CN107765111B - 一种高压直流输电阀控系统olt试验模式的设计方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压直流输电阀控系统OLT试验模式的设计方法及系统，其中的阀控系统包括依次连接的控制保护系统、通信与控制机箱以及若干个相互独立的换流阀触发监测机箱，所述控制保护系统的调制光信号和线路开路试验OLT模式设置投切信号通过光纤传输；所述换流阀触发监测机箱并行设置；阀控系统包括换流阀运行模式切换设计模块和换流阀故障监测时间参数动态设计模块，该方法包括设计换流阀运行模式切换和设计换流阀故障监测时间参数动态。通过本发明提供的技术方案，可以在不影响阀控系统原有的换流阀触发保护和单级测试等功能的基础上实现针对上述试验工况的特殊运行模式设置，避免该工况下出现对换流阀运行状态的误判，提高站系统调试试验效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压直流输电系统试验模式设计领域，具体涉及一种高压直流输电阀控系统OLT试验模式的设计方法及系统。
背景技术
线路开路试验(Open Line Tests，OLT)，又称空载加压试验，是特高压直流输电工程换流站建设中极为重要的一项站系统调试试验。试验主要涉及直流极控制部分、直流站控制部分、阀控系统(VBE)、换流变压器、换流阀、直流滤波器、直流线路及运行人员控制系统等部分。其主要试验目的包括：检验极控制功能中直流电压控制能否正确工作；检验阀基电子设备与换流阀触发配合功能是否正确；检验解锁后换流阀的电压耐受能力是否满足要求；检验直流滤波器等直流场设备以及直流线路的绝缘水平和耐压能力是否满足要求。
在高压直流输电系统的生产运行中，OLT试验已成为系统故障或检修后，特别是直流线路故障导致极闭锁后，检验直流设备和直流线路绝缘水平，及直流控制系统是否正常的重要手段之一。
某特高压直流输电工程换流站进行技术升级改造后进行站系统OLT试验项目时试验降压过程中，阀控系统双系统上报多级晶闸管级故障并发出跳闸请求信号。经过试验结果分析，初步判断故障原因为此次OLT试验中不同技术路线的换流阀、输电线路等一次回路在试验中存在不稳定运行工况，引起了VBE对换流阀运行状态的误判。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种高压直流输电阀控系统OLT试验模式的设计方法及系统，通过该方法可以在不影响阀控系统原有的换流阀触发保护和单级测试等功能的基础上实现针对上述试验工况的特殊运行模式设置，避免该工况下出现对换流阀运行状态的误判，提高站系统调试试验效率。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种高压直流输电阀控系统OLT试验模式的设计方法，其改进之处在于，所述方法包括：通过设计换流阀运行模式切换和设计换流阀故障监测时间参数动态，达到在使换流阀处于不稳定试验工况下可避免阀控系统对换流阀运行工况的误检功能的目的。
进一步的，所述换流阀运行模式切换是指在阀控系统中根据当前换流阀运行状态进行换流阀不同模式切换；
非试验状态下，阀控系统处于正常运行模式，其运行特点是根据控制保护系统下发的触发脉冲命令实时触发换流阀并设置正常的换流阀晶闸管级故障检测时间阈值；在超过时间阈值的时间内如果晶闸管级无任何回报信号，则判断晶闸管级故障；在正常运行模式下，时间阈值值设定为2s；
进入线路开路试验OLT模式前，通过控制保护系统下发对应的模式设置信号，阀控系统收到模式设置信号后通过HDLC通信协议实现模式切换命令的传输，并通过软件重置故障检测阈值来使阀控系统自动转入线路开路试验OLT试验模式；所述OLT试验模式下一次侧电压不稳定状态通常持续在数秒钟以上，为避免阀控系统对换流阀的误检测，该模式下晶闸管故障检测时间阈值设定为10s或10s以上。
进一步的，所述换流阀故障监测时间参数动态设计采用在主循环中增加模式判断和定时刷新重载参数设置值的实现晶闸管级故障检测阈值的实时重置功能；
晶闸管级故障检测阈值的重置功能启动受运行模式判断子模块的控制；运行模式判断子程序实现对控制保护下发的模式设置命令的识别；当收到线路开路试验OLT模式设置命令后则启动晶闸管级故障检测阈值重置功能，反之则关闭晶闸管级故障检测阈值重置功能；
且在线路开路试验OLT模式设置信号光纤损坏或设备重启的情况下，阀控系统默认关闭晶闸管级故障检测阈值重置功能，阀控系统按正常运行工况下的晶闸管级故障检测阈值加载参数值。
进一步的，所述方法采用10kHz/1MHz调制的光信号分别代表OLT试验模式投入和退出命令；由所述通信与控制机箱接收线路开路试验OLT试验模式投切信号后完成一传多的信号电气复制后，通过光纤并行发送给若干个相互独立换流阀触发监测机箱完成模式切换。
本发明还提供一种高压直流输电阀控系统OLT试验模式的试验系统，所述阀控系统包括依次连接的控制保护系统、通信与控制机箱以及若干个相互独立的换流阀触发监测机箱，所述控制保护系统的调制光信号和线路开路试验OLT模式设置投切信号通过光纤传输；所述换流阀触发监测机箱并行设置；其改进之处在于，所述系统通过阀控系统的换流阀运行模式切换设计模块和换流阀故障监测时间参数动态设计模块设计阀控系统OLT试验模式。
进一步的，所述换流阀运行模式切换设计模块用于对换流阀运行模式进行切换，在阀控系统中换流阀运行模式切换设计模块根据当前换流阀运行状态进行换流阀不同模式切换。
进一步的，非试验状态下，阀控系统处于正常运行模式，其运行特点是根据控制保护系统下发的触发脉冲命令实时触发换流阀并设置正常的换流阀晶闸管级故障检测时间阈值；在超过时间阈值的时间内如果晶闸管级无任何回报信号，则判断晶闸管级故障；在正常运行模式下，时间阈值设定为2s；
进入线路开路试验OLT模式前，通过控制保护系统下发对应的模式设置信号，阀控系统收到模式设置信号后通过HDLC通信协议实现模式切换命令的传输，并通过软件重置故障检测阈值来使阀控系统自动转入线路开路试验OLT试验模式；所述OLT试验模式下一次侧电压不稳定状态通常持续在数秒钟以上，为避免阀控系统对换流阀的误检测，该模式下晶闸管故障检测时间阈值设定为10s以上。
进一步的，所述换流阀故障监测时间参数动态设计模块用于对换流阀故障监测时间参数动态进行设计，所述换流阀故障监测时间参数动态设计模块包括用于对阀控系统试验模式进行判断的模式判断子模块和定时刷新重载参数设置值子模块；
在阀控系统主循环中应用模式判断子模块和定时刷新重载参数设置值子模块实现晶闸管级故障检测阈值重置功能。
进一步的，在换流阀故障监测时间参数动态设计时，晶闸管级故障检测阈值的重置功能启动受模式判断子程序的控制；模式判断子模块实现对控制保护下发的模式设置命令的识别；当收到OLT模式设置命令后则启动晶闸管级故障检测阈值的重置，反之则关闭晶闸管级故障检测阈值重置功能；
在OLT模式设置信号光纤损坏或设备重启的情况下，阀控系统默认关闭晶闸管级故障检测阈值重置功能；阀控系统按正常运行工况下的闸管级故障检测阈值加载参数值。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：
本发明针对特高压直流输电工程OLT试验中的特定的不稳定运行工况提出一种新型的高压直流输电阀控系统OLT试验模式设计方法。通过该方法可以在不影响阀控系统原有的换流阀触发保护和单级测试等功能的基础上实现针对上述试验工况的特殊运行模式设置，避免该工况下对换流阀运行状态的误判。该设计方法已经在A5000型换流阀阀控系统设计中得到应用，其方法的可用性和可靠性在现场OLT试验中得到验证。通过本发明设计方法设计的阀控系统OLT试验模式可以有效提高特高压直流工程换流站建设中站系统调试OLT试验项目的执行效率。
附图说明
图1是本发明提供的具体实施一的高压直流输电阀控系统OLT试验模式的设计方法的流程框图；
图2是本发明提供的具体实施二的OLT模式投切信号硬件设计示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
本发明涉及到的发明内容包括如下两部分内容：阀控系统OLT试验模式软件设计方法和阀控系统OLT试验模式硬件设计方法。
阀控系统OLT试验模式软件设计方法部分是根据试验中在阀控设备侧对换流阀上晶闸管级回报信号进行录波综合分析、结合该工况下的一次设备运行状态特殊性设计而提出的不同于正常运行工况和单级测试工况的换流阀监视保护策略。从正常工况下换流阀晶闸管级回报脉冲和OLT试验工况下换流阀晶闸管级回报脉冲的对比分析可知，在OLT试验工况下晶闸管回报信号由于一次侧设备不稳定状态引起晶闸管级暂时回报消失，导致VBE对换流阀做出晶闸管级运行状态的故障误判。
实施例一
如图1所示，为高压直流输电阀控系统OLT试验模式的设计方法的流程框图，本发明针对以上试验工况，提出在阀控系统软件中增加OLT试验模式的软件设计策略，达到在换流阀处于该不稳定试验工况下避免阀控系统对换流阀运行工况的误检功能。本发明设计的阀控系统OLT试验模式软件设计包括两部分内容：运行模式切换和换流阀故障监测时间参数动态设置。
运行模式切换是指应在阀控系统软件中根据当前换流阀运行状态进行不同模式切换。非试验状态下，阀控系统处于正常运行模式，其主要运行特点是根据控制保护系统下发的触发脉冲命令实时触发换流阀并按换流阀设计参数值设置正常的换流阀晶闸管级故障检测时间阈值。进入OLT模式前，通过控制保护系统下发对应的模式设置信号，阀控系统收到该信号后自动转入OLT试验模式。该试验运行模式特点是在实现正常运行模式功能基础上完成对换流阀晶闸管级故障检测阈值的重新设置。本发明在运行模式切换功能实现部分采用将阀控系统功能分级分类模块化设计的设计思路，将不同运行模式下具备通用性的功能，如板卡自检等功能软件模块化设计，并在软件中设计完全独立的实现不同运行模式的主程序。根据以上设计思路可以完成不同运行模式下阀控系统运行状态的快速可靠切换。
本发明软件设计方面的另一创新点是换流阀故障监测时间参数动态设置。OLT试验模式与正常运行工作模式下阀控系统最大区别在于换流阀晶闸管级故障检测阈值的不同。本发明采用在软件主循环中增加模式判断和定时刷新重载参数设置值的方法实现晶闸管级故障检测阈值的实时重置功能。晶闸管级故障检测阈值的重置功能启动受模式判断子程序的控制。模式判断子程序块实现对控制保护下发的模式设置命令的识别。当收到OLT模式设置命令后则启动晶闸管级故障检测阈值的重置，反之则关闭该功能。为保证换流阀正常运行的可靠性，在OLT模式设置信号光纤损坏或设备重启的情况下，软件默认关闭晶闸管级故障检测阈值重置功能。阀控系统按正常运行工况下的闸管级故障检测阈值加载参数值。
本发明在阀控系统OLT试验模式设计中另一创新点是采用光纤传输调制光信号传输OLT试验模式设置命令。OLT模式投切信号硬件设计示意图如图1所示，阀控系统一般由多个相互独立的换流阀触发监测机箱和与控制保护接口直接进行信号交互的通信与控制机箱组成，而控制保护系统下发的OLT模式设置信号单个系统只有一个。本发明设计中采用10kHz/1MHz调制的光信号分别代表OLT试验模式投入和退出命令。由通信与控制机箱接收OLT试验模式投切信号后完成一转多的信号电气复制后通过光纤并行发送给多个相互独立换流阀触发与保护控制机箱完成模式切换。光纤传输OLT模式投切命令的方式可以减少不必要的电磁干扰。
实施例二
如图2所示，为本发明提供的具体实施例二的高压直流输电阀控系统OLT试验模式的试验系统的示意图，阀控系统包括依次连接的控制保护系统、通信与控制机箱以及若干个相互独立的换流阀触发监测机箱，所述控制保护系统的调制光信号和线路开路试验OLT模式设置投切信号通过光纤传输；所述换流阀触发监测机箱并行设置；所述系统通过阀控系统的换流阀运行模式切换设计模块和换流阀故障监测时间参数动态设计模块设计阀控系统OLT试验模式。
换流阀运行模式切换设计模块用于对换流阀运行模式进行切换，在阀控系统中换流阀运行模式切换设计模块根据当前换流阀运行状态进行换流阀不同模式切换。
所述换流阀故障监测时间参数动态设计模块用于对换流阀故障监测时间参数动态进行设计，所述换流阀故障监测时间参数动态设计模块包括用于对阀控系统试验模式进行判断的模式判断子模块和定时刷新重载参数设置值子模块；
在阀控系统主循环中应用模式判断子模块和定时刷新重载参数设置值子模块实现晶闸管级故障检测阈值重置功能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高压直流输电阀控系统OLT试验模式的设计方法，其特征在于，所述方法包括：通过设计换流阀运行模式切换和换流阀故障监测时间参数动态设计，达到在使换流阀处于不稳定试验工况下可避免阀控系统对换流阀运行工况的误检功能的目的；
所述换流阀运行模式切换是指在阀控系统中根据当前换流阀运行状态进行换流阀不同模式切换；
非试验状态下，阀控系统处于正常运行模式，其运行特点是根据控制保护系统下发的触发脉冲命令实时触发换流阀并设置正常的换流阀晶闸管级故障检测时间阈值；在超过时间阈值的时间内如果晶闸管级无任何回报信号，则判断晶闸管级故障；在正常运行模式下，时间阈值值设定为2s；
进入线路开路试验OLT模式前，通过控制保护系统下发对应的模式设置信号，阀控系统收到模式设置信号后通过HDLC通信协议实现模式切换命令的传输，并通过软件重置故障检测阈值来使阀控系统自动转入线路开路试验OLT试验模式；所述OLT试验模式下一次侧电压不稳定状态通常持续在数秒钟以上，为避免阀控系统对换流阀的误检测，该模式下晶闸管故障检测时间阈值设定为10s或10s以上。
2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述换流阀故障监测时间参数动态设计采用在主循环中增加模式判断和定时刷新重载参数设置值的实现晶闸管级故障检测阈值的实时重置功能；
晶闸管级故障检测阈值的重置功能启动受运行模式判断子模块的控制；运行模式判断子程序实现对控制保护下发的模式设置命令的识别；当收到线路开路试验OLT模式设置命令后则启动晶闸管级故障检测阈值重置功能，反之则关闭晶闸管级故障检测阈值重置功能；
且在线路开路试验OLT模式设置信号光纤损坏或设备重启的情况下，阀控系统默认关闭晶闸管级故障检测阈值重置功能，阀控系统按正常运行工况下的晶闸管级故障检测阈值加载参数值。
3.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述方法采用10kHz/1MHz调制的光信号分别代表OLT试验模式投入和退出命令；由通信与控制机箱接收线路开路试验OLT试验模式投切信号后完成一传多的信号电气复制后，通过光纤并行发送给若干个相互独立换流阀触发监测机箱完成模式切换。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的高压直流输电阀控系统OLT试验模式的试验系统，所述阀控系统包括依次连接的控制保护系统、通信与控制机箱以及若干个相互独立的换流阀触发监测机箱，所述控制保护系统的调制光信号和线路开路试验OLT模式设置投切信号通过 光纤传输；所述换流阀触发监测机箱并行设置；其特征在于，所述系统通过阀控系统的换流阀运行模式切换设计模块和换流阀故障监测时间参数动态设计模块设计阀控系统OLT试验模式。
5.如权利要求4所述的试验系统，其特征在于，所述换流阀运行模式切换设计模块用于对换流阀运行模式进行切换，在阀控系统中换流阀运行模式切换设计模块根据当前换流阀运行状态进行换流阀不同模式切换。
6.如权利要求5所述的试验系统，其特征在于，非试验状态下，阀控系统处于正常运行模式，其运行特点是根据控制保护系统下发的触发脉冲命令实时触发换流阀并设置正常的换流阀晶闸管级故障检测时间阈值；在超过时间阈值的时间内如果晶闸管级无任何回报信号，则判断晶闸管级故障；在正常运行模式下，时间阈值设定为2s；
进入线路开路试验OLT模式前，通过控制保护系统下发对应的模式设置信号，阀控系统收到模式设置信号后通过HDLC通信协议实现模式切换命令的传输，并通过软件重置故障检测阈值来使阀控系统自动转入线路开路试验OLT试验模式；所述OLT试验模式下一次侧电压不稳定状态通常持续在数秒钟以上，为避免阀控系统对换流阀的误检测，该模式下晶闸管故障检测时间阈值设定为10s以上。
7.如权利要求4所述的试验系统，其特征在于，所述换流阀故障监测时间参数动态设计模块用于对换流阀故障监测时间参数动态进行设计，所述换流阀故障监测时间参数动态设计模块包括用于对阀控系统试验模式进行判断的模式判断子模块和定时刷新重载参数设置值子模块；
在阀控系统主循环中应用模式判断子模块和定时刷新重载参数设置值子模块实现晶闸管级故障检测阈值重置功能。
8.如权利要求7所述的试验系统，其特征在于，在换流阀故障监测时间参数动态设计时，晶闸管级故障检测阈值的重置功能启动受模式判断子程序的控制；模式判断子模块实现对控制保护下发的模式设置命令的识别；当收到OLT模式设置命令后则启动晶闸管级故障检测阈值的重置，反之则关闭晶闸管级故障检测阈值重置功能；
在OLT模式设置信号光纤损坏或设备重启的情况下，阀控系统默认关闭晶闸管级故障检测阈值重置功能；阀控系统按正常运行工况下的闸管级故障检测阈值加载参数值。
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