CN104852372A - 一种柔性直流输电系统的冗余控制方法 - Google Patents

Abstract

一种柔性直流输电系统的冗余控制方法，属于电力系统领域该方法采用两套控制系统，主控制系统及冗余控制系统，两套控制系统功能完全相同，特定情况下可分别独立控制整个直流输电系统的运行。主控制系统对柔直系统进行控制，同时主控系统将运行控制信息通过高速光纤发给冗余系统，此时冗余系统处于热备用状态。当主控系统出现异常时，冗余系统自动识别，同时根据接收到的异常前的运行控制信息自动完成对柔直系统的控制，此时冗余系统变为主控系统，通知原主控系统转为冗余系统。该方法在主控出现异常时，冗余系统自动完成对柔直系统的控制，降低了系统的故障率，提高了系统运行的可靠性。

Description

一种柔性直流输电系统的冗余控制方法

技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及含分布式电源的柔性直流输电系统控制技术。

背景技术

传统交流输电有很大的局限性，因集肤效应、电晕效应及本身结构，当输电距离超过一定距离，交流输电的成本高于直流输电；交流输电功率决定于线路两端的相位差，这个相位差随着输送距离增大而增大；交流线路电压控制复杂，而且需要进行补偿；交流输电无法实现非同步联网；交流输电中的零序电流不仅能影响电能输送的效率，还会产生电磁干扰；相比之下直流输电有很大的优势，直流线路电流和功率调节迅速、方便，短路电流小；线路在稳态运行时没有电容电流，沿线电压分布平稳；每个极可以作为一个独立回路运行，当一极出现问题时，健全极仍可输送一部分功率。基于这些优势，直流输电技术得到大力发展。

风能、太阳能发电等新能源接入电网的最大障碍是其间歇性和不确定性，而柔性直流输电技术就像在输电线路中增加了一个“等效电容”，可以有效解决因不确定性而引发的谐波污染、电压间断和波形闪变等问题，是公认新能源接入电网的最好方式。柔性直流输电技术是电力电子技术应用领域的制高点，也是智能电网关键技术之一。与传统直流输电相比，其系统反应速度快、可控性好、运行方式灵活；比常规交、直流输电能极大地减少系统短路，还能向无缘电网供电，是解决大面积区域停电、实现远距离孤立送电的有效途径。

如何提高柔性直流输电控制系统的可靠性是发挥直流输电优势的关键；采用冗余控制可有效的提高控制系统的可靠性，充分发挥柔性直流输电的优势。

发明内容：

本发明的目的是提供一种柔性直流输电系统的冗余控制方法，它能方便地提高柔性直流输电控制系统的可靠性，充分发挥柔性直流输电的优势。

本发明具体通过以下技术方案实现上述目的：

一种柔性直流输电系统的冗余控制方法，其特征在于，所述方法采用两套功能完全相同的控制系统，两套控制系统均采集柔性直流输电系统的模拟量、开关量并通过高速光纤实现信息共享。

柔性直流输电系统运行时选定一套控制系统做为主控系统，另一套为冗余系统；主控系统根据柔性直流输电监控系统的命令对换流站进行模式控制，当主控系统故障时，冗余系统能够完成对柔性直流输电系统的控制。

其中，柔性直流输电系统有3种工作模式：控直流母线电压模式、VF模式及并网PQ模式。

一种柔性直流输电系统的冗余控制方法，所述方法采用两套功能完全相同的控制系统，柔性直流输电系统运行时选定一套控制系统做为主控系统，另一套为冗余系统；其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：主控系统和冗余系统分别独立采集柔性直流输电系统中的相关模拟量、开关量信息，主控系统根据采集到的模拟量和开关量信息计算应输出用以驱动柔性直流输电系统中有关功率器件的开通和关断的脉冲信号，实现对柔性直流输电系统的控制；主控系统将相关的控制信息、在脉冲信号计算过程中的中间变量及最终应输出的脉冲信号通过高速光纤发送给冗余系统，冗余系统根据接收到的控制信息对自身采集的模拟量、开关量进行校正，同时调整计算过程中的中间变量及最终应输出的脉冲信号，使冗余系统计算的最终应输出的脉冲信号与主控系统一致，但此时冗余系统不输出脉冲；

步骤2：当主控系统由于故障退出运行时，冗余系统根据接收到主控系统的控制信息自动切换实现对整个柔性直流输电系统的控制，此后根据冗余系统自身采集的柔性直流输电系统中的相关模拟量、开关量信息，计算应输出的脉冲信号，驱动柔性直流输电系统中有关功率器件的开通和关断，实现对柔性直流输电系统的控制；

步骤3：当主控系统由于检修需要退出运行时，主控系统通过高速光纤告知冗余系统准备接手控制整个柔直系统；冗余系统接收到该信号后给主控系统肯定答复，主控系统收到冗余系统准备好应答后，退出运行进入检修模式，冗余系统完成对柔直系统的控制及保护；

步骤4：当主控系统需要重新投入运行时，通过高速光纤告知冗余系统，冗余系统将当前的控制信息实时发给主控系统，同时冗余系统退出运行，主控系统继续完成对系统的控制及保护功能。

本发明的有益效果：

本发明提出了一种柔性直流输电系统的冗余控制方法，采用两套功能完全相同的控制系统，一主一备；主控系统正常时由主控系统完成对柔直系统的控制及保护，当主控系统出现异常或进行检修时由冗余系统完成对柔直系统的控制。

本发明能够实现当主控系统由于故障退出运行时柔性直流系统的连续运行。主控系统实时的将自身的运行控制信息发送给冗余系统，冗余系统根据接收到的信息调整自身的状态，使之与主控系统保持相同，当主控系统故障时，冗余系统能够自动检测出来，从而完成对柔直系统的控制。降低了柔直系统的故障率。

本发明能够实现主控系统检修时柔直系统的连续运行。当主控系统需要检修时，通过高速光纤通知冗余系统准备接手控制整个柔直系统，冗余系统接收到该信号后给主控系统肯定答复，主控系统收到冗余系统准备好应答后，退出运行进入检修模式，冗余系统自动完成对柔直系统的控制及保。提高了柔直系统的可用率。

附图说明

图1为本发明柔性直流输电系统的冗余控制方法流程示意图；图2为本发明冗余控制方法所采用的冗余控制系统示意图。

图3为本发明的信息交换示意图。

图4为本发明主控系统故障时切换示意图。

图5为本发明主控系统检修时切换示意图。

图6为本发明主控系统恢复控制时切换示意图。

具体实施方式

本发明为一种柔性直流输电系统的冗余控制方法，下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

本发明公开的一种柔性直流输电系统的冗余控制方法，采用两套功能完全相同的控制系统，两套控制系统均采集柔性直流输电系统的模拟量、开关量并通过高速光纤实现信息共享；

柔性直流输电系统运行时选定一套控制系统做为主控系统，另一套为冗余系统；主控系统根据柔性直流输电监控系统的命令对换流站进行模式控制，当主控系统故障时，冗余系统能够完成对柔性直流输电系统的控制。

图1为本发明的本发明柔性直流输电系统的冗余控制方法流程示意图。所述冗余控制方法包括以下步骤：

步骤1：主控系统和冗余系统分别独立采集柔性直流输电系统中的相关模拟量、开关量信息，主控系统根据采集到的信息计算应输出的脉冲，驱动柔性直流输电系统中有关功率器件的开通和关断，实现对柔性直流输电系统的控制；主控系统将相关的控制信息及在脉冲计算工程中的中间变量通过高速光纤发送给冗余系统，冗余系统根据接收到的控制信息对自身的模拟量、开关量、中间变量及最终应输出的脉冲进行调整，使之与主控系统一致，但此时冗余系统不输出脉冲；

如附图2所示，控制系统采用两套功能完全相同的控制系统：主控系统和冗余系统。两套系统分别独立采集系统模拟量和开关量。模拟量主要包括：交流三相电压、交流三相电流、直流电压、直流电流；开关量包括：装置中各开关的状态。主控系统根据采集到的信息计算应输出的脉冲，驱动功率器件的开通和关断；同时将相关的控制信息及中间变量通过高速光纤发送给冗余系统，冗余系统根据接收到的信息进行调整，使之与主控系统一致，此时冗余系统不输出脉冲。

图3为本发明的主控系统与冗余系统信息交换示意图。本发明中系统运行时主控系统根据采集量计算应输出的脉冲，将计算结果及关键的中间控制变量发送给冗余控制系统，冗余系统根据主控系统的信息对最终应输出的脉冲及关键中间变量进行调整，调整完成后给主控系统发送调整完成信号。冗余系统只采集、不计算。

步骤2：当主控系统由于故障退出运行时，冗余系统根据接收到主动系统的控制信息自动切换实现对整个柔性直流输电系统的控制，此后根据冗余系统自身采集的柔性直流输电系统中的相关模拟量、开关量信息，计算应输出的脉冲，驱动柔性直流输电系统中有关功率器件的开通和关断，实现对柔性直流输电系统的控制；

图4为本发明中主控系统故障时切换示意图。主控系统故障时通过高速光纤告知冗余系统，冗余系统在收到主控系统的通知或自己检测到主控系统异常时，启动自身的计算模块和脉冲输出模块，根据故障前主控系统下发的相关信息计算出应输出的脉冲，控制功率器件的开通及关断。

步骤3：当主控系统由于检修需要退出运行时，主控系统通过高速光纤告知冗余系统准备接手控制整个柔直系统；冗余系统接收到该信号后给主控系统肯定答复，主控系统收到冗余系统准备好应答后，退出运行进入检修模式，冗余系统完成对柔直系统的控制及保护；

如附图5为本发明中主控系统检修时切换示意图。当主控系统需要检修时，通过高速光纤告知冗余系统，冗余系统将自身状态调整完成后给主控系统一个肯定应答，主控系统收到肯定应答后退出对柔直系统的控制及保护，进入检修模式；同时通过高速光纤告知冗余系统已退出，冗余系统启动自身计算模块和脉冲输出模块，根据采样值完成脉冲计算及输出，实现对整个系统的控制。

步骤:4：当主控系统需要重新投入运行时，通过高速光纤告知冗余系统，冗余系统将当前的控制信息实时发给主控系统，同时冗余系统退出运行，主控系统继续完成对系统的控制及保护功能。

图6为本发明主控系统恢复控制时切换示意图。主控系统需要重新投入运行时，通过高速光纤告知冗余系统；冗余系统收到通知后将当前的运行控制信息发送给主控系统，主控系统根据收到的信息进行调整，但不输出脉冲，此时系统仍由冗余系统控制；主控系统调整完成后告知冗余系统，冗余系统收到主控系统调整完成信号后，退出对柔直系统的控制，同时将退出状态告知主控系统，主控系统收到退出信号后启动自身的计算模块和脉冲输出模块，完成对整个系统的控制。

Claims (2)

1.一种柔性直流输电系统的冗余控制方法，其特征在于，所述方法采用两套功能完全相同的控制系统，两套控制系统均采集柔性直流输电系统的模拟量、开关量并通过高速光纤实现信息共享；

柔性直流输电系统运行时选定一套控制系统做为主控系统，另一套为冗余系统；主控系统根据柔性直流输电监控系统的命令对换流站进行模式控制，当主控系统故障时，冗余系统能够完成对柔性直流输电系统的控制。

2.一种柔性直流输电系统的冗余控制方法，所述方法采用两套功能完全相同的控制系统，柔性直流输电系统运行时选定一套控制系统做为主控系统，另一套为冗余系统；其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：主控系统和冗余系统分别独立采集柔性直流输电系统中的相关模拟量、开关量信息，主控系统根据采集到的模拟量和开关量信息计算应输出用以驱动柔性直流输电系统中有关功率器件的开通和关断的脉冲信号，实现对柔性直流输电系统的控制；主控系统将相关的控制信息、在脉冲信号计算过程中的中间变量及最终应输出的脉冲信号通过高速光纤发送给冗余系统，冗余系统根据接收到的控制信息对自身采集的模拟量、开关量进行校正，同时调整计算过程中的中间变量及最终应输出的脉冲信号，使冗余系统计算的最终应输出的脉冲信号与主控系统一致，但此时冗余系统不输出脉冲；

步骤2：当主控系统由于故障退出运行时，冗余系统根据接收到主控系统的控制信息自动切换实现对整个柔性直流输电系统的控制，此后根据冗余系统自身采集的柔性直流输电系统中的相关模拟量、开关量信息，计算应输出的脉冲信号，驱动柔性直流输电系统中有关功率器件的开通和关断，实现对柔性直流输电系统的控制；

步骤3：当主控系统由于检修需要退出运行时，主控系统通过高速光纤告知冗余系统准备接手控制整个柔直系统；冗余系统接收到该信号后给主控系统肯定答复，主控系统收到冗余系统准备好应答后，退出运行进入检修模式，冗余系统完成对柔直系统的控制及保护；

步骤4：当主控系统需要重新投入运行时，通过高速光纤告知冗余系统，冗余系统将当前的控制信息实时发给主控系统，同时冗余系统退出运行，主控系统继续完成对系统的控制及保护功能。