1大组滤波器母线的测量电压UACF1为例，选取其余大组滤波器母线测量电压中的最小值U_MIN和最大值U_MAX，作为第1大组滤波器母线测量电压UACF1的基准电压，当UACF1低于U_MIN-15kV或高于U_MAX+15kV时，认为UACF1出现偏差。若ACF1出现未充电、电压越限或电压偏差的情况，则UACF1不仅被排除出电压选择序列，而且不再参与其它大组滤波器母线测量电压偏差判断的基准选择。此时，若ACF2充电且测量电压不越限，则对ACF2母线测量电压进行电压偏差判断。由于已断定ACF1测量电压出现偏差，因此，在选择ACF2电压的偏差判断基准时，不再考虑ACF1的测量电压。ACF1、ACF2的测量电压出现异常，对ACF3测量电压偏差进行判断时，不考虑ACF1、ACF2测量电压的影响，依次类推。大组滤波器母线的测量电压偏差的相关软件逻辑如图2所示。
“电压采集偏差”既可能是测量电压本身异常，也可能是基准电压异常。若参与基准电压选择的大组滤波器组数超过1组，则判断测量电压本身出现异常；若参与基准电压选择的大组滤波器仅为1组，则不能确定测量电压是否异常，此时选取测量电压与基准电压的最大值作为滤波器电压选择逻辑的最终输出；若没有大组滤波器电压可作为基准，则选取测量电压本身作为选择逻辑最终输出电压。
若出现极端情况，所有大组滤波器电压均异常（未充电、越限、偏差），则选取所有大组滤波器母线电压的最大值作为滤波器选择逻辑的最终输出。当大组滤波器母线电压选择逻辑的输出电压低于0.8p.u时，此时判断是否有极充电，若存在充电极，则以换流变进线电压作为交流电压；若不存在极充电，则将交流电压置为额定电压。
4、交流电压控制功能
设交流大组滤波器的组数为p组，UACF,n表示任意一交流大组滤波器母线电压（n=1,…,p）。修改后的交流电压控制功能主要具有以下功能：1）任意一交流大组滤波器母线电压UACF,n被判断无效（未充电或越限）时，该值不参与电压选择逻辑；2）任意一交流大组滤波器母线电压UACF,n偏差超过限值，该值被定为超范围值即出现偏差，上下限值分别为MAX（UACF,n+1,…,UACF,p）+15kV和MIN（UACF,n+1,…,UACF,p）-15kV；3）在判定有效的交流大组滤波器中，按照第1、2、…、p大组优先级的顺序选择无功控制电压；4）只有两组交流大组滤波器母线电压有效或未超范围时选择较大值作为无功控制电压；5）所有交流大组滤波器母线电压均无效时无功控制电压取换流变进线电压或800kV。
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 (6)

1.一种高压直流输电工程交流电压采集控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤1：判断大组滤波器母线是否处于充电状态以及大组滤波器母线是否与交流母线连接，若其处于充电状态且与交流母线相连接，则执行步骤2，反之，执行步骤8；
步骤2：对大组滤波器母线电压进行电压越限判断，所述大组滤波器母线电压为大组滤波器母线三相测量线电压中的最大值，当大组滤波器母线电压在上限阈值和下限阈值之间时，该大组滤波器母线电压处于正常范围，其测量电压为该大组滤波器母线电压，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数大于或等于设定值且小于大组滤波器母线的总组数时，执行步骤3的操作，当大组滤波器母线中处于正常范围的组数小于设定值且大于零时，执行步骤5的操作，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数为零时，执行步骤6的操作，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数等于大组滤波器的总组数时，执行步骤7的操作；当大组滤波器母线电压大于上限阈值或小于下限阈值时，执行步骤8的操作；
步骤3：判断大组滤波器母线的测量电压的偏差，选取剩余大组滤波器母线的测量电压中的最大值U_MAX和最小值U_MIN作为基准电压，当该大组滤波器母线的测量电压在U_MIN-误差电压与U_MAX+误差电压之间时，该大组滤波器母线的测量电压则作为正常电压值，反之，则该大组滤波器母线的测量电压出现偏差，遍历剩余大组滤波器母线的测量电压是否存在偏差，获取所有的正常电压值，并执行步骤4的操作；
步骤4：在所有的正常电压值中，按照它们对应的大组滤波器的优先级顺序选择无功控制电压；
步骤5：选取处于正常范围的大组滤波器母线的测量电压最大的一个作为无功控制电压；
步骤6：选取换流变进线电压或上限阈值作为无功控制电压；
步骤7：选取所有大组滤波器母线的测量电压最大的一个作为无功控制电压；
步骤8：判定大组滤波器母线电压处于无效状态，当有处于正常范围的大组滤波器母线电压时，则该处于无效状态的大组滤波器母线电压不参与无功控制电压值选取，如果所有大组滤波器母线电压均处于无效状态，则选取换流变进线电压或上限阈值作为无功控制电压，其中，当大组滤波器母线未充电或测量电压小于下限阈值时，均将该大组滤波器母线电压限制到下限阈值，当大组滤波器母线的测量电压大于上限阈值时，将将该大组滤波器母线电压限制到上限阈值。
2.根据权利要求1所述的高压直流输电工程交流电压采集控制方法，其特征在于，步骤4中出现偏差的大组滤波器母线的测量电压不作为对其它大组滤波器母线的测量电压偏差进行判断的基准电压。
3.根据权利要求1所述的高压直流输电工程交流电压采集控制方法，其特征在于，所述上限阈值为800kV，所述下限阈值为300kV。
4.根据权利要求1所述的高压直流输电工程交流电压采集控制方法，其特征在于，所述设定值为2。
5.根据权利要求1所述的高压直流输电工程交流电压采集控制方法，其特征在于，所述误差电压为15kV。
6.一种高压直流输电工程交流电压采集控制装置，其特征在于，其包括：
大组滤波器母线状态判断单元，用于判断大组滤波器母线是否处于充电状态以及大组滤波器母线是否与交流母线连接，若其处于充电状态且与交流母线相连接，则执行越限判断单元，反之，执行无效状态判断单元；
越限判断单元，用于对大组滤波器母线电压进行电压越限判断，所述大组滤波器母线电压为大组滤波器母线三相测量线电压中的最大值，当大组滤波器母线电压在上限阈值和下限阈值之间时，该大组滤波器母线电压处于正常范围，其测量电压为该大组滤波器母线电压，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数大于或等于设定值且小于大组滤波器的总组数时，执行电压采集偏差判断单元的操作，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数小于设定值且大于零时，执行第二无功控制电压计算单元，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数为零时，执行第三无功控制电压计算单元，当大组滤波器母线电压处于正常范围的组数等于大组滤波器的总组数时，执行第四无功控制电压计算单元；当大组滤波器母线电压大于上限阈值或小于下限阈值时，执行无效状态判断单元；
电压采集偏差判断单元，用于判断大组滤波器母线的测量电压的偏差，选取剩余大组滤波器母线的测量电压中的最大值U_MAX和最小值U_MIN作为基准电压，当该大组滤波器母线的测量电压在U_MIN-误差电压与U_MAX+误差电压之间时，该大组滤波器母线的测量电压则作为正常电压值，反之，则该大组滤波器母线的测量电压出现偏差，遍历剩余大组滤波器母线的测量电压是否存在偏差，获取所有的正常电压值，并执行第一无功控制电压计算单元；
第一无功控制电压计算单元，用于在所有的正常电压值中，按照它们对应的大组滤波器的优先级顺序选择无功控制电压；
第二无功控制电压计算单元，用于选取处于正常范围的大组滤波器母线的测量电压最大的一个作为无功控制电压；
第三无功控制电压计算单元，用于选取换流变进线电压或上限阈值作为无功控制电压；
第四无功控制电压计算单元，用于选取所有大组滤波器母线的测量电压最大的一个作为无功控制电压；
无效状态判断单元，用于判定大组滤波器母线电压处于无效状态，当有处于正常范围的大组滤波器母线电压时，则该处于无效状态的大组滤波器母线电压不参与无功控制电压值选取，如果所有大组滤波器母线电压均处于无效状态，则选取换流变进线电压或上限阈值作为无功控制电压，其中，当大组滤波器母线未充电或测量电压小于下限阈值时，均将该大组滤波器母线电压限制到下限阈值，当大组滤波器母线的测量电压大于上限阈值时，将将该大组滤波器母线电压限制到上限阈值。
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