CN106053986A - 一种交流滤波器投切策略的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种交流滤波器投切策略的测试方法，涉及直流输电领域，能够对每一张交流滤波器投切策略表进行全面测试。具体方案为：将RTDS与待测试直流输电系统的控制系统连接，建立用于测试投切策略表的实时闭环仿真系统；获取投切策略表，投切策略表包括所有接线方式与所有电压水平的组合方式；筛选出目标组合切换方式；运行实时闭环仿真系统；逐一测试投切策略表所包括的组合方式，逐一测试目标组合切换方式。本发明用于交流滤波器投切策略的测试验证。

Description

一种交流滤波器投切策略的测试方法

技术领域

本发明涉及直流输电领域，特别涉及一种交流滤波器投切策略的测试方法。

背景技术

根据谐波计算和直流输电容量等需要，常规直流输电工程的换流站配备不同类型的滤波器，每种类型包括若干小组，例如整流站配置16组交流滤波器，其中A型4组、B型4组，C型3组，D型5组，其中D型不参与滤波，仅提供无功支持。

换流站在不同直流接线方式、不同电压水平和不同功率水平下，需要合理配置投入使用的滤波器的类型和组数，并根据实际需求对投入使用的滤波器的类型和组数做切换。

在直流成套研究中，针对每个换流站提供滤波器投切策略表，通常一个换流站对应多张投切策略表，用于说明在不同直流接线方式、不同电压水平和不同功率水平下滤波器的组合方式(投入滤波器的类型及组数)。例如整流站双极全压运行滤波器投切策略表、逆变站单极金属回线方式0.7p.u.降压运行滤波器投切策略表等。

每张表中根据功率水平的不同，分成若干区间，每个功率区间依据无功需求、滤波器性能要求以及稳态定值要求等分成若干组合方式，因此组合方式的数量庞大。滤波器投切控制软件需要根据实际需求对多种组合方式进行控制，如何验证滤波器投切控制软件是否严格按照投切策略表实现对组合方式的控制，是工程项目中经常遇到的一个难题。

发明内容

本发明提供一种直流输电系统中交流滤波器投切策略的测试方法，能够对高压直流输电系统的每一张交流滤波器投切策略表进行全面测试，验证滤波器投切控制软件对组合方式的控制逻辑是否正确，为制定合理的投切策略表提供参考依据。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，提供一种交流滤波器投切策略的测试方法，包括：

将实时数字仿真器RTDS与待测试直流输电系统的控制系统连接，建立用于测试投切策略表的实时闭环仿真系统；

获取投切策略表，所述投切策略表包括所有接线方式与所有电压水平的组合方式；

根据所述组合方式，筛选出目标组合切换方式；其中，所述目标组合切换方式是指会导致投切策略表切换的组合切换方式，组合切换是指接线方式和电压水平从一种组合方式切换到另一种组合方式；

运行所述实时闭环仿真系统；

逐一测试所述投切策略表所包括的组合方式，逐一测试所述目标组合切换方式。

本发明的实施例所提供的投切策略的测试方法，针对实际工程仿真测试需要，通过RTDS连接实际控制系统建立闭环测试系统后，运行直流输电系统模型，基于实时仿真测试数据对投切策略进行测试，确保测试的科学性、有效性，一方面可以验证滤波器投切控制软件对组合方式的控制逻辑是否正确，一方面为制定合理的投切策略表提供参考依据，满足工程应用的需要。

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为本发明的实施例所提供的投切策略的测试方法流程图。

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，所描述的实施例仅仅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。

本发明的实施例提供一种投切策略的测试方法，结合图1所示，包括以下步骤：

101、建立用于测试投切策略表的实时闭环仿真系统。

将实时数字仿真器(英文全称：Real Time Digital Simulator，英文简称：RTDS)与待测试直流输电系统的控制系统连接，建立实时闭环仿真系统。具体可以包括以下三方面内容：

第一，控制保护核心装置、人机交互系统使用与实际直流工程一致的设备(包括硬件和软件)，无功控制功能也与工程现场保持一致，包括无功投切控制、交流电压过压控制等。人机界面的滤波器相关操作功能与现场完全一致，包括无功手动/自动切换控制、Q控制区间设置、Uac控制区间设置、Q控制/Uac控制选择、低负荷无功优化功能投退控制、小组滤波器的可用/不可用选择等。

第二，RTDS建立包括各个小组交流滤波器的整个直流系统模型，直流系统所包含的直流线路、换流器、换流变、直流滤波器、小组滤波器和断路器等相关参数与实际工程保持一致，相关的直流电流、直流电压、交流母线电压、小组交流滤波器电流等测点与现场保持一致。

第三，实现交流滤波器投切控制在RTDS与控制系统间的信息交互，包括：控制系统向RTDS发出某小组滤波器开关的“合”命令或者“分”命令；RTDS仿真器将小组滤波器开关的“合”状态、“分”状态、支路电流、交流母线电压、直流电流、直流电压等送至直流控制系统。

102、获取投切策略表，投切策略表包括所有接线方式与所有电压水平的组合方式。

为便于描述，将接线方式和电压水平的组合方式简称为组合方式。获取投切策略表的具体过程可以分为以下两部分：

102-1、根据直流工程实际情况确定组合方式的总数量。

例如，常规500kV直流工程包括双极、单极大地回线、单极金属回线这三种接线方式和1.0p.u.、0.8p.u.、0.7p.u.这三种电压水平。组合方式包括双极全压、双极0.8p.u.降压、双极0.7p.u.降压、一极全压一极0.8.p.u.降压、一极全压一极0.7.p.u.降压、一极0.8.p.u.降压一极0.7.p.u.降压、单极大地回线全压、单极大地回线0.8.p.u.降压、单极大地回线0.7.p.u.降压、单极金属回线全压、单极金属回线0.8.p.u.降压、单极金属回线0.7.p.u.降压12种组合方式。特高压直流工程通常包括双极全压、双极0.8p.u.降压、双极0.7p.u.降压、双极单阀组0.5p.u.等18种组合方式。同塔双回直流工程中，接线方式与电压水平组合数量超过28种。

102-2、在明确了实际可能的接线方式与电压水平的组合方式总数后，对照投切策略表，确认投切策略表是否已覆盖所有的组合方式(可能存在一张策略表适应多个接线与电压组合方式)，当确定投切策略表没有覆盖所有接线方式与所有电压水平的组合方式时，输出投切策略表完善请求，获取完善后的投切策略表，直到获得最终的投切策略表，最终的投切策略表的数量可以有多张，覆盖所有接线方式与所有电压水平的组合方式。

103、从所有组合方式中筛选出目标组合切换方式。

其中，目标组合切换方式是指会导致投切策略表切换的组合切换方式，组合切换是指接线方式和电压水平从一种组合方式切换到另一种组合方式。

一种组合方式切换到其对应的目标组合切换方式时，发生投切策略表的切换。例如双极全压方式切换至单极大地全压、双极0.8p.u.降压、双极0.7p.u.降压、一极全压另一极0.8p.u.降压、一极全压另一极0.7p.u.降压等五种组合方式时，切换过程均发生投切策略表的切换，双极全压方式向这五种组合方式的切换过程，均为双极全压方式所对应的目标组合切换方式。

104、运行实时闭环仿真系统。

可选的，运行实时闭环仿真系统进行测试前，对RTDS与控制系统交互的信号量、模拟量进行测试和校对。确保信号正确、精度满足要求，控制系统计算直流功率、换流器消耗无功、滤波器总无功等计算值正确。

进一步可选的，分别在整流站、逆变站的人机交互界面设置测试参数的曲线监视图。监视曲线包括双极直流功率、各极的触发角(熄弧角)、各极分接头档位、各极换流器消化的无功、换流母线电压有效值、换流站与交流系统交换的无功、总投入的滤波器组数等等。

105、逐一测试投切策略表所包括的组合方式。

具体测试包括三项内容：

第一项，对应图1中105-1，在所有交流滤波器可用的情况下，通过升、降功率对待测组合方式下的投切策略表进行测试。

第二项，对应图1中105-2，在待测组合方式下额定直流功率运行，模拟一种类型交流滤波器不可用的情况，对待测组合方式下的投切策略表进行测试。

第三项，对应图1中105-3，在待测组合方式下额定直流功率运行，模拟不同类型交流滤波器不可用的情况，对待测组合方式下的投切策略表进行测试。

以下针对每项测试分别说明。

105-1、第一项测试过程：

⑴、运行RTDS模型，将直流输电系统操作至待测组合方式(如：双极全压方式)，以最小功率(通常为0.1p.u.，如300MW)水平解锁稳定后，确认直流功率运行正常，无功自动控制，无功Q控制，且无功Q死区设置与规范书要求一致，各小组滤波器均可用，换流变分接开关按定角度控制，最小滤波器投入满足要求。

⑵、将无功控制由自动改为手动，将直流功率参考设为1.1倍额定容量(如3300MW)，直流功率变化率设为20～40MW/min。

⑶、直流功率缓缓上升，整流站、逆变站分别观察监视曲线和事件记录，在监视曲线中的每个无功突然增加时刻点记录滤波器组数、对应的整流侧功率值，并从相应时刻的事件记录中确认投入滤波器的型号。

⑷、直流功率升至1.1倍额定容量后，将无功控制由手动改为自动，直流功率参考设为0.1倍p.u.(如300MW)，直流功率变化率设为20～40MW/min。

⑸、直流功率缓缓下降，整流站、逆变站分别观察监视曲线和事件记录，在监视曲线中的每个无功突然下降时刻点记录滤波器组数、对应的整流侧功率值，并从相应时刻的事件记录中确认退出滤波器的型号。

⑹、将直流功率上升、下降过程的整流站、逆变站记录表与分别相应无功策略表进行对照，如果投切点的功率水平、投切后滤波器组数与无功策略表一致，说明滤波器控制软件对组合方式的控制逻辑与投切策略表一致。如果不一致，说明控制逻辑实现有偏差，需要完善。另外，监测整流站、逆变站与系统交换无功情况，换流母线电压处于正常值范围(通常取525±5kV)情况下，如果功率上升过程换流站与系统交换无功越过无功下限值超过2小组滤波器的容量，或者功率下降过程换流站与系统交换无功越过无功上限值超过2小组组滤波器的容量，且投入的组数与投切策略表一致，则说明投切策略表设计不科学，需要重新校核投切策略表。

105-2、第二项测试过程：

确认滤波器投切过程与投切策略表一致，且不存在与系统无功越限的严重情况后，将直流功率快速升至1.1倍额定功率，模拟一种类型交流滤波器不可用的情况，在待测组合方式下额定直流功率运行，对整流站、逆变站的投切策略表分别进行限功率测试。

⑴、对不参与滤波功能的优先级最低的小组滤波器(如D型)进行如下测试：

先对未投入的该型滤波器设为不可用(置手动或不选择)，然后将已投入的该型滤波器均设为手动，然后逐一断开，每断开一组，观察直流功率的变化，观察直流功率水平、滤波器组数是否与投切策略表要求一致，随后逐一恢复该型滤波自动或者可用。

⑵、在直流功率保持1.1倍额定功率状态下，对参与滤波功能的C型小组滤波器进行如下测试：

将已投入的该型滤波器均设为手动，然后逐一断开，每断开一组，观察直流功率的变化，观察直流功率水平、滤波器组数是否与策略表要求一致，随后逐一恢复该型滤波自动或者可用，恢复直流功率至1.1p.u.。

⑶、在直流功率保持1.1倍额定功率状态下，对参与滤波且至少一组投入的B型(或A型)小组滤波器进行如下测试：

将已投入的B型(或A型)滤波器均设为手动，然后逐一断开，每断开一组，观察直流功率的变化，观察直流功率水平、滤波器组数是否与策略表要求一致，最后一组B型(或A型)滤波器退出后，直流闭锁，随后逐一恢复该型滤波自动或者可用。

105-3、第三项测试过程：

模拟不同类型交流滤波器不可用的情况，在待测组合方式下额定直流功率运行，对整流站、逆变站的投切策略表分别进行测试。

⑴、将直流功率快速升至1.1倍额定功率并稳定后，分别设置投入的一组A型和一组B型滤波器为手动，并分别操作退出，因滤波器限制直流功率快速下降，稳定后记录直流功率和投入的滤波器组数，对照投切策略表，确认是否与投切策略表要求一致，随后恢复滤波器自动，并将直流功率恢复至1.1倍额定功率。

⑵、类似地，分别测试1A+1C滤波器不可用和1B+1C不可用的情况。

⑶、将直流功率降至最小，参考某大组母线下的所有小组滤波器(如1A+1B+1C+2D)，模拟某大组母线检修，将该大组母线下的所有小组滤波器均设为不可用，将直流参考值设为额定值，观察最后实际的直流功率水平和滤波器组数是否与投切策略表一致。

特别说明一点，第二项测试过程和第三项测试过程中，对整流站、逆变站的投切策略表分别进行测试是指，模拟整流侧的交流滤波器不可用的情况时，对整流侧的投切策略表进行限功率测试。模拟逆变侧的交流滤波器不可用的情况时，对逆变侧的投切策略表进行限功率测试。

完成一个待测组合方式对应的某张投切策略表测试后，对其他策略表均按相同的方式进行测试，直至所有组合方式的所有投切策略表测试完毕。

106、逐一测试目标组合切换方式。

具体测试包括两项内容：

第一项，对应图1中106-1，切换接线方式，对整流侧或者逆变侧出现的投切策略表切换过程进行测试。

第二项，对应图1中106-2，在接线方式一定的情况下，切换电压水平，对整流侧或者逆变侧出现的投切策略表切换过程进行测试。

以下针对每项测试分别说明。

106-1、第一项测试过程：

⑴、单极大地回线全压方式下额定功率运行，在监视曲线中记录滤波器投入组数、与系统交换无功等，然后保持功率不变情况下操作至金属回线全压运行，然后降功率至0.8p.u.左右，稳定后在此功率水平操作至单极大地回线全压方式运行，接着在此功率水平下解锁另一极，转为双极全压运行。

监测每次接线方式转换过程，有无滤波器投切，如果短时内出现投一组接着又切一组，或者出现同时投入或同时切除2组滤波器的情况，则重新验证控制逻辑是否正确，如果控制逻辑没有问题则优化该直流功率水平下的投切策略表。

⑵、单极大地回线0.8p.u.(或0.7p.u.)降压方式下额定电流运行，在监视曲线中记录滤波器投入组数、与系统交换无功等，然后保持功率不变情况下操作至金属回线0.8p.u.(或0.7p.u.)降压方式运行，然后降电流至0.8p.u.左右，稳定后在此电流水平操作至单极大地回线线0.8p.u.(或0.7p.u.)降压方式方式运行，接着在此功率水平下解锁另一极，转为双极0.8p.u.(或0.7p.u.)降压方式运行。

监测每次接线方式转换过程，有无滤波器投切，如果短时内出现投一组接着又切一组，或者出现同时投入或同时切除2组滤波器的情况，则重新验证控制逻辑是否正确，如果控制逻辑没有问题则优化该直流功率水平下的投切策略表。

106-2、第二项测试过程：

⑴、单极大地回线全压方式下额定功率运行，在监视曲线中记录滤波器投入组数、与系统交换无功等，然后在接线方式不变情况下将直流电压参考值设置为0.8p.u.，实际直流电压按固定速率下降至0.8p.u后稳定，接着将直流电压参考值设置为0.7p.u.，直流电压降至0.7p.u稳定后将直流电压参考值设为1.0p.u.，恢复全压运行。

检测每次电压水平变化过程，有无滤波器投切，如果短时内出现投一组接着又切一组，或者出现同时投入或同时切除2组滤波器的情况，则重新验证控制逻辑是否正确，如果控制逻辑没有问题则优化该直流功率水平下的投切策略表。

⑵、单极金属回线全压方式下额定功率运行，在监视曲线中记录滤波器投入组数、与系统交换无功等，然后接线方式不变情况下将直流电压参考值设置为0.8p.u.，实际直流电压按固定速率下降至0.8p.u后稳定，接着将直流电压参考值设置为0.7p.u.，直流电压降至0.7p.u稳定后将直流电压参考值设为1.0p.u.，恢复全压运行。

监测每次电压水平变化过程，有无滤波器投切，如果短时内出现投一组接着又切一组，或者出现同时投入或同时切除2组滤波器的情况，则重新验证控制逻辑是否正确，如果控制逻辑没有问题则优化该直流功率水平下的投切策略表。

⑶、双极全压方式额定电流运行，在监视曲线中记录滤波器投入组数、与系统交换无功等，然后保持电流不变情况下将双极直流电压参考值设为0.8p.u.，双极实际直流电压按固定速率下降至0.8p.u后稳定，接着将双极直流电压参考值设置为0.7p.u.，双极直流电压降至0.7p.u稳定后将双极直流电压参考值设为1.0p.u.，恢复双极全压额定电流运行；在此状态下进行双极电压不平衡操作：先将一极直流电压降至0.7p.u.，稳定后将另一极直流电源降至0.8p.u.，稳定后将0.7p.u.降压极恢复全压运行，稳定后再恢复0.8p.u.降压极至全压运行。

监测每次电压水平变化过程，有无滤波器投切，如果短时内出现投一组接着又切一组，或者出现同时投入或同时切除2组滤波器的情况，则重新验证控制逻辑是否正确，如果控制逻辑没有问题则优化该直流功率水平下的投切策略表。

重复执行106-1和106-2直至覆盖投切策略表所包括典型组合方式的切换过程，或者投切策略表所包括全部组合方式的切换过程。图1所示为覆盖典型组合方式切换过程的情形。

本发明的实施例所提供的投切策略的测试方法，针对实际工程仿真测试需要，通过RTDS连接实际控制系统建立闭环测试系统后，运行直流输电系统模型，基于实时仿真测试数据对投切策略进行测试，确保测试的科学性、有效性，一方面可以验证滤波器投切控制软件对组合方式的控制逻辑是否正确，一方面为制定合理的投切策略表提供参考依据，满足工程应用的需要。

以上，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权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种交流滤波器投切策略的测试方法，其特征在于，包括：

将实时数字仿真器RTDS与待测试直流输电系统的控制系统连接，建立用于测试投切策略表的实时闭环仿真系统；

获取投切策略表，所述投切策略表包括所有接线方式与所有电压水平的组合方式；

根据所述组合方式，筛选出目标组合切换方式；其中，所述目标组合切换方式是指会导致投切策略表切换的组合切换方式，组合切换是指接线方式和电压水平从一种组合方式切换到另一种组合方式；

运行所述实时闭环仿真系统；

逐一测试所述投切策略表所包括的组合方式，逐一测试所述目标组合切换方式。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述获取投切策略表，包括：

当确定所述投切策略表没有覆盖所有接线方式与所有电压水平的组合方式时，输出投切策略表完善请求，获取完善后的投切策略表。

3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述运行所述实时闭环仿真系统之前，还包括：

对所述RTDS与所述控制系统交互的信号量、模拟量进行测试和校对。

4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，还包括：

分别在整流站、逆变站的人机交互界面设置测试参数的曲线监视图。

5.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述逐一测试所述投切策略表所包括的组合方式，包括：

在所有交流滤波器可用的情况下，通过升、降功率对待测组合方式下的投切策略表进行测试。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，还包括：

在待测组合方式下额定直流功率运行，模拟一种类型交流滤波器不可用的情况，对待测组合方式下的投切策略表进行测试。

7.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，还包括：

在待测组合方式下额定直流功率运行，模拟不同类型交流滤波器不可用的情况，对待测组合方式下的投切策略表进行测试。

8.根据权利要求6或7所述的测试方法，其特征在于，所述对待测组合方式下的投切策略表进行测试；

模拟整流侧的交流滤波器不可用的情况时，对整流侧的投切策略表进行限功率测试；

模拟逆变侧的交流滤波器不可用的情况时，对逆变侧的投切策略表进行限功率测试。

9.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述逐一测试所述目标组合切换方式，包括：

切换接线方式，对整流侧或者逆变侧出现的投切策略表切换过程进行测试。

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，还包括：

在接线方式一定的情况下，切换电压水平，对整流侧或者逆变侧出现的投切策略表切换过程进行测试。