CN107181318B - 一种特高压直流控制保护系统远动通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特高压直流控制保护系统远动通信方法，其中，特高压直流控制保护系统是双极系统，每个极有独立的直流控制主机和直流保护主机，所述直流控制主机采用双重化配置，所述直流保护主机采用三重化配置，各站内每个极的直流控制主机和直流保护主机相连，各站之间的直流控制主机分别通过主通道和备用通道冗余相连，其特征在于，各站的直流保护主机之间通过直流控制主机间的主通道和备用通道进行通信。在不影响直流系统功能、性能指标的情况下，减少了远动通道，有效降低了工程建设投资。
Description
技术领域
本发明涉及一种特高压直流控制保护系统远动通信方法。
背景技术
直流特高压（UHVDC）是指±800kV及以上电压等级的直流输电及相关技术，是世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段，是全球能源互联网的重要组成部分。为落实国家大气污染防治行动计划，国家能源局于2014年批准了12条跨区输电通道，其中特高压直流5条，包括宁东—浙江、晋北—江苏、锡盟—泰州、上海庙—山东等直流线路。根据国家电网规划，后续将继续建设特高压工程，建成坚强智能电网。
与此同时，随着我国“一带一路”战略的启动，特高压项目在国外正不断落地。在巴西美丽山±800kV特高压直流输电工程项目开工的基础上，国家电网公司正积极开展与俄罗斯、哈萨克斯坦、蒙古、巴基斯坦等周边国家的电力能源合作，加快推进有关特高压联网工程的规划、前期建设工作，预计到2025年基本实现与周边国家电网的互联互通。
单个特高压直流工程投资约160亿，优化配置方案、降低设备成本可以控制总投资、提高特高压工程的经济性。特高压直流输送距离长达1000~4000kM，而目前特高压直流控制保护系统的远动方案是控制系统和保护系统都配置独立的站间通信通道，导致成本较高，增加了工程建设投资。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种特高压直流控制保护系统远动通信方法，在不影响直流系统功能、性能指标的情况下，减少了远动通道，有效降低了工程建设投资。
名词解释：
双极系统：两个对地处于相反极性的极组成的系统。
双重化配置：为了提高直流系统的可靠性，避免单一主机故障导致直流停运，特高压直流控制主机采用双重化配置，每个极配置两套控制主机。正常运行时，一套主机为“值班”状态，另一套为“备用”状态。直流系统的监视和切换逻辑确保在任何时候总是状态更好的主机处于“值班”状态。
三重化配置：为了提高直流系统的可靠性，特高压直流保护主机采用三重化配置，每个极配置三套保护主机。三套主机地位平等，正常运行时，都处于“值班”状态。直流保护主机的监视和出口逻辑保证不会因为主机故障导致保护行为误动或拒动。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种特高压直流控制保护系统远动通信方法，其中，特高压直流控制保护系统是双极系统，每个极有独立的直流控制主机和直流保护主机，所述直流控制主机采用双重化配置，所述直流保护主机采用三重化配置，各站内每个极的直流控制主机和直流保护主机相连，各站之间的直流控制主机分别通过主通道和备用通道冗余相连，各站的直流保护主机之间通过直流控制主机间的主通道和备用通道进行通信。
优选，本站内的直流保护主机发送直流保护动作信号至本站内的直流控制主机，本站内的直流控制主机通过冗余的总线将直流保护动作信号发送至对侧站内的直流控制主机，对侧站内的直流控制主机将直流保护动作信号转发至对侧站内的直流保护主机。
优选，在直流保护中，当进行线路纵差保护或金属回线纵差保护时，对侧站内的直流保护主机采集对侧站的直流线路电流值，并发送至对侧站的直流控制主机，对侧站的直流控制主机通过冗余的站间通信通道将直流线路电流值发送至本站内的直流控制主机，本站内的直流控制主机将对侧站的直流线路电流值发送至本站内的直流保护主机。
优选，换流站内每个极的直流控制主机和直流保护主机通过冗余的总线通信方式相连。
本发明的有益效果是：
现有设计中特高压直流控制保护系统共要用16路远动通道，而本发明中，直流保护主机与直流控制主机构建冗余的总线通信方式，各站之间的直流保护主机之间没有专用的独立站间通信通道，直流保护主机动作信号经直流控制主机出口，保护功能所需要用到的对站模拟量信号也经直流控制主机转发，这样在不影响直流系统的功能和性能的情况下，一个特高压直流工程可以减少12路远动通道，大大降低了工程投资。
附图说明
图1是现有设计中特高压直流控制保护系统的结构示意图；
图2是本发明一种特高压直流控制保护系统的结构示意图；
图3是现有设计中远动通信的传输路径；
图4是本发明远动通信的传输路径；
图5是本发明线路纵差保护的动作策略示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
图1所示是现有设计中特高压直流控制保护系统（单极），特高压直流控制保护系统为双极系统，每个极有独立的直流控制主机和直流保护主机，直流控制主机按双重化配置，直流保护主机按三重化配置。双重化的直流控制主机分别处于值班或备用状态，通过切换装置把处于值班状态的主机数据送到对侧站。每套直流保护主机配置主、备两个远动通道。这样，特高压直流双极控制和保护主机共要用16路远动通道，由于特高压直流输送距离长达1000~4000kM，将会导致成本较高，增加了工程建设投资。
如图2所示，是一种特高压直流控制保护系统（单极）的结构示意图，相应的，特高压直流控制保护系统是双极系统，每个极有独立的直流控制主机和直流保护主机，所述直流控制主机采用双重化配置，所述直流保护主机采用三重化配置，各站内每个极的直流控制主机和直流保护主机相连，各站之间的直流控制主机分别通过主通道和备用通道冗余相连，各站的直流保护主机之间通过直流控制主机间的主通道和备用通道进行通信，比如A站和B站的直流保护主机之间若进行通信，则通过A站和B站的直流控制主机间的主通道和备用通道进行通信。直流保护主机采用三重化配置，两站相应的直流保护主机之间没有独立的站间远动通信通道。
如图2所示，直流保护主机与直流控制主机通过冗余的总线通信，即各站内（换流站）每个极的直流控制主机和直流保护主机通过冗余的总线通信方式相连，通信接口可以是光接口，也可以是电接口。取消三套直流保护主机的远动通道，直流保护动作信号经直流控制主机出口，直流保护主机间的通信信号经直流控制主机转发。在直流保护中，只有线路纵差保护和金属回线纵差保护需要用到来自对侧站的模拟量信号，但这两个保护都属于后备保护，这些模拟量信号如果经直流控制主机送到直流保护主机，只会产生毫秒级的延时，毫秒级的后备保护延时对系统功能、性能的影响可以忽略。这样本方案就可以在不影响直流控制保护系统的功能和性能的情况下，只需要建设4路远动通道，节省了建设12路远动通道及其相应设备。
也即，本站内的直流保护主机发送直流保护动作信号至本站内的直流控制主机，本站内的直流控制主机通过冗余的总线将直流保护动作信号发送至对侧站内的直流控制主机，对侧站内的直流控制主机将直流保护动作信号转发至对侧站内的直流保护主机。当进行线路纵差保护或金属回线纵差保护时：对侧站内的直流保护主机采集对侧站的直流线路电流值，并发送至对侧站的直流控制主机，对侧站的直流控制主机通过冗余的站间通信通道将直流线路电流值发送至本站内的直流控制主机，本站内的直流控制主机将对侧站的直流线路电流值发送至本站内的直流保护主机。
以本站直流线路电流IdL为例，两端换流站的直流保护主机分别采集本站的IdL并送往对站。原远动结构下，其传输路径如图3所示。而本发明设计的远动结构下，其传输路径如图4所示。
对应的线路纵差保护的动作策略如图5所示：IdL 为本站直流线路电流，IdL_Fosta为对侧站直流线路电流，开通延时t取3秒，当本站的线路电流与对侧站线路电流差值超过定值且持续达到3秒钟，保护出口。取消直流保护主机站间通信通道，模拟量IdL_Fosta经直流控制主机站间通信通道传送，再送到直流保护主机，相比直流保护主机有独立站间通信的情况，只会增加1~2毫秒的延时，相对于3秒的出口延时，其影响可忽略，现场运行也证明了这一结论。
现有设计中特高压直流控制保护系统共要用16路远动通道，本方案在不影响直流控制保护系统的功能和性能的情况下，只需要建设4路远动通道，节省了建设12路远动通道及其相应设备。直流保护主机与直流控制主机构建冗余的总线通信方式，各站之间的直流保护主机之间没有专用的独立站间通信通道，直流保护主机动作信号经直流控制主机出口，保护功能所需要用到的对站模拟量信号也经直流控制主机转发，这样在不影响直流系统的功能和性能的情况下，一个特高压直流工程可以减少12路远动通道，降低工程投资约200万元。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种特高压直流控制保护系统远动通信方法，其中，特高压直流控制保护系统是双极系统，每个极有独立的直流控制主机和直流保护主机，所述直流控制主机采用双重化配置，所述直流保护主机采用三重化配置，各站内每个极的直流控制主机和直流保护主机相连，各站之间的直流控制主机分别通过主通道和备用通道冗余相连，其特征在于，各站的直流保护主机之间通过直流控制主机间的主通道和备用通道进行通信；
本站内的直流保护主机发送直流保护动作信号至本站内的直流控制主机，本站内的直流控制主机通过冗余的总线将直流保护动作信号发送至对侧站内的直流控制主机，对侧站内的直流控制主机将直流保护动作信号转发至对侧站内的直流保护主机。
2.根据权利要求1所述的一种特高压直流控制保护系统远动通信方法，其特征在于，在直流保护中，当进行线路纵差保护或金属回线纵差保护时，对侧站内的直流保护主机采集对侧站的直流线路电流值，并发送至对侧站的直流控制主机，对侧站的直流控制主机通过冗余的站间通信通道将直流线路电流值发送至本站内的直流控制主机，本站内的直流控制主机将对侧站的直流线路电流值发送至本站内的直流保护主机。
3.根据权利要求1所述的一种特高压直流控制保护系统远动通信方法，其特征在于，换流站内每个极的直流控制主机和直流保护主机通过冗余的总线通信方式相连。
4.根据权利要求3所述的一种特高压直流控制保护系统远动通信方法，其特征在于，各站内每个极的直流控制主机和直流保护主机的通信接口是光接口。
5.根据权利要求3所述的一种特高压直流控制保护系统远动通信方法，其特征在于，各站内每个极的直流控制主机和直流保护主机的通信接口是电接口。
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