CN105548661B - 一种特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法 - Google Patents

一种特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法，包括以下步骤：S1、根据工程实际情况，为直流线路电阻设置一个上限值和下限值；S2、通过直流分压器对直流线路电压进行实时测量，并监测直流分压器单块二次分压板是否异常；S3、监控直流线路电阻，当超过上限值时则发HIGH WARNING告警信号，当超过下限值时则发LOW WARNING告警信号；直流分压器增设有一TDM总线数据解析模块，总是解析两套TDM测量总线的数据，并将两套测量系统的直流线路电压作差后取绝对值，并折算成标幺值，与一设定值作比较，当超过设定值时发EXCEED WARNING告警信号。本发明的方法对高压直流输电系统线路电压波动进行灵敏、快速、全面的监视，及时预警，防止电压波动异常导致故障范围扩大。

Description

一种特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法
技术领域
本发明涉及特高压直流输电领域，更具体的说，是涉及一种特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法。
背景技术
与传统交流输电技术相比，特高压直流输电具有线路输电能力强、损耗小、两侧交流系统不需同步运行、发生故障时对电网造成的损失小等优点，特别适合用于长距离点对点大功率输电。
如云广、糯扎渡直流输电工程都是南方电网±800kV特高压直流输电系统，其直流控制保护系统、直流测量系统二次设备均都是基于TDC的硬件平台。但直流线路容易出现电压波动的异常现象，导致直流输电系统的稳定性降低，造成强迫停运，甚至对相关电力设备造成损坏。由于直流线路电压在直流输电系统不同运行方式(双极大地、单极金属、单极大地等)、不同传输功率(正常情况下在500MW-5000MW间调节)的工况下，其变化范围较大，所以很难简单低地只对线路电压测量值本身设定范围完成对其的监视功能.特高压直流输电工程中通常使用直流分压器来测量直流电压，并且特高压直流系统正常运行时，整流侧采用定电流控制策略，逆变侧采用定电压控制策略，逆变侧直流电压控制功能最终需要实现控制整流侧电压为设定的直流电压参考值，所以在极控系统中提供了逆变侧直流电压参考值计算功能，以保证整流侧电压被控制为设定的电压参考值；工程现场直流输电系统电压波动的主要表现形式有以下两种：(1)直流分压器高压臂、低压臂故障，或多块二次分压板故障，整个直流线路电压UdH测点送两套直流测量系统出现偏差；(2)直流分压器单块二次分压板故障，故障二次分压板卡对应的直流测量系统采样异常，另一套测量系统采样正常。目前，世界上各直流输电系统均缺乏对直流线路电压及时、有效的监视手段。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法，对高压直流输电系统线路电压波动进行灵敏、快速、全面的监视，及时预警，采取防范措施，防止电压波动异常导致故障范围扩大。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法，包括以下步骤：
S1、根据工程实际情况，为直流线路电阻Rdc1设置一个上限值Rmax和下限值Rmin；
S2、通过直流分压器对直流线路电压进行实时测量，并监测直流分压器单块二次分压板是否异常；
S3、监控直流线路电阻Rdc1，当超过上限值时则发HIGH WARNING告警信号，当超过下限值时则发LOW WARNING告警信号；
所述步骤S2中，所述直流分压器包括TDM1及TDM2两套测量总线和TDM测量总线选择切换逻辑，所述TDM测量总线选择切换逻辑一个时刻只解析出一套TDM测量总线的数据，其监测直流分压器单块二次分压板是否异常的方法为：
增设有一TDM总线数据解析模块，对其TDM测量总线的选择取反，总是解析两套TDM测量总线的数据，并将两套测量系统的直流线路电压作差后取绝对值，并折算成标幺值，与一设定值作比较，当超过设定值时则发EXCEED WARNING告警信号。
进一步的，所述直流线路电阻Rdc1的计算公式为：
其中，UdHA1是特高压直流输电系统整流测的直流线路实测电压，UdHB1是特高压直流输电系统逆变测的直流线路实测电压，IdL1是特高压直流输电系统逆变测的直流线路实测电流。
进一步的，所述直流分压器包括高压臂、低压臂、二次分压板、远端模块、直流测量系统和控制保护系统；
所述高压臂与低压臂串联组成阻容分压的电路将直流线路高电压转换为较低的直流电压，并从低压臂输出；二次分压板进一步将低压臂输出的电压进行转换，送各远端模块进行采样，远端模块将采集的电压转换为数字量通过光纤送到相应的直流测量系统，再通过TDM测量总线送给控制保护系统。
进一步的，所述每套控制保护系统与相应的直流测量系统之间采用交叉冗余方式连接，直流测量系统通过TDM1及TDM2两套测量总线把控制保护系统所需采样值送给响应控制层级的控制保护系统系。
进一步的，所述TDM1测量总线和TDM2测量总线互为备用，在正常运行时，控制保护系统1使用TDM1测量总线中的采样值，TDM2测量总线为备用，控制保护系统2使用TDM2测量总线中的采样值，TDM1测量总线为备用；当TDM1测量总线有采样值发生异常时，控制保护系统1将切换到TDM2测量总线，使用TDM2测量总线中的采样值；当TDM2测量总线有采样值发生异常时，控制保护系统2将切换到TDM1测量总线，使用TDM1测量总线中的采样值。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、灵敏：能够根据工程现场的实际情况需要，灵活设定限值；
2、快速：当直流线路电压偏差到达设定值后，能及时预警，采取防范措施，防止电压波动异常导致故障范围扩大；
3、全面：能够适应直流输电系统不同运行方式、不同传输功率的各种工况。
附图说明
图1是本发明的方法的流程示意图；
图2是特高压直流输电系统简化电路图；
图3是特高压直流输电系统中直流线路电压测量回路示意图；
图4是两套TDM总线数据作偏差比较的逻辑框图；
图5是直流线路电阻监测方法的逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明所述的一种特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法作进一步说明。
以下是本发明所述的一种特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法的最佳实例，并不因此限定本发明的保护范围。
图1示出了本发明的一种特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法，包括以下步骤：
S1、根据工程实际情况，为直流线路电阻Rdc1设置一个上限值Rmax和下限值Rmin；
S2、通过直流分压器对直流线路电压进行实时测量，并监测直流分压器单块二次分压板是否异常；
S3、监控直流线路电阻Rdc1，当超过上限值时则发HIGH WARNING告警信号，当超过下限值时则发LOW WARNING告警信号；
图2示出了特高压直流输电系统简化电路图(请对输电系统的组成、图中参数进行描述，或提供组成框图)，特高压直流系统正常运行时，整流侧采用定电流控制策略，逆变侧采用定电压控制策略，逆变侧直流电压控制功能最终需要实现控制整流侧电压为设定的直流电压参考值，所以在极控系统(极控系统属于控制保护系统，接收直流测量系统传送的数据)中提供了逆变侧直流电压参考值计算功能，以保证整流侧电压被控制为设定的电压参考值。
以极1系统为例，在双极大地接线方式、双极功率平衡模式下，逆变侧极控系统线路电压参考值Ud,ref的计算公式可简化成如下所示，并将参考值通过控制总线送至高低端组控系统来实现电压控制功能。
Ud,ref＝Ud,Recref-IdL1×Rdc1 (1)
式中，式(1)中Ud,Recref在双极全压方式下运行时为800kV，式(2)中UdHA1是整流站的直流线路实测电压，UdHB1是逆变站的直流线路实测电压，Rdc1是一个极对应的直流线路电阻，不同的直流输电工程有不同的线路电阻值(由直流输电线路的固有参数决定)。由于环境温度、线路发热以及其他自然条件的影响，长距离输电总的直流线路电阻不是一个常量。为了提高计算的整流侧直流电压的精度，极控程序中使用两站的电压差除以直流电流计算得到线路电阻。
在本实施例中，特高压直流输电系统通过直流分压器来测量直流电压，所述直流分压器包括高压臂、低压臂、二次分压板、远端模块、直流测量系统和控制保护系统；
所述高压臂与低压臂串联组成阻容分压的电路将直流线路高电压转换为较低的直流电压，并从低压臂输出；二次分压板进一步将低压臂输出的电压进行转换，送各远端模块进行采样，远端模块将采集的电压转换为数字量通过光纤送到相应的直流测量系统，再通过TDM测量总线送给控制保护系统。
进一步的，所述每套控制保护系统与相应的直流测量系统之间采用交叉冗余方式连接，直流测量系统通过TDM1及TDM2两套测量总线把控制保护系统所需采样值送给响应控制层级的控制保护系统系。
进一步的，所述TDM1测量总线和TDM2测量总线互为备用，在正常运行时，控制保护系统1使用TDM1测量总线中的采样值，TDM2测量总线为备用，控制保护系统2使用TDM2测量总线中的采样值，TDM1测量总线为备用；当TDM1测量总线有采样值发生异常时，控制保护系统1将切换到TDM2测量总线，使用TDM2测量总线中的采样值；当TDM2测量总线有采样值发生异常时，控制保护系统2将切换到TDM1测量总线，使用TDM1测量总线中的采样值。如图3所示，所述直流测量系统包括极1直流测量系统1、极1直流测量系统2、极2直流测量系统1，所述控制保护系统包括极1控制保护系统1、极1控制保护系统2、极2控制保护系统1、极1控制保护系统2；所述极1直流测量系统1、极1直流测量系统2与极1控制保护系统1、极1控制保护系统2交叉冗余方式连接；所述极2直流测量系统1、极2直流测量系统2与极2控制保护系统1、极2控制保护系统2交叉冗余方式连接。
由于所述直流分压器包含TDM测量总线选择切换逻辑，所述TDM测量总线选择切换逻辑一个时刻只解析出一套TDM测量总线的数据；导致当直流分压器单块二次分压板故障时，故障二次分压板卡对应的直流测量系统采样异常，另一套测量系统采样正常。
为了其监测直流分压器单块二次分压板是否异常，本实施例中做了如下改进，即步骤S2中的监测直流分压器单块二次分压板是否异常方法为：
增设有一TDM总线数据解析模块，对其TDM测量总线的选择取反，总是解析两套TDM测量总线的数据，并将两套测量系统的直流线路电压作差后取绝对值，并折算成标幺值，与一设定值作比较，当超过设定值时则发EXCEED WARNING告警信号。
如图4所示，MTDMR用于实现对TDM总线数据的读取，其中ADC表征TDM总线地址，PB表是TDM总线选择1或2，X1表示具体模拟量通道；Y1表示输出，Y1＝X1；SUB:表征输出的Y1＝X1-X2；AVA:表征输出的Y1取输入的X1的绝对值；DIV:表征的输出的Y1＝X1/X2；NCM:表征的是当输入X1大于X2时，输出QU为1。当直流分压器单块二次分压板故障，导致故障二次分压板卡对应的直流测量系统采样异常，便可通过上述改进方法将两套测量系统的数据进行对比，当偏差达到设定值，触发告警功能。
同时，为了防止直流分压器高压臂、低压臂故障、或多块二次分压板故障，导致整个直流线路电压UdH测点送两套直流测量系统出现偏差，本实施例步骤S3中通过公式(2)计算并监控直流线路电阻Rdc1，并与根据工程实际情况设置的限值作比较，当超过上限值时则发HIGH WARNING告警信号，当超过下限值时则发LOW WARNING告警信号，如图5所示，LLM:表征的是当输入X大于LU时，输出QU为1，当输入X小于LL时，输出QL为1。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据工程实际情况，为直流线路电阻Rdc1设置一个上限值Rmax和下限值Rmin；
S2、通过直流分压器对直流线路电压进行实时测量，并监测直流分压器单块二次分压板是否异常；
S3、监控直流线路电阻Rdc1，当超过上限值时则发HIGH WARNING告警信号，当超过下限值时则发LOW WARNING告警信号；
所述步骤S2中，所述直流分压器包括TDM1及TDM2两套测量总线和TDM测量总线选择切换逻辑，所述TDM测量总线选择切换逻辑一个时刻只解析出一套TDM测量总线的数据，其监测直流分压器单块二次分压板是否异常的方法为：
增设有一TDM总线数据解析模块，对其TDM测量总线的选择取反，总是解析两套TDM测量总线的数据，并将两套TDM测量总线的直流线路电压作差后取绝对值，并折算成标幺值，与一设定值作比较，当超过设定值时发EXCEED WARNING告警信号。
2.根据权利要求1所述的特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法，其特征在于，所述直流线路电阻Rdc1的计算公式为：
其中，UdHA1是特高压直流输电系统整流侧的直流线路实测电压，UdHB1是特高压直流输电系统逆变侧的直流线路实测电压，IdL1是特高压直流输电系统逆变侧的直流线路实测电流。
3.根据权利要求1所述的特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法，其特征在于，所述直流分压器包括高压臂、低压臂、二次分压板、远端模块、直流测量系统和控制保护系统；
所述高压臂与低压臂串联组成阻容分压的电路将直流线路高电压转换为较低的直流电压，并从低压臂输出；二次分压板进一步将低压臂输出的电压进行转换，送各远端模块进行采样，远端模块将采集的电压转换为数字量通过光纤送到相应的直流测量系统，再通过TDM1测量总线及TDM2测量总线送给控制保护系统。
4.根据权利要求3所述的特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法，其特征在于，所述控制保护系统包括极1控制保护系统1、极1控制保护系统2、极2控制保护系统1、极2控制保护系统2；所述直流测量系统包括极1直流测量系统1、极1直流测量系统2、极2直流测量系统1和极2直流测量系统2；所述极1直流测量系统1、极1直流测量系统2与极1控制保护系统1、极1控制保护系统2交叉冗余方式连接；所述极2直流测量系统1、极2直流测量系统2与极2控制保护系统1、极2控制保护系统2交叉冗余方式连接；直流测量系统通过TDM1及TDM2两套测量总线把控制保护系统所需采样值送给响应控制层级的控制保护系统。
5.根据权利要求4所述的特高压直流输电系统直流线路电压波动的监视方法，其特征在于，所述TDM1测量总线和TDM2测量总线互为备用，在正常运行时，控制保护系统1使用TDM1测量总线中的采样值，TDM2测量总线为备用，控制保护系统2使用TDM2测量总线中的采样值，TDM1测量总线为备用；当TDM1测量总线有采样值发生异常时，控制保护系统1将切换到TDM2测量总线，使用TDM2测量总线中的采样值；当TDM2测量总线有采样值发生异常时，控制保护系统2将切换到TDM1测量总线，使用TDM1测量总线中的采样值。
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