CN105762811A - Statcom与高压直流输电系统的控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种STATCOM与高压直流输电系统的控制系统及方法，涉及输电技术领域，解决了现有技术中难以准确模拟STATCOM与高压直流输电系统之间的动态响应特性，仿真精度差的技术问题。STATCOM与高压直流输电系统的控制系统包括：实时仿真机、接口系统、高压直流控制保护系统和STATCOM控制保护系统；实时仿真机通过光纤与接口系统相互连接，接口系统通过线缆与高压直流控制保护系统相互连接，接口系统还通过线缆和光纤与STATCOM控制保护系统相互连接，高压直流控制保护系统通过光纤与STATCOM控制保护系统相互连接。本发明用于对STATCOM与高压直流输电系统进行协调控制。
Description
技术领域
本发明涉及输电技术领域，尤其涉及一种STATCOM与高压直流输电系统的控制系统及方法。
背景技术
为了提高高压直流输电系统的运行调节能力，需要在直流换流站内安装静止同步补偿器(英文全称：StaticSynchronousCompensator，英文简称：STATCOM)，STATCOM能够为受端电网提供动态无功补偿，从而稳定直流换流站的交流母线电压，改善交流系统的运行条件。由于通常直流换流站自身具有一定的无功补偿能力，STATCOM接入直流换流站后，直流换流站与STATCOM各自输出的无功补偿需要通过协调策略进行配合，才能很好的稳定直流换流站的交流母线电压，改善交流系统的运行条件。
目前，主要采用电力系统离线仿真软件对以上所述的协调策略进行研究，但本申请的发明人发现，电力系统离线仿真软件难以准确模拟STATCOM与高压直流输电系统之间的动态响应特性，仿真精度差，极大地制约了STATCOM与高压直流输电系统之间协调策略方案的有效实施，影响现场调试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种STATCOM与高压直流输电系统的控制系统及方法，用于准确模拟STATCOM与高压直流输电系统之间的动态响应特性，提高仿真精度。
为达到上述目的，本发明提供一种STATCOM与高压直流输电系统的控制系统，采用如下技术方案：
该STATCOM与高压直流输电系统的控制系统包括：实时仿真机、接口系统、高压直流控制保护系统和STATCOM控制保护系统；所述实时仿真机通过光纤与所述接口系统相互连接，所述接口系统通过线缆与所述高压直流控制保护系统相互连接，所述接口系统还通过线缆和光纤与所述STATCOM控制保护系统相互连接，所述高压直流控制保护系统通过光纤与所述STATCOM控制保护系统相互连接；
其中，所述实时仿真机用于根据高压直流输电系统的一次模型的初始状态和STATCOM的一次模型的初始状态，计算所述高压直流控制保护系统的第一输入信号和所述STATCOM控制保护系统的第二输入信号，并向所述接口系统输出所述第一输入信号和所述第二输入信号，其中，所述第一输入信号包括交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号，所述第二输入信号包括交流电压、交流电流、开关状态信号、刀闸状态信号；
所述接口系统用于对所述第一输入信号进行数模转换，得到第一模拟量信号和第一开关量信号，对所述第二输入信号进行数模转换，得到第二模拟量信号和第二开关量信号，并向所述高压直流控制保护系统输出第一模拟量信号和第一开关量信号，向所述STATCOM控制保护系统输出第二模拟量信号和第二开关量信号，其中，所述第一模拟量信号包括交流电压、交流电流、直流电压和直流电流，所述第二模拟量信号包括交流电压和交流电流，所述第一开关量信号包括开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位信号，所述第二开关量信号包括开关状态信号、刀闸状态信号；
所述高压直流控制保护系统用于根据所述第一模拟量信号和所述第一开关量信号控制输出第一操作指令，并向所述接口系统输出所述第一操作指令，并向所述STATCOM控制保护系统输出所述高压直流输电系统的运行模式信号，所述第一操作指令包括用于对高压直流输电系统的一次模型进行控制的第一控制指令，以及用于对高压直流输电系统的一次模型进行跳闸的第一保护指令；
所述STATCOM控制保护系统用于根据所述高压直流输电系统的运行模式信号、所述第二模拟量信号和所述第二开关量信号控制输出第二操作指令，并向所述接口系统输出所述第二操作指令，所述第二操作指令包括用于对STATCOM的一次模型进行控制的第二控制指令，以及用于对STATCOM的一次模型进行跳闸的第二保护指令；
所述接口系统还用于对所述第一操作指令进行模数转换，对所述第二操作指令进行转换，并向所述实时仿真机输出模数转换后的第一操作指令和转换后的第二操作指令。
本发明提供一种具有如上所述结构的STATCOM与高压直流输电系统的控制系统，进而使得使用以上所述的控制系统能够及时有效地对高压直流输电系统与STATCOM进行协调控制，进而可以准确模拟STATCOM与高压直流输电系统之间的动态响应特性，仿真精度高，极大地提高了STATCOM与高压直流输电系统之间协调策略方案的有效实施，有助于现场调试。
此外，本发明还提供一种STATCOM与高压直流输电系统的控制方法，所述控制方法用于以上所述的STATCOM与高压直流输电系统的控制系统中，采用如下技术方案：
该STATCOM与高压直流输电系统的控制方法包括：
所述实时仿真机根据高压直流输电系统的一次模型的初始状态和STATCOM的一次模型的初始状态，计算所述高压直流控制保护系统的第一输入信号和所述STATCOM控制保护系统的第二输入信号，并向所述接口系统输出所述第一输入信号和所述第二输入信号，其中，所述第一输入信号包括交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号，所述第二输入信号包括交流电压、交流电流、开关状态信号、刀闸状态信号；
所述接口系统对所述第一输入信号进行数模转换，得到第一模拟量信号和第一开关量信号，对所述第二输入信号进行数模转换，得到第二模拟量信号和第二开关量信号，并向所述高压直流控制保护系统输出第一模拟量信号和第一开关量信号，向所述STATCOM控制保护系统输出第二模拟量信号和第二开关量信号，其中，所述第一模拟量信号包括交流电压、交流电流、直流电压和直流电流，所述第二模拟量信号包括交流电压和交流电流，所述第一开关量信号包括开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位信号，所述第二开关量信号包括开关状态信号、刀闸状态信号；
所述高压直流控制保护系统根据所述第一模拟量信号和所述第一开关量信号控制输出第一操作指令，并向所述接口系统输出所述第一操作指令，并向所述STATCOM控制保护系统输出所述高压直流输电系统的运行模式信号，所述第一操作指令包括用于对高压直流输电系统的一次模型进行控制的第一控制指令，以及用于对高压直流输电系统的一次模型进行跳闸的第一保护指令；
所述STATCOM控制保护系统根据所述高压直流输电系统的运行模式信号、所述第二模拟量信号和所述第二开关量信号控制输出第二操作指令，并向所述接口系统输出所述第二操作指令，所述第二操作指令包括用于对STATCOM的一次模型进行控制的第二控制指令，以及用于对STATCOM的一次模型进行跳闸的第二保护指令；
所述接口系统对所述第一操作指令进行模数转换，对所述第二操作指令进行转换，并向所述实时仿真机输出模数转换后的第一操作指令和转换后的第二操作指令。
本发明提供的STATCOM与高压直流输电系统的控制方法具有和上述控制系统相同的有益效果，此处不再进行赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的STATCOM与高压直流输电系统的控制系统的结构示意图一；
图2为本发明实施例中的STATCOM与高压直流输电系统的控制系统的结构示意图二。
附图标记说明：
1—实时仿真机；2—接口系统；21—模拟量输入输出模块；
22—状态量输入输出模块；23—GTFPGA高速传输模块；
3—高压直流控制保护系统；31—直流站控装置；32—直流控保装置；
4—STATCOM控制保护系统；41—协调控制装置；
42—STATCOM控保装置；43—STATCOM阀控仿真装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供了一种STATCOM与高压直流输电系统的控制系统(以下简称为控制系统)，具体地，如图1所示，该控制系统包括：实时仿真机1、接口系统2、高压直流控制保护系统3和STATCOM控制保护系统4。
以上各结构之间的具体连接方式如下：实时仿真机1通过光纤与接口系统2相互连接，接口系统2通过线缆与高压直流控制保护系统3相互连接，接口系统2还通过线缆和光纤与STATCOM控制保护系统4相互连接，高压直流控制保护系统3通过光纤与STATCOM控制保护系统4相互连接。
以上各结构的具体作用如下：实时仿真机1用于根据高压直流输电系统的一次模型的初始状态和STATCOM的一次模型的初始状态，计算(例如电磁暂态实时数字仿真计算)高压直流控制保护系统3的第一输入信号和STATCOM控制保护系统4的第二输入信号，并向接口系统2输出第一输入信号和第二输入信号，其中，第一输入信号包括交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号，第二输入信号包括交流电压、交流电流、开关状态信号、刀闸状态信号。
接口系统2用于对第一输入信号进行数模转换，得到第一模拟量信号和第一开关量信号，对第二输入信号进行数模转换，得到第二模拟量信号和第二开关量信号，并向高压直流控制保护系统3输出第一模拟量信号和第一开关量信号，向STATCOM控制保护系统4输出第二模拟量信号和第二开关量信号，其中，第一模拟量信号包括交流电压、交流电流、直流电压和直流电流，第二模拟量信号包括交流电压和交流电流，第一开关量信号包括开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位信号，第二开关量信号包括开关状态信号、刀闸状态信号。
高压直流控制保护系统3用于根据第一模拟量信号和第一开关量信号控制输出第一操作指令，并向接口系统2输出第一操作指令，并向STATCOM控制保护系统4输出高压直流输电系统的运行模式信号(该信号为高压直流控制保护系统人工设定的，通过人机界面下发至高压直流控制保护系统3)，第一操作指令包括用于对高压直流输电系统的一次模型进行控制(例如对高压直流输电系统的交、直流输送功率转换进行控制)的第一控制指令，以及用于对高压直流输电系统的一次模型进行跳闸的第一保护指令；示例性地，第一操作指令包括点火脉冲信号和保护出口命令，其中，高压直流控制保护系统3通过控制逻辑环节的整流或逆变计算得出点火脉冲信号，点火脉冲信号用于控制高压直流输电系统一次阀组(例如整流侧和逆变侧的换流阀组)的导通与关断，实现交、直流功率快速转换；高压直流控制保护系统3通过保护逻辑环节的比较器，得出保护出口命令，保护出口命令用于对高压直流输电系统包括的开关进行跳闸，以保护一次设备安全运行。
STATCOM控制保护系统4用于根据高压直流输电系统的运行模式信号、第二模拟量信号和第二开关量信号控制输出第二操作指令，并向接口系统2输出第二操作指令，第二操作指令包括用于对STATCOM的一次模型进行控制的第二控制指令，以及用于对STATCOM的一次模型进行跳闸的第二保护指令。由以上所述可知，STATCOM控制保护系统4能够实现对STATCOM一次模型的无功功率进行控制和一次设备进行保护，并根据直流的运行模式采取不同的控制策略，对STATCOM进行协调控制，例如下发无功指令和无功调节速率等信号，对STATCOM进行无功控制。
接口系统2还用于对第一操作指令进行模数转换，对第二操作指令进行转换，并向实时仿真机1输出模数转换后的第一操作指令和转换后的第二操作指令。
本发明实施例提供一种具有如上所述结构的STATCOM与高压直流输电系统的控制系统，进而使得使用以上所述的控制系统能够及时有效地对高压直流输电系统与STATCOM进行协调控制，进而可以准确模拟STATCOM与高压直流输电系统之间的动态响应特性，仿真精度高，极大地提高了STATCOM与高压直流输电系统之间协调策略方案的有效实施，有助于现场调试。
另外，本发明实施例提供的如上所述结构的STATCOM与高压直流输电系统的控制系统还能够实现对STATCOM与直流系统之间协调控制问题的准确分析，提高试验效率，在现场调试前，能够在该试验系统上进行预想事故模拟，实现多种不同组合控制方式下的协调策略研究，使该试验系统的试验结果更直观更真实地反映实际电网的变化情况，确保现场调试前尽早发现问题，尽可能减少将问题带到现场，并缩短现场调试工期。
为了便于本领域技术人员理解和实施，下面本发明实施例结合图2对以上接口系统2、高压直流控制保护系统3和STATCOM控制保护系统4的具体结构进行举例描述，当然，以上各系统的具体结构不局限于以上所述，本领域技术人员可以基于本发明实施例公开的以下内容进行合理设置，此处不再一一进行赘述。
示例性地，如图2所示，接口系统2包括模拟量输入输出模块21、状态量输入输出模块22和GTFPGA高速传输模块23，GTFPGA的英文全称为GigabitTransceiverFieldProgrammableGateArray。
其中，模拟量输入输出模块21用于对第一输入信号中的交流电压、交流电流、直流电压、直流电流进行数模转换，得到第一模拟量信号，对第二输入信号中的交流电压、交流电流进行数模转换，得到第二模拟量信号，并向高压直流控制保护系统3输出第一模拟量信号，向STATCOM控制保护系统4输出第二模拟量信号。
状态量输入输出模块22用于对第一输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号进行数模转换，得到第一开关量信号，对STATCOM控制保护系统4的输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号进行数模转换，得到第二开关量信号，并向高压直流控制保护系统3输出第一开关量信号，向STATCOM控制保护系统4输出第二开关量信号，以及对第一操作指令进行模数转换，并向实时仿真机1输出模数转换后的第一操作指令，以及对第二保护指令进行模数转换，并向实时仿真机1输出模数转换后的第二保护指令。
GTFPGA高速传输模块23用于对第二控制指令进行转换，并向实时仿真机1输出转换后的第二控制指令。由以上所述可知，GTFPGA高速传输模块23能够对STATCOM一次阀组单元进行模拟，并与STATCOM控制保护系统4实现电容电压和触发脉冲的接口相互交换。其中，电容电压是GTFPGA高速传输模块23输出给STATCOM控制保护系统4的，用于使STATCOM进行相应的电容电压平衡计算；触发脉冲是STATCOM控制保护系统4输出给GTFPGA高速传输模块23的，用于对STATCOM一次阀组单元进行导通和关断控制。
需要补充的是，模拟量输入输出模块21、状态量输入输出模块22和GTFPGA高速传输模块23的可选的具体结构如下：
模拟量输入输出模块21包括高速模拟量输出GTAO板卡，GTAO板卡的英文全称为GigabitTransceiverAnalogueOutputCard，该高速模拟量输出GTAO板卡用于实现模拟量输入输出模块21具有的上述作用。另外，本发明实施例中的模拟量输入输出模块21还可以包括与高速模拟量输出GTAO板卡相互级联的高速模拟量输入GTAI板卡，以进一步完善模拟量输入输出模块21的作用，GTAI板卡的英文全称为GigabitTransceiverAnalogueInputCard。可选地，本发明实施例中选择RTDS公司生产的高速模拟量输出GTAO板卡和高速模拟量输入GTAI板卡。
状态量输入输出模块22包括相互级联的高速数字量输入GTDI板卡和高速数字量输出GTDO板卡，GTDI板卡的英文全称为GigabitTransceiverDigitalInputCard，GTDO板卡的英文全称为GigabitTransceiverDigitalOutputCard；其中，高速数字量输入GTDI板卡用于对第一操作指令进行模数转换，并向实时仿真机1输出模数转换后的第一操作指令；高速数字量输出GTDO板卡用于对第一输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号进行数模转换，得到第一开关量信号，对第二输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号进行数模转换，得到第二开关量信号，并向高压直流控制保护系统3输出第一开关量信号，向STATCOM控制保护系统4输出第二开关量信号。可选地，本发明实施例中选择RTDS公司生产的高速数字量输入GTDI板卡和高速数字量输出GTDO板卡。
GTFPGA高速传输模块23选择RTDS公司生产的MMCSUPPORTUNITV2单元。具体地，GTFPGA高速传输模块23包括一块XiLinxVirtex-7FPGA通用板卡和两个8端口的子板卡FM-S18组成，GTFPGA高速传输模块23一端采用Aurora协议与STATCOM控制保护系统4进行通信，另一端采用Aurora协议与实时仿真机1进行通信。当如图2所示，STATCOM控制保护系统4包括协调控制装置41、STATCOM控保装置42和STATCOM阀控仿真装置43时，GTFPGA高速传输模块23一端采用Aurora协议与STATCOM阀控仿真装置43进行通信。
示例性地，如图2所示，高压直流控制保护系统3包括直流站控装置31和直流控保装置32，直流站控装置31通过光纤与直流控保装置32之间相互连接，直流站控装置31通过线缆与接口系统2连接，直流控保装置32通过线缆与接口系统2相互连接，直流站控装置31通过光纤与STATCOM控制保护系统4相互连接。当如图2所示，STATCOM控制保护系统4包括协调控制装置41、STATCOM控保装置42和STATCOM阀控仿真装置43时，直流站控装置31与协调控制装置41通过光纤相互连接，可选地，协调控制装置41和直流站控装置31之间采用IEC60044-8进行通信连接。
其中，直流站控装置31用于将设定的交流电压和交流电流的参考值(以上各参考值可以为人工设定，并通过人机界面下发给直流站控装置31)与第一模拟量信号中的交流电压和交流电流进行比较，向直流控保装置32控制输出交流滤波器投切信号，还根据第一模拟量信号中的直流电压和直流电流，以及设定的直流电压、直流电流的参考值(以上各参考值可以为人工设定，并通过人机界面下发给直流站控装置31)进行闭环控制，并向直流控保装置32输出直流解锁和闭锁信号。由以上所述可知，直流站控装置31能够对直流场设备进行控制以及换流站的无功进行控制。
直流控保装置32用于根据直流解锁和闭锁信号、第一模拟量信号中的直流电压和直流电流，第一开关量信号，以及交流滤波器投切信号，控制得出第一操作指令，并向接口系统2输出第一操作指令，向STATCOM控制保护系统4输出高压直流输电系统的运行模式信号，示例性地，高压直流输电系统的运行模式信号包括当前500kV交流场运行模式信号和直流站控装置31的RPC(Reactivepowercontrol，无功控制)控制模式信号。由以上所述可知，第一操作指令包括点火脉冲信号和保护出口命令，其中，点火脉冲信号为直流控保装置32通过复杂计算得出；保护出口命令为直流控保装置32通过保护逻辑判断得出。由以上所述可知，直流控保装置32能够实现对高压直流输电系统运行控制模式和控制功能，并实现对直流输电系统的保护功能。需要说明的是，直流控保装置32是将交流滤波器投切信号作为第一操作指令的一部分输出给接口系统2的，直流控保装置32并不对交流滤波器投切信号进行其它操作。
基于具有以上所述结构的高压直流控制保护系统3，本发明实施例中的STATCOM控制保护系统4还用于向直流站控装置31输出直流站控装置31的RPC通信故障信号，以进一步便于对STATCOM和高压直流输电系统进行协调控制。当如图2所示，STATCOM控制保护系统4包括协调控制装置41、STATCOM控保装置42和STATCOM阀控仿真装置43时，直流站控装置31与协调控制装置41通过光纤相互连接，协调控制装置41向直流站控装置31输出直流站控装置31的RPC通信故障信号。
示例性地，如图2所示，STATCOM控制保护系统4包括协调控制装置41、STATCOM控保装置42和STATCOM阀控仿真装置43；协调控制装置41通过光纤与高压直流控制保护系统3相互连接，并通过光纤与STATCOM控保装置42相互连接，STATCOM控保装置42通过光纤与STATCOM阀控仿真装置43相互连接，接口系统2通过线缆与协调控制装置41连接，接口系统2通过线缆与STATCOM控保装置42相互连接，STATCOM阀控仿真装置43通过光纤与接口系统2相互连接。
其中，协调控制装置41用于根据高压直流输电系统的运行模式信号，根据第二模拟量信号以及设定的无功指令或电压指令进行闭环控制，计算(例如通过协调控制装置41内部的闭环调节策略计算)得出无功电流指令，向STATCOM控保装置42输出无功电流指令，并从STATCOM控保装置42接收当前无功输出以及主备信号，其中，无功电流指令包括无功电流参考值。
STATCOM控保装置42根据第二开关量信号计算得出第二保护指令，并向接口系统2输出第二保护指令，以及将无功电流指令与实际无功电流指令进行比较，并计算(例如通过闭环跟踪控制环节计算)得出调制波信号，并向STATCOM阀控仿真装置43输出所述调制波信号，并调节自身的无功出力，实现对高压直流输电系统电压稳态和暂态下提供无功支撑。
STATCOM阀控仿真装置43用于计算得出每相阀组投入的链接数Ni(i＝a，b，c)构成的波形，并将该波形与调制波信号进行贴近，以确定每相阀组投切状态，得出相应的触发脉冲，并向接口系统2输出相应的触发脉冲，该触发脉冲作为第二控制指令，并向STATCOM控保装置42输出各阀组的状态信息、电容电压信息。由以上所述可知，STATCOM阀控仿真装置43能够模拟现场实际阀控单元，接收STATCOM控保装置42下发的调制波，完成对每个阀组的控制和监视。
示例性地，STATCOM阀控仿真装置43包括第一DSP计算板卡、第二DSP计算板卡、FPGA接口板卡和电源板卡，其中，本领域技术人员基于现有技术即可获得各板卡之间的连接方式，此处不再进行赘述。
实施例二
本发明实施例提供了一种STATCOM与高压直流输电系统的控制方法(以下简称控制方法)，该控制方法用于实施例一中所述的STATCOM与高压直流输电系统的控制系统中，该控制方法包括：
步骤一，实时仿真机根据高压直流输电系统的一次模型的初始状态和STATCOM的一次模型的初始状态，计算高压直流控制保护系统的第一输入信号和STATCOM控制保护系统的第二输入信号，并向接口系统输出第一输入信号和第二输入信号，其中，第一输入信号包括交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号，第二输入信号包括交流电压、交流电流、开关状态信号、刀闸状态信号。
步骤二，接口系统对第一输入信号进行数模转换，得到第一模拟量信号和第一开关量信号，对第二输入信号进行数模转换，得到第二模拟量信号和第二开关量信号，并向高压直流控制保护系统输出第一模拟量信号和第一开关量信号，向STATCOM控制保护系统输出第二模拟量信号和第二开关量信号，其中，第一模拟量信号包括交流电压、交流电流、直流电压和直流电流，第二模拟量信号包括交流电压和交流电流，第一开关量信号包括开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位信号，第二开关量信号包括开关状态信号、刀闸状态信号。
步骤三，高压直流控制保护系统根据第一模拟量信号和第一开关量信号控制输出第一操作指令，并向接口系统输出第一操作指令，并向STATCOM控制保护系统输出高压直流输电系统的运行模式信号，第一操作指令包括用于对高压直流输电系统的一次模型进行控制的第一控制指令，以及用于对高压直流输电系统的一次模型进行跳闸的第一保护指令。
步骤四，STATCOM控制保护系统根据高压直流输电系统的运行模式信号、第二模拟量信号和第二开关量信号控制输出第二操作指令，并向接口系统输出第二操作指令，第二操作指令包括用于对STATCOM的一次模型进行控制的第二控制指令，以及用于对STATCOM的一次模型进行跳闸的第二保护指令。
步骤五，接口系统对第一操作指令进行模数转换，对第二操作指令进行转换，并向实时仿真机输出模数转换后的第一操作指令和转换后的第二操作指令。
本发明实施例提供的STATCOM与高压直流输电系统的控制方法具有和上述控制系统相同的有益效果，此处不再进行赘述。
示例性地，当接口系统包括模拟量输入输出模块、状态量输入输出模块和GTFPGA高速传输模块(各模块的连接关系和具体结构参见实施例一中相关描述)时，在该控制方法中，
模拟量输入输出模块对第一输入信号中的交流电压、交流电流、直流电压、直流电流进行数模转换，得到第一模拟量信号，对第二输入信号中的交流电压、交流电流进行数模转换，得到第二模拟量信号，并向高压直流控制保护系统输出第一模拟量信号，向STATCOM控制保护系统输出第二模拟量信号。
状态量输入输出模块对第一输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号进行数模转换，得到第一开关量信号，对STATCOM控制保护系统的输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号进行数模转换，得到第二开关量信号，并向高压直流控制保护系统输出第一开关量信号，向STATCOM控制保护系统输出第二开关量信号，以及对第一操作指令进行模数转换，并向实时仿真机输出模数转换后的第一操作指令，以及对第二保护指令进行模数转换，并向实时仿真机输出模数转换后的第二保护指令。
GTFPGA高速传输模块对第二控制指令进行转换，并向实时仿真机输出转换后的第二控制指令。
进一步地，当状态量输入输出模块包括相互级联的高速数字量输入GTDI板卡和高速数字量输出GTDO板卡(各板卡之间的连接关系和具体结构参见实施例一中相关描述)时，在该控制方法中，
高速数字量输入GTDI板卡对第一操作指令进行模数转换，并向实时仿真机输出模数转换后的第一操作指令。
高速数字量输出GTDO板卡对第一输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号进行数模转换，得到第一开关量信号，对第二输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号进行数模转换，得到第二开关量信号，并向高压直流控制保护系统输出第一开关量信号，向STATCOM控制保护系统输出第二开关量信号。
示例性地，当高压直流控制保护系统包括直流站控装置和直流控保装置(各装置的连接关系和具体结构参见实施例一中相关描述)时，在该控制方法中，
直流站控装置将设定的交流电流和交流电压的参考值与第一模拟量信号中的交流电压和交流电流进行比较，向直流控保装置控制输出交流滤波器投切信号，还根据第一模拟量信号中的直流电压和直流电流，以及设定的直流电压、直流电流的参考值进行闭环控制，并向直流控保装置输出直流解锁和闭锁信号。
直流控保装置根据直流解锁和闭锁信号、第一模拟量信号中的直流电压和直流电流，第一开关量信号，以及交流滤波器投切信号，控制得出第一操作指令，并向接口系统输出第一操作指令，向STATCOM控制保护系统输出高压直流输电系统的运行模式信号。
示例性地，当STATCOM控制保护系统包括协调控制装置、STATCOM控保装置和STATCOM阀控仿真装置(各装置的连接关系和具体结构参见实施例一中相关描述)时，在该控制方法中，
协调控制装置根据高压直流输电系统的运行模式信号，根据第二模拟量信号以及设定的无功指令或电压指令进行闭环控制，计算得出无功电流指令，向STATCOM控保装置输出无功电流指令，并从STATCOM控保装置接收当前无功输出以及主备信号，其中，无功电流指令包括无功电流参考值；
STATCOM控保装置根据第二开关量信号计算得出第二保护指令，并向接口系统输出第二保护指令，以及将无功电流指令与实际无功电流指令进行比较，并计算得出调制波信号，并向STATCOM阀控仿真装置输出调制波信号，并调节自身的无功出力，实现对高压直流输电系统电压稳态和暂态下提供无功支撑；
STATCOM阀控仿真装置计算得出每相阀组投入的链接数Ni(i＝a，b，c)构成的波形，并将该波形与调制波信号进行贴近，以确定每相阀组投切状态，得出相应的触发脉冲，并向接口系统输出相应的触发脉冲，该触发脉冲作为第二控制指令，并向STATCOM控保装置输出各阀组的状态信息、电容电压信息。
需要说明的是，该控制方法中的相关细节可以参照实施例一中控制系统的相关描述，此处不再进行赘述。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
1.一种STATCOM与高压直流输电系统的控制系统，其特征在于，包括：实时仿真机、接口系统、高压直流控制保护系统和STATCOM控制保护系统；所述实时仿真机通过光纤与所述接口系统相互连接，所述接口系统通过线缆与所述高压直流控制保护系统相互连接，所述接口系统还通过线缆和光纤与所述STATCOM控制保护系统相互连接，所述高压直流控制保护系统通过光纤与所述STATCOM控制保护系统相互连接；
其中，所述实时仿真机用于根据高压直流输电系统的一次模型的初始状态和STATCOM的一次模型的初始状态，计算所述高压直流控制保护系统的第一输入信号和所述STATCOM控制保护系统的第二输入信号，并向所述接口系统输出所述第一输入信号和所述第二输入信号，其中，所述第一输入信号包括交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号，所述第二输入信号包括交流电压、交流电流、开关状态信号、刀闸状态信号；
所述接口系统用于对所述第一输入信号进行数模转换，得到第一模拟量信号和第一开关量信号，对所述第二输入信号进行数模转换，得到第二模拟量信号和第二开关量信号，并向所述高压直流控制保护系统输出所述第一模拟量信号和所述第一开关量信号，向所述STATCOM控制保护系统输出所述第二模拟量信号和所述第二开关量信号，其中，所述第一模拟量信号包括交流电压、交流电流、直流电压和直流电流，所述第二模拟量信号包括交流电压和交流电流，所述第一开关量信号包括开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位信号，所述第二开关量信号包括开关状态信号、刀闸状态信号；
所述高压直流控制保护系统用于根据所述第一模拟量信号和所述第一开关量信号控制输出第一操作指令，并向所述接口系统输出所述第一操作指令，并向所述STATCOM控制保护系统输出所述高压直流输电系统的运行模式信号，所述第一操作指令包括用于对所述高压直流输电系统的一次模型进行控制的第一控制指令，以及用于对所述高压直流输电系统的一次模型进行跳闸的第一保护指令；
所述STATCOM控制保护系统用于根据所述高压直流输电系统的运行模式信号、所述第二模拟量信号和所述第二开关量信号控制输出第二操作指令，并向所述接口系统输出所述第二操作指令，所述第二操作指令包括用于对STATCOM的一次模型进行控制的第二控制指令，以及用于对所述STATCOM的一次模型进行跳闸的第二保护指令；
所述接口系统还用于对所述第一操作指令进行模数转换，对所述第二操作指令进行转换，并向所述实时仿真机输出模数转换后的第一操作指令和转换后的第二操作指令。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述接口系统包括模拟量输入输出模块、状态量输入输出模块和GTFPGA高速传输模块；
其中，所述模拟量输入输出模块用于对所述第一输入信号中的交流电压、交流电流、直流电压、直流电流进行数模转换，得到所述第一模拟量信号，对所述第二输入信号中的交流电压、交流电流进行数模转换，得到所述第二模拟量信号，并向所述高压直流控制保护系统输出所述第一模拟量信号，向所述STATCOM控制保护系统输出所述第二模拟量信号；
所述状态量输入输出模块用于对所述第一输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号进行数模转换，得到所述第一开关量信号，对所述STATCOM控制保护系统的输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号进行数模转换，得到所述第二开关量信号，并向所述高压直流控制保护系统输出所述第一开关量信号，向所述STATCOM控制保护系统输出所述第二开关量信号，以及对所述第一操作指令进行模数转换，并向所述实时仿真机输出模数转换后的第一操作指令，以及对所述第二保护指令进行模数转换，并向所述实时仿真机输出模数转换后的第二保护指令；
所述GTFPGA高速传输模块用于对所述第二控制指令进行转换，并向所述实时仿真机输出转换后的第二控制指令。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述模拟量输入输出模块包括高速模拟量输出GTAO板卡。
4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述状态量输入输出模块包括相互级联的高速数字量输入GTDI板卡和高速数字量输出GTDO板卡；
其中，所述高速数字量输入GTDI板卡用于对所述第一操作指令进行模数转换，并向所述实时仿真机输出模数转换后的第一操作指令；
所述高速数字量输出GTDO板卡用于对所述第一输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号进行数模转换，得到所述第一开关量信号，对所述第二输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号进行数模转换，得到所述第二开关量信号，并向所述高压直流控制保护系统输出所述第一开关量信号，向所述STATCOM控制保护系统输出所述第二开关量信号。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述高压直流控制保护系统包括直流站控装置和直流控保装置，所述直流站控装置通过光纤与所述直流控保装置之间相互连接，所述直流站控装置通过线缆与所述接口系统连接，所述直流站控装置通过光纤与所述STATCOM控制保护系统相互连接，所述直流控保装置通过线缆与所述接口系统相互连接；
其中，所述直流站控装置用于将设定的交流电压和交流电流的参考值与所述第一模拟量信号中的交流电压和交流电流进行比较，向所述直流控保装置控制输出交流滤波器投切信号，还根据所述第一模拟量信号中的直流电压和直流电流，以及设定的直流电压、直流电流的参考值进行闭环控制，并向所述直流控保装置输出直流解锁和闭锁信号；
所述直流控保装置用于根据所述直流解锁和闭锁信号、所述第一模拟量信号中的直流电压和直流电流，所述第一开关量信号，以及所述交流滤波器投切信号，控制得出所述第一操作指令，并向所述接口系统输出所述第一操作指令，向所述STATCOM控制保护系统输出所述高压直流输电系统的运行模式信号。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述STATCOM控制保护系统还用于向所述直流站控装置输出所述直流站控装置的RPC通信故障信号。
7.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述高压直流输电系统的运行模式信号包括当前500kV交流场运行模式信号和所述直流站控装置的RPC控制模式信号。
8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述STATCOM控制保护系统包括协调控制装置、STATCOM控保装置和STATCOM阀控仿真装置；所述协调控制装置通过光纤与所述高压直流控制保护系统相互连接，并通过光纤与所述STATCOM控保装置相互连接，所述STATCOM控保装置通过光纤与所述STATCOM阀控仿真装置相互连接，所述接口系统通过线缆与所述协调控制装置连接，所述接口系统通过线缆与所述STATCOM控保装置相互连接，所述STATCOM阀控仿真装置通过光纤与所述接口系统相互连接；
其中，所述协调控制装置用于根据所述高压直流输电系统的运行模式信号，根据所述第二模拟量信号以及设定的无功指令或电压指令进行闭环控制，计算得出无功电流指令，向所述STATCOM控保装置输出所述无功电流指令，并从所述STATCOM控保装置接收当前无功输出以及主备信号，其中，所述无功电流指令包括无功电流参考值；
所述STATCOM控保装置用于根据所述第二开关量信号计算得出所述第二保护指令，并向所述接口系统输出所述第二保护指令，以及将所述无功电流指令与实际无功电流指令进行比较，并计算得出调制波信号，并向所述STATCOM阀控仿真装置输出所述调制波信号，并调节自身的无功出力，实现对所述高压直流输电系统电压稳态和暂态下提供无功支撑；
所述STATCOM阀控仿真装置用于计算得出每相阀组投入的链接数Ni(i＝a，b，c)构成的波形，并将所述波形与所述调制波信号进行贴近，以确定每相阀组投切状态，得出相应的触发脉冲，并向所述接口系统输出相应的触发脉冲，所述触发脉冲作为所述第二控制指令，并向所述STATCOM控保装置输出各阀组的状态信息、电容电压信息。
9.一种STATCOM与高压直流输电系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于如权利要求1～8任一项所述的STATCOM与高压直流输电系统的控制系统中，所述控制方法包括：
所述实时仿真机根据高压直流输电系统的一次模型的初始状态和STATCOM的一次模型的初始状态，计算所述高压直流控制保护系统的第一输入信号和所述STATCOM控制保护系统的第二输入信号，并向所述接口系统输出所述第一输入信号和所述第二输入信号，其中，所述第一输入信号包括交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号，所述第二输入信号包括交流电压、交流电流、开关状态信号、刀闸状态信号；
所述接口系统对所述第一输入信号进行数模转换，得到第一模拟量信号和第一开关量信号，对所述第二输入信号进行数模转换，得到第二模拟量信号和第二开关量信号，并向所述高压直流控制保护系统输出所述第一模拟量信号和所述第一开关量信号，向所述STATCOM控制保护系统输出所述第二模拟量信号和所述第二开关量信号，其中，所述第一模拟量信号包括交流电压、交流电流、直流电压和直流电流，所述第二模拟量信号包括交流电压和交流电流，所述第一开关量信号包括开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位信号，所述第二开关量信号包括开关状态信号、刀闸状态信号；
所述高压直流控制保护系统根据所述第一模拟量信号和所述第一开关量信号控制输出第一操作指令，并向所述接口系统输出所述第一操作指令，并向所述STATCOM控制保护系统输出所述高压直流输电系统的运行模式信号，所述第一操作指令包括用于对所述高压直流输电系统的一次模型进行控制的第一控制指令，以及用于对所述高压直流输电系统的一次模型进行跳闸的第一保护指令；
所述STATCOM控制保护系统根据所述高压直流输电系统的运行模式信号、所述第二模拟量信号和所述第二开关量信号控制输出第二操作指令，并向所述接口系统输出所述第二操作指令，所述第二操作指令包括用于对所述STATCOM的一次模型进行控制的第二控制指令，以及用于对所述STATCOM的一次模型进行跳闸的第二保护指令；
所述接口系统对所述第一操作指令进行模数转换，对所述第二操作指令进行转换，并向所述实时仿真机输出模数转换后的第一操作指令和转换后的第二操作指令。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述接口系统包括模拟量输入输出模块、状态量输入输出模块和GTFPGA高速传输模块；
所述模拟量输入输出模块对所述第一输入信号中的交流电压、交流电流、直流电压、直流电流进行数模转换，得到所述第一模拟量信号，对所述第二输入信号中的交流电压、交流电流进行数模转换，得到所述第二模拟量信号，并向所述高压直流控制保护系统输出所述第一模拟量信号，向所述STATCOM控制保护系统输出所述第二模拟量信号；
所述状态量输入输出模块对所述第一输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号进行数模转换，得到所述第一开关量信号，对所述STATCOM控制保护系统的输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号进行数模转换，得到所述第二开关量信号，并向所述高压直流控制保护系统输出所述第一开关量信号，向所述STATCOM控制保护系统输出所述第二开关量信号，以及对所述第一操作指令进行模数转换，并向所述实时仿真机输出模数转换后的第一操作指令，以及对所述第二保护指令进行模数转换，并向所述实时仿真机输出模数转换后的第二保护指令；
所述GTFPGA高速传输模块对所述第二控制指令进行转换，并向所述实时仿真机输出转换后的第二控制指令。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述状态量输入输出模块包括相互级联的高速数字量输入GTDI板卡和高速数字量输出GTDO板卡；
所述高速数字量输入GTDI板卡对所述第一操作指令进行模数转换，并向所述实时仿真机输出模数转换后的第一操作指令；
所述高速数字量输出GTDO板卡对所述第一输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号以及变压器分接头档位的开关量信号进行数模转换，得到所述第一开关量信号，对所述第二输入信号中的开关状态信号、刀闸状态信号进行数模转换，得到所述第二开关量信号，并向所述高压直流控制保护系统输出所述第一开关量信号，向所述STATCOM控制保护系统输出所述第二开关量信号。
12.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述高压直流控制保护系统包括直流站控装置和直流控保装置；
所述直流站控装置将设定的交流电压和交流电流的参考值与所述第一模拟量信号中的交流电压和交流电流进行比较，向所述直流控保装置控制输出交流滤波器投切信号，还根据所述第一模拟量信号中的直流电压和直流电流，以及设定的直流电压、直流电流的参考值进行闭环控制，并向所述直流控保装置输出直流解锁和闭锁信号；
所述直流控保装置根据所述直流解锁和闭锁信号、所述第一模拟量信号中的直流电压和直流电流，所述第一开关量信号，以及所述交流滤波器投切信号，控制得出所述第一操作指令，并向所述接口系统输出所述第一操作指令，向所述STATCOM控制保护系统输出所述高压直流输电系统的运行模式信号。
13.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述STATCOM控制保护系统包括协调控制装置、STATCOM控保装置和STATCOM阀控仿真装置；
所述协调控制装置根据所述高压直流输电系统的运行模式信号，根据所述第二模拟量信号以及设定的无功指令或电压指令进行闭环控制，计算得出无功电流指令，向所述STATCOM控保装置输出所述无功电流指令，并从所述STATCOM控保装置接收当前无功输出以及主备信号，其中，所述无功电流指令包括无功电流参考值；
所述STATCOM控保装置根据所述第二开关量信号计算得出所述第二保护指令，并向所述接口系统输出所述第二保护指令，以及将所述无功电流指令，与实际无功电流指令进行比较，并计算得出调制波信号，并向所述STATCOM阀控仿真装置输出所述调制波信号，并调节自身的无功出力，实现对所述高压直流输电系统电压稳态和暂态下提供无功支撑；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |