CN106532962A - 多端柔性直流换流站集控方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多端柔性直流换流站集控方法、装置和系统，该系统包括：流站以及与各换流站通信连接的主用服务器；各换流站设置有主用远动主机，各换流站的主用远动主机与所述主用服务器通信连接；所述主用远动主机将对应换流站的监控信息发送至主用服务器；所述主用服务器接收控制指令，并将控制指令发送至对应的换流站的主用远动主机。通过服务器完成对各换流站的控制及监视，节省每个换流站需配置统一协调控制器的成本，运行人员通过服务器即可实现对各换流站的监视与控制，极大提高运维工作效率和降低运维成本。

Description

多端柔性直流换流站集控方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及电网技术领域，特别是涉及一种多端柔性直流换流站集控方法、装置和系统。

背景技术

柔性直流输电基于电压源变流器和脉冲宽度调制技术将直流电压逆变为幅值和相位都可控的交流电压，并可以独立快速控制所传输的有功功率和无功功率，极大地增强了输电的灵活性，成为可再生能源发电并网或小规模发电厂并网最有潜质的电力传输方式。可再生能源发电或小规模发电系统基于地域的原因一般分散布置，为适应发电厂的接入柔性直流输电系统采用三端到五端的多端系统，如图1和图2所示。

目前，对多端柔性直流输电系统的各换流站的协调工作主要由各换流站的工作人员通过沟通后进行，效率低。

发明内容

基于此，有必要提供一种高效率的多端柔性直流换流站集控方法、装置和系统。

一种多端柔性直流换流站集控系统，包括：

换流站以及与各换流站通信连接的主用服务器；

各换流站设置有主用远动主机，各换流站的主用远动主机与所述主用服务器通信连接；所述主用远动主机将对应换流站的监控信息发送至主用服务器；所述主用服务器接收控制指令，并将控制指令发送至对应的换流站的主用远动主机。

一种多端柔性直流换流站集控方法，包括：

接收各换流站的监控信息；

接收根据所述监控信息输入的控制指令；

将所述控制指令发送至对应的换流站，由对应的换流站的远动主机根据所述控制指令控制对应设备动作。

一种多端柔性直流换流站集控装置，包括：信息接收模块、指令接收模块和发送模块；

所述信息接收模块，用于接收各换流站的监控信息；

所述指令接收模块，用于接收根据所述监控信息输入的控制指令；

所述发送模块，用于将所述控制指令发送至对应的换流站，由对应的换流站的远动主机根据所述控制指令控制对应设备动作。

上述的多端柔性直流换流站集控系统，通过服务器完成对各换流站的控制及监视，节省每个换流站需配置统一协调控制器的成本，运行人员通过服务器即可实现对各换流站的监视与控制，极大提高运维工作效率和降低运维成本。

附图说明

图1为三端柔性直流风电接入系统的框架示意图；

图2为五端柔性直流风电接入系统的框架示意图；

图3为一个实施例的多端柔性直流换流站集控系统的结构示意图；

图4为另一个实施例的多端柔性直流换流站集控系统的系统架构图；

图5为一个实施例的多端柔性直流换流站集控系统的通信示意图；

图6为一个实施例的多端柔性直流换流站集控方法的流程图；

图7为一个实施例的接收根据监控信息输入的控制指令的步骤的流程图；

图8为另一个实施例的多端柔性直流换流站集控方法的流程图；

图9为一个实施例的多端柔性直流换流站集控装置的结构框图。

具体实施方式

在一个实施例中，提供一种多端柔性直流换流站集控系统，如图3所示，包括：换流站10以及与各换流站10通信连接的主用服务器20。

各换流站10设置有主用远动主机101，各换流站的主用远动主机101与主用服务器20通信连接；主用远动主机101将对应换流站的监控信息发送至主用服务器20，主用服务器20接收控制指令，并将控制指令发送至对应的换流站的主用远动主机101。

多端柔性直流换流站集控系统采用双局域网结构，构成功能分布的开放系统，在统一支撑平台基础上，实现多端换流站统一协调控制和监视功能的一体化设计。系统采用功能分布式的系统设计和全分布的双网体系结构。系统基于TCP/IP网络，所有功能采用客户/服务器(Client/Server)模式分布于网络中，支持和管理网络中各自独立的处理节点实现数据共享。

系统主要设备冗余配置，保证任何单一故障不会导致系统主要功能的丧失或使系统性能低于要求的水平。具体的，请继续参阅图3，系统还包括备用服务器21，各换流站还设置有备用远动主机102，各换流站的备用远动主机102与备用服务器21通信连接。

系统基于开放性、分布式结构，能满足未来软硬件的扩充和升级的要求，统一协调控制及监控功能具有实时性、可靠性、安全性、实用性等特点

具体的，本实施例中为多端柔性直流换流站配置集控中心，集控中心配置有主用服务器20、备用服务器21、统一协调及监控工作站、1台文档工作站、1台工程师工作站及通信装置组成。集控中心可设置在功率较大的受端换流站，通过远动通信的方式实现多个换流站的监视与控制功能。一个以五端柔性直流输电换流站为例的集控系统总体结构图如图4所示。

冗余配置服务器集成前置计算机监控功能，可采用UNIX操作系统的小型机。服务器采用主/备方式运行。服务器既完成与各个换流站远动工作站的通信工作，也完成数据处理与监控功能，同时也实现历史数据处理与存储。统一协调及监控工作站集控系统的重要组成部分。运行人员在统一协调及监控工作站监视各换流站的运行工况、事件报警显示、发送控制命令以及监视集控系统的运行状态，完成集控系统的各种人机交互功能。维护工作站除了具备运行人员工作站各项功能外，还可以进行有关的程序开发和系统维护工作。文档管理工作站可以为运行人员提供查阅图纸和其他数据的功能。

集控系统通过集控中心专用网络通道与各个换流站远动主机通信，系统通信图如图5所示。集控系统服务器中的前置系统从各个换流站远动主机接收和处理实时信息，包括遥测、遥信、事件等信息。集控系统的运行人员工作站对换流站进行遥控和遥调操作的下行信息也通过服务器的前置系统下发至换流站远动系统执行。各个换流站2台远动主机通过2路2M专线经E1协议适配器与集控系统前置交换机通信。为实现冗余的通信方式，运动主机1接入前置A网交换机，运动主机2接入前置B网交换机，冗余前置交换机与冗余服务器之间实现交叉通信。

集控系统通过各个换流站的远动主机的模拟量及开关量，以监视各个换流站的运行状况及制定相应统一协调控制策略。

(1)模拟量

模拟量包括：有功功率、无功功率、电流、电压、频率及其它测量值。可设定每个模拟量的限值范围，仅把超过限值具备变化的值发送给控制系统，每个模拟量的限值范围可在工作站通过人机界面设定。

(2)状态量

状态量包括：断路器位置、事故跳闸总信号、预告信号、刀闸位置、有载调压变压器抽头位置、主保护动作信号、事件顺序记录、远动状态信号、换流站安防信息、五防刀闸信息等系统各工作站状态信号等。

运行人员应能通过统一协调控制及监控工作站实现对各个换流站的监视和控制操作功能。完成的功能包含各个换流站的运行监视、控制操作、事件报警显示等功能。集控中心的人机系统及服务器集成各个换流站控制协调策略和监视控制功能，主要包括以下功能：

1、交流场内断路器、隔离刀闸和接地刀闸的切/合操作。

2、直流场的隔离开关和接地刀闸的切/合操作。

3、柔性直流系统顺序控制与连锁操作。

4、控制功能具有防误闭锁功能，包括检查各种条件：如“允许遥控”，控制状态与开关当前状态相符等。用户可为每个控制对象设置其“控分”与“控合”互联闭锁约束条件。设置五防闭锁规则，系统根据条件检查控制过程，实现五防闭锁。

5、遥控和遥调具备权限设置。

6、操作使用对话框进行，操作过程安全可靠。操作有返校倒计时，执行倒计时和成功/失效倒计时，时限可调。

7、集控站监控系统的监控工作站对电网的控制操作。

8、主站向换流站监控系统发出的所有遥控命令都在显示画面上操作。遥控操作的每个步骤完成后，自动记录操作过程。记录内容包括：遥控对象名称、操作员姓名、遥控性质、命令发出时间、遥控执行结果等信息。

9、对每个控制对象(开关、刀闸等)具有单独屏蔽的保护功能，解除屏蔽时有口令保护。

10、高级控制语言支持用户自定义控制序列命令，如可以选择不同变电所的不同组电容器一起进行投切作为一个控制序列。控制序列可人工请求自动执行，或人工按步执行。

上述的多端柔性直流换流站集控系统，统一协调控制完成多端换流站的控制及监视功能，节省每个换流站需配置统一协调控制器的成本，能够实现多端换流站“无人值班、有人值守”，运行人员在集控中心的集控系统人机交互界面上可实现多端换流站的监视与控制，极大提高运维工作效率和降低运维成本。集控系统设备层次清晰，设备配置简单，通信实现容易，系统安全可靠。

一种多端柔性直流换流站集控方法，运行在如图3所示的主用服务器或备用服务器上，如图6所示，包括以下步骤：

S602：接收各换流站的监控信息。

S604：接收根据监控信息输入的控制指令。

S606：将控制指令发送至对应的换流站，由对应的换流站的远动主机根据控制指令控制对应设备动作。

上述的多端柔性直流换流站集控方法，通过服务器完成对各换流站的控制及监视，节省每个换流站需配置统一协调控制器的成本，运行人员通过服务器即可实现对各换流站的监视与控制，极大提高运维工作效率和降低运维成本。

如图7所示，步骤S604具体包括：

S6041：接收根据监控信息输入的控制指令。

S6042：根据控制指令判断各换流站的对应设备是否处于与控制指令对应的状态。若否，则执行步骤S6043，若是，则执行步骤S6044。

S6043：遥控对应设备使处于与控制指令对应的状态。

S6044：检测各换流站的对应设备的运行参数和控制参数是否正确。若否，则执行步骤S6045，若是，则执行步骤S606。

S6045：将对应设备的运行参数和控制参数进行根据控制指令进行设置。

在另一个实施方式中，在步骤S606之前，还包括：

S605：获取设定的运行方式。

当设定的运行方式为自动运行时，如图8所示，步骤S606包括以下步骤：

S6061：当到达控制命令的下发时间时，判断其中一个换流站的对应设备的当前值是否与目标值一致。若不一致，则执行步骤S6063，若一致，则执行步骤S6062。

S6062：判断是否还存在下一个控制对象。

步骤S6062中，若存在，则返回步骤S6061，对下一个换流站的对应设备的当前值是否与目标值一致的进行判断。若不存在，则结束控制流程。

S6063：根据对应设备的闭锁条件判断该设备是否允许控制。若不允许控制，则执行步骤S6064，若允许控制，则执行步骤S6065。

S6064：对对应设备的闭锁条件进行处理以使设备允许控制。

S6065：将控制指令发送至对应的换流站，由对应的换流站的远动主机根据控制指令控制该换流站的对应设备动作。

S6066：接收对应设备的动作反馈，判断是否动作成功。若动作成功，则返回步骤S6062，若动作失败，则执行步骤S6067：显示失败原因并发出警报。

在另一种实施例中，若设定的运行方式为手动运行，则在显示屏上根据设定规则提示用户手动操作的步骤。

采用多端柔性直流集控系统，多端换流站每个换流站均可按“无人值班、有人值守”设计，各换流站的监控信息均需直接接入集控系统，由集控系统远程完成监控控制功能和协同控制功能。集控系统最常用的功能为各个换流站的顺控功能，顺控状态包括检修状态、冷备用状态、热备用、运行状态、空载加压试验状态。

现在，以备用转至运行状态为例说明集控系统完成运行状态顺序控制的逻辑。在备用状态切换至运行态之前，需要先检查并确认直流系统的各种运行方式、控制模式和各种参数全部正确，接着进行顺控操作。备用状态至运行状态需要顺序控制的对象：发送解锁指令，相关的闭锁条件包括：进线开关处于“合位”、直流保护系统允许解锁、换流站允许解锁、请求解锁遥信值为1、通信情况的判断、直流运行方式的判断。根据五端充电结果是否完毕情况，确定五端协调运行方式，各换流站解锁按照一定的先后顺序来完成。当备用状态为真时，点击运行状态按钮，弹出顺控操作对话框，实现顺控操作。

在一个实施例中，提供一种多端柔性直流换流站集控装置，如图9所示，包括：信息接收模块901、指令接收模块902和发送模块903。

信息接收模块901，用于接收各换流站的监控信息。

指令接收模块902，用于接收根据监控信息输入的控制指令。

发送模块903，用于将控制指令发送至对应的换流站，由对应的换流站的远动主机根据控制指令控制对应设备动作。

具体的，指令接收模块，包括：获取模块、状态检测模块和设置模块。

获取模块，用于接收根据监控信息输入的控制指令。

状态检测模块，用于根据控制指令判断各换流站的对应设备是否处于与控制指令对应的状态，还用于检测各换流站的对应设备的运行参数和控制参数是否正确。

设置模块，用于在状态检测模块的检测结果为正确时，将对应设备的运行参数和控制参数进行根据控制指令进行设置，从而确保各换流站的对应设备处于可控制状态。

在一个实施例中，发送模块包括：第一判断模块、第二判断模块、指令发送模块、第三判断模块。

第一判断模块，用于当到达控制命令的下发时间时，判断其中一个换流站的对应设备的当前值是否与目标值一致；

第二判断模块，用于在第一判断模块的判断结果为不一致时，根据对应设备的闭锁条件判断该设备是否允许控制；

指令发送模块，用于在第二判断模块的判断结果为允许控制时，将控制指令发送至对应的换流站，由对应的换流站的远动主机根据控制指令控制该换流站的对应设备动作；

信息接收模块还用于接收对应设备的动作反馈，判断是否动作成功；

第三判断模块，用于在信息接收模块接收到动作成功的反馈时，判断是否存在下一个换流站；

第一判断模块，用于在第三判断模块的判断结果为存在下一个换流站时，判断下一个换流站的对应设备的当前值是否与目标值一致。

在另一个实施例中，还包括报警模块，用于在信息接收模块接收到动作未成功的反馈时，显示失败原因并发出警报。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (10)

1.一种多端柔性直流换流站集控系统，其特征在于，包括：

换流站以及与各换流站通信连接的主用服务器；

各换流站设置有主用远动主机，各换流站的主用远动主机与所述主用服务器通信连接；所述主用远动主机将对应换流站的监控信息发送至主用服务器；所述主用服务器接收控制指令，并将控制指令发送至对应的换流站的主用远动主机。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括备用服务器，各换流站还设置有备用远动主机，各换流站的备用远动主机与所述备用服务器通信连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控信息包括各远动主机的模拟量及开关量，所述模拟量包括有功功率、无功功率、电流、电压和频率；所述开关量包括：断路器位置、事故跳闸总信号、预告信号、刀闸位置、有载调压变压器抽头位置、主保护动作信号、事件顺序记录、远动状态信号、换流站安防信息和五防刀闸信息。

4.一种多端柔性直流换流站集控方法，其特征在于，包括：

接收各换流站的监控信息；

接收根据所述监控信息输入的控制指令；

将所述控制指令发送至对应的换流站，由对应的换流站的远动主机根据所述控制指令控制对应设备动作。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收根据所述监控信息输入的控制指令的步骤包括：

接收根据所述监控信息输入的控制指令；

根据所述控制指令判断各换流站的对应设备是否处于与所述控制指令对应的状态；

若是，则检测各换流站的对应设备的运行参数和控制参数是否正确；

若不正确，则将对应设备的运行参数和控制参数进行根据控制指令进行设置，从而确保各换流站的对应设备处于可控制状态。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述控制指令发送至对应的换流站，由对应的换流站的远动主机根据所述控制指令控制对应设备动作的步骤包括：

当到达控制命令的下发时间时，判断其中一个换流站的对应设备的当前值是否与目标值一致；

若不一致，则根据对应设备的闭锁条件判断该设备是否允许控制；

若允许控制，则将所述控制指令发送至对应的换流站，由对应的换流站的远动主机根据所述控制指令控制该换流站的对应设备动作；

接收对应设备的动作反馈，判断是否动作成功；

若动作成功，则判断是否存在下一个换流站；

若存在下一个换流站，则返回所述判断其中一个换流站的对应设备的当前值是否与目标值一致的步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，若动作未成功，则显示失败原因并发出警报。

8.一种多端柔性直流换流站集控装置，其特征在于，包括：信息接收模块、指令接收模块和发送模块；

所述信息接收模块，用于接收各换流站的监控信息；

所述指令接收模块，用于接收根据所述监控信息输入的控制指令；

所述发送模块，用于将所述控制指令发送至对应的换流站，由对应的换流站的远动主机根据所述控制指令控制对应设备动作。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述指令接收模块，包括：获取模块、状态检测模块和设置模块；

所述获取模块，用于接收根据所述监控信息输入的控制指令；

所述状态检测模块，用于根据所述控制指令判断各换流站的对应设备是否处于与所述控制指令对应的状态，还用于检测各换流站的对应设备的运行参数和控制参数是否正确；

所述设置模块，用于在所述状态检测模块的检测结果为不正确时，将对应设备的运行参数和控制参数进行根据控制指令进行设置，从而确保各换流站的对应设备处于可控制状态。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述发送模块包括：第一判断模块、第二判断模块、指令发送模块、第三判断模块；

所述第一判断模块，用于当到达控制命令的下发时间时，判断其中一个换流站的对应设备的当前值是否与目标值一致；

所述第二判断模块，用于在所述第一判断模块的判断结果为不一致时，根据对应设备的闭锁条件判断该设备是否允许控制；

所述指令发送模块，用于在所述第二判断模块的判断结果为允许控制时，将所述控制指令发送至对应的换流站，由对应的换流站的远动主机根据所述控制指令控制该换流站的对应设备动作；

所述信息接收模块还用于接收对应设备的动作反馈，判断是否动作成功；

所述第三判断模块，用于在所述信息接收模块接收到动作成功的反馈时，判断是否存在下一个换流站；

所述第一判断模块，用于在所述第三判断模块的判断结果为存在下一个换流站时，判断下一个换流站的对应设备的当前值是否与目标值一致。