CN110912171B - 一种并联多端高压直流换流站控制权限切换系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种并联多端高压直流换流站控制权限切换系统及方法，包括：当本端高压直流换流站需要进行控制权限切换时，判断是否满足控制权限切换请求允许条件，控制权限切换请求允许条件至少包括：本端高压直流换流站与其他至少一端高压直流换流站之间的通讯状态正常；若满足控制权限切换请求允许条件，则本端高压直流换流站与其他各端特定的高压直流换流站进行相互通信以实现控制权限切换，特定的高压直流换流站是指与本端高压直流换流站之间通讯状态正常的高压直流换流站。本发明避免了单站检修时其他非检修站控制权限不能申请、切换的情况，提高了非检修站控制权限操作的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种并联多端高压直流换流站控制权限切换系统及方法，属于高压直流输电技术领域。
背景技术
目前，两端高压直流输电技术是直流输电最主流、最成熟的技术，其具有输电容量大、运行稳定性好、系统损耗小等优势，在远距离大容量输电方面具有不可替代的作用。随着两端直流输电线路的增多，运行方式不灵活、输电线路塔基的占地走廊紧张等问题日益凸显，并联多端高压直流输电技术为常规直流输电提供了新的发展方向，并联多端直流输电能够实现的多电源供电、多落点受电，减少输电线路，运行方式更为灵活，投资成本和运行费用低等特点也成为直流输电领域的研究热点。
并联三端高压直流工程根据不同的运行情况需实现换流站对本站设备或者系统特性进行独立控制功能，以及实现对所有换流站联合起来的协同控制功能，这对并联三端高压直流系统所有换流站的站层和系统层、系统层主站和系统层从站的控制权限切换提出了更灵活、更可靠的的要求。现有的三端高压直流工程通常按照设定的规则进行控制权限切换，而在实际工程中，会遇到某一换流站故障或者检修等状况，导致其他换流站的控制权限切换无法可靠完成，控制权限操作灵活性差，影响到整个直流系统的正常运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种并联多端高压直流换流站控制权限切换系统及方法，用于解决现有的多端高压直流换流站控制权限切换不可靠的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种并联多端高压直流换流站控制权限切换系统，包括并联的N端高压直流换流站，N≥3，每端高压直流换流站通过环网通信连接，用于：当本端高压直流换流站需要进行控制权限切换时，判断是否满足控制权限切换请求允许条件，所述控制权限切换请求允许条件至少包括：本端高压直流换流站与其他至少一端高压直流换流站之间的通讯状态正常；若满足控制权限切换请求允许条件，则本端高压直流换流站与其他各端特定的高压直流换流站进行相互通信以实现控制权限切换，特定的高压直流换流站是指与本端高压直流换流站之间通讯状态正常的高压直流换流站。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种并联多端高压直流换流站控制权限切换方法，步骤如下：
当本端高压直流换流站需要进行控制权限切换时，判断是否满足控制权限切换请求允许条件，所述控制权限切换请求允许条件至少包括：本端高压直流换流站与其他至少一端高压直流换流站之间的通讯状态正常；若满足控制权限切换请求允许条件，则本端高压直流换流站与其他各端特定的高压直流换流站进行相互通信以实现控制权限切换，特定的高压直流换流站是指与本端高压直流换流站之间通讯状态正常的高压直流换流站。
本发明的有益效果是：当高压直流换流站需要进行控制权限切换时，需要判断是否满足控制权限切换请求允许条件，仅当满足允许条件时，即至少保证本端高压直流换流站与其他至少一端高压直流换流站之间的通讯状态正常，才进行控制权限切换，避免了高压直流换流站由于检修、故障等因素停止运行时无法进行控制权限切换，进而导致换流站之间的控制权限切换不能可靠完成的问题，提高了控制权限操作的灵活性。
进一步的，为了避免冲突，所述控制权限切换请求允许条件还包括：未接收到其他各端高压直流换流站发送的系统层主站控制权限请求或者站层控制权限请求。
进一步的，为了实现可靠控制，还包括：本端高压直流换流站实时检测与其他各端高压直流换流站之间的通讯状态，当首次检测到本端高压直流换流站与其他任意一端高压直流换流站之间的通讯状态不正常，且本端高压直流换流站不为站层控制状态，则将当前控制状态切换为站层控制状态。
进一步的，为了避免本端换流站故障时会切换为系统主站，还包括：当检测到本端高压直流换流站与其他各端高压直流换流站之间的通讯状态均不正常，则闭锁本端高压直流换流站的系统层主站控制权限请求功能。
进一步的，为了实现控制权限切换，所述本端高压直流换流站与其他各端特定的高压直流换流站进行相互通信以实现控制权限切换的步骤包括：
当本端高压直流换流站为系统层从站控制状态且需要切换为系统层主站控制状态时，则本端高压直流换流站向其他各端特定的高压直流换流站发送系统层主站控制权限请求；当其他各端特定的高压直流换流站接收到系统层主站控制权限请求后，若自身控制状态不是系统层从站控制状态，则将自身控制状态转换为系统层从站控制状态；其他各端特定的高压直流换流站将自身的控制状态信息发送给本端高压直流换流站；本端高压直流换流站接收到其他各端特定的高压直流换流站发送的控制状态信息后，将当前控制状态切换为系统层主站控制状态。
进一步的，为了实现控制权限切换，所述本端高压直流换流站与其他各端特定的高压直流换流站进行相互通信以实现控制权限切换的步骤包括：
当本端高压直流换流站为站层控制状态且需要切换为系统层主站控制状态时，则本端高压直流换流站向其他各端特定的高压直流换流站发送系统层主站控制权限请求；当其他各端特定的高压直流换流站接收到系统层主站控制权限请求后，若自身控制状态不是系统层从站控制状态，则将自身控制状态转换为系统层从站控制状态；其他各端特定的高压直流换流站将自身的控制状态信息发送给本端高压直流换流站；本端高压直流换流站接收到其他各端特定的高压直流换流站发送的控制状态信息后，将当前控制状态切换为系统层主站控制状态。
进一步的，为了实现控制权限切换，所述本端高压直流换流站与其他各端特定的高压直流换流站进行相互通信以实现控制权限切换的步骤包括：
当本端高压直流换流站为系统层主站或从站控制状态且需要切换为站层控制状态时，则本端高压直流换流站向其他各端特定的高压直流换流站发送站层控制权限请求；当其他各端特定的高压直流换流站接收到站层控制权限请求后，若自身控制状态不是站层控制状态，则将自身控制状态转换为站层控制状态；其他各端特定的高压直流换流站将自身的控制状态信息发送给本端高压直流换流站；本端高压直流换流站接收到其他各端特定的高压直流换流站发送的控制状态信息后，将当前控制状态切换为站层控制状态。
附图说明
图1是本发明的并联三端直流输电系统双极拓扑结构；
图2是本发明的三站控制权限切换的网络拓扑图；
图3是本发明的并联多端高压直流换流站控制权限切换方法选择流程图；
图4是本发明的三站系统层控制权限切换逻辑；
图5是本发明的站层和系统层控制权限切换逻辑。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
并联多端高压直流换流站控制权限切换系统实施例：
本实施例提供了一种并联多端高压直流换流站控制权限切换系统，如图1所示，包括三端高压直流换流站，即站A、站B和站C，三端高压直流换流站均为双极拓扑结构，并由直流线路并联连接。三端高压直流换流站均可配置为整流站或逆变站，但任意时刻至少有一个整流站和一个逆变站。其中，如图2所示，每端高压直流换流站均包括运行人员控制系统和直流站控系统，运行人员控制系统和直流站控系统通过站内LAN进行通信，运行人员控制系统下发控制权限请求、释放命令至本直流站控系统。各个直流站控系统通过双环网站间LAN通信实现三站控制权限的切换功能，并将本站当前的控制权限状态上送本站运行人员控制系统用于显示。
通过采用双环网通信，可以保证整个系统的通信可靠性。以站A为例，站A优先通过站A和站B的站间通讯接收站B的信息，若站A和站B的站间通信故障时，则切换为通过站A和站C的站间通信接收站B的信息。同样，站A优先通过站A和站C站的站间通讯接收站C的信息，若站A和站C的站间通信故障时，则切换为通过站A和站B的站间通信接收站C的信息。站B和站C接收对站信息选择原则与站A一致，此处不再赘述。
定义：具有控制权限的换流站为系统层控制主站，不具有控制权限的换流站为系统层控制从站，三站均不具有控制权限则为站层控制。三端高压直流换流站控制权限的状态为：1、一个系统主站控制且另外两个系统从站控制；2、一个系统主站控制、一个系统从站控制、一个站层控制；3、三个换流站均处于站层控制。其中，具有控制权限的换流站能够实现对三站的系统启停、功率分配、三站顺控转换等功能。系统从站或站层不具备对其他换流站的系统启停、功率分配、顺控转换等控制功能。
基于上述并联多端高压直流换流站控制权限切换系统，可以实现一种并联多端高压直流换流站控制权限切换方法，如图3所示，该方法通过区分本站与另外两站站间通讯均故障、与其中一站站间故障以及与另外两站站间通讯均正常三种站间通讯状态，实现不同的控制权限切换功能允许和切换功能。这些功能满足了并联三端直流工程换流站的独立控制模式和联合控制模式的切换，以及单站检修另外两个通讯正常站的控制权限切换功能，提高并联三端高压直流系统控制的灵活性和便利性。具体的，该并联多端高压直流换流站控制权限切换方法包括以下内容：
本端高压直流换流站实时检测与其他各端高压直流换流站之间的通讯状态，若本端(也称本站)与另外两端之间的通讯均故障，则将本端控制权限强制切换为站层控制，并闭锁本端系统层主站控制权限请求功能；若本端与另外两端中的第一端之间的通讯故障，则将本端控制权限强制切换为站层控制，并开放本端与另外两端中的第二端之间的控制权限切换功能；若本端与另外两端之间的通讯均正常，则开放本端与另外两端之间的控制权限切换功能。
其中，判断本端与其他端之间的通讯是否故障的过程为：本站与对站1通讯链路故障，本站与对站2通讯链路正常，且本站收到对站2与对站1的通讯链路故障信号，则判断本站与对站1通讯故障。本站与对站2的通讯故障判别方法类似，此处不再赘述。
由于本端与另外两端中的第二端之间的控制权限切换过程，与本端与另外两端之间的控制权限切换过程完全相同，以本端与另外两端之间的通讯均正常为例，控制权限切换的具体过程如下：
情况1：根据三站系统层控制权限的切换逻辑，如图4所示，当高压直流换流站需要进行控制权限切换时，换流站为系统层从站控制状态的运行人员控制系统具备下发系统层主站控制权限请求的权限，并将该请求通过站间通讯传给另外两个换流站的直流站控系统。换流站为系统层主站控制状态的站控系统接收到对站的系统层主站控制权限请求后，本站的运行人员控制系统具备下发系统层主站控制权限释放命令的权限，本站的直流站控系统接收到控制权限释放命令后，把本站系统层主站控制状态强制置为系统层从站控制状态，并把本站系统层从站控制状态的信息传给另外两个换流站的直流站控系统。原申请主站控制权限请求的换流站接收到另外两个站的系统层从站控制状态的信息后，把本站的系统层从站控制状态强制切换为系统层主站控制状态。
其中，在下发系统层主站控制权限请求时，需要判断是否满足控制权限切换请求允许条件，该控制权限切换请求允许条件为本站为系统层从站控制状态，本站与至少一个其他站的站间通讯状态正常，且未有本站或对站的系统层主站或站层控制权限请求。系统层主站控制权限释放允许条件为本站为系统主站，且收到对站的系统层主站控制权限请求。
另外，系统层主站控制权限切换的有效等待时间为60秒。若超过60秒原系统主站仍未释放控制权限或原系统从站仍未收到对站1和对站2的系统层从站控制状态的信息，则系统层主站控制权限切换的申请无效。
情况2：三站均为站层控制状态，先下发系统层主站控制权限请求的换流站切换为系统层主站控制状态，另外两个换流站则由站层控制状态切换为系统层从站控制状态。
具体的，当某换流站为站层控制状态且需要切换为系统层控制状态时，则本站的运行人员控制系统下发系统层主站控制权限请求，并将该请求通过站间通讯传给另外两个换流站的直流站控系统。另外两个换流站的运行人员控制系统具备下发站层控制权限释放命令的权限，其对应的直流站控系统接收到站层控制权限释放命令后，将自身控制状态由站层控制状态切换为系统层从站控制状态，并将系统层从站控制状态的信息发送给本站。本站接收到其他各端高压直流换流站发送的系统层从站控制状态的信息后，将本换流站的站层控制状态切换为系统层主站控制状态。
其中，同样的，在下发系统层主站控制权限请求时，也需要判断是否满足控制权限切换请求允许条件，此时该控制权限切换请求允许条件为本站为站层控制状态，本站与至少一个其他站的站间通讯状态正常，且未有本站或对站的系统层主站控制权限请求。站层控制权限释放命令的允许条件为本站为站层控制状态，且接收到对站的系统层主站控制权限请求。
情况3：根据三站站层和系统层控制权限的切换逻辑，如图5所示，系统主站和系统从站均具备下发站层控制权限请求的权限。某换流站的运行人员控制系统下发站层控制权限请求时，将该请求传给另外两个换流站的直流站控系统。另外两个换流站的运行人员控制系统具备下发系统层控制权限释放命令的权限，其对应的直流站控系统接收到系统层控制权限释放命令后，将自身控制状态由系统层控制状态(系统层从站控制状态或系统层主站控制状态)切换为站层控制状态，并将该站层控制状态的信息送给本站的直流站控系统。本站接收到另外两站的站层控制状态的信息后，将控制权限状态切换为站层控制状态。
其中，在下发站层控制权限请求时，也需要判断是否满足控制权限切换请求允许条件，此时该控制权限切换请求允许条件为本站为系统层主站或从站，本站与其他至少一个站的站间通讯正常，且未有本站或对站的系统层主站或站层控制权限请求命令。系统层控制权限释放命令的允许条件为本站为系统主站或从站，且收到对站的站层控制权限请求。
另外，系统层控制状态切换为站层控制状态的有效等待时间为60秒。若超过60秒，另外两个换流站仍未释放系统层控制权限，或原请求切换为站层控制的换流站未收到对站1和对站2的站层控制状态信息，则站层控制权限的申请无效。
需要说明的是，上述的并联多端高压直流换流站控制权限切换系统是以三端高压直流换流站为例进行说明的，作为其他的实施方式，也可以是四端、五端等多端高压直流换流站。
并联多端高压直流换流站控制权限切换方法实施例：
本实施例提供了一种并联多端高压直流换流站控制权限切换方法，由于该方法已经在上述的并联多端高压直流换流站控制权限切换系统实施例中进行了详细介绍，此处不再赘述。
本发明的并联多端高压直流换流站控制权限切换系统能够实现三站站层和系统层、系统层主站和系统层从站控制权限的切换功能，通过控制权限的切换，实现对三站换流站独立控制和联合控制。并通过三站站间双环网通信方案，确保任意两站的站间通信均故障时，仍能实现三站控制权限的切换功能，从而提高直输电系统的稳定运行。本发明不仅适用于并联三端高压直流输电系统、混合三端直流输电系统的实际工程应用中，对多端直流输电的控制权限切换也具有指导意义。
Claims (8)
1.一种并联多端高压直流换流站控制权限切换系统，其特征在于，包括并联的N端高压直流换流站，N≥3，每端高压直流换流站通过环网通信连接，用于：当本端高压直流换流站需要进行控制权限切换时，判断是否满足控制权限切换请求允许条件，所述控制权限切换请求允许条件至少包括：本端高压直流换流站实时检测与其他各端高压直流换流站之间的通讯状态，本端高压直流换流站与其他至少一端高压直流换流站之间的通讯状态正常；若满足控制权限切换请求允许条件，则本端高压直流换流站与其他各端特定的高压直流换流站进行相互通信以实现控制权限切换，特定的高压直流换流站是指与本端高压直流换流站之间通讯状态正常的高压直流换流站；当首次检测到本端高压直流换流站与其他任意一端高压直流换流站之间的通讯状态不正常，且本端高压直流换流站不为站层控制状态，则将当前控制状态切换为站层控制状态。
2.根据权利要求1所述的并联多端高压直流换流站控制权限切换系统，其特征在于，所述控制权限切换请求允许条件还包括：未接收到其他各端高压直流换流站发送的系统层主站控制权限请求或者站层控制权限请求。
3.根据权利要求1所述的并联多端高压直流换流站控制权限切换系统，其特征在于，还包括：当检测到本端高压直流换流站与其他各端高压直流换流站之间的通讯状态均不正常，则闭锁本端高压直流换流站的系统层主站控制权限请求功能。
4.根据权利要求1或2所述的并联多端高压直流换流站控制权限切换系统，其特征在于，所述本端高压直流换流站与其他各端特定的高压直流换流站进行相互通信以实现控制权限切换的步骤包括：
当本端高压直流换流站为系统层从站控制状态且需要切换为系统层主站控制状态时，则本端高压直流换流站向其他各端特定的高压直流换流站发送系统层主站控制权限请求；当其他各端特定的高压直流换流站接收到系统层主站控制权限请求后，若自身控制状态不是系统层从站控制状态，则将自身控制状态转换为系统层从站控制状态；其他各端特定的高压直流换流站将自身的控制状态信息发送给本端高压直流换流站；本端高压直流换流站接收到其他各端特定的高压直流换流站发送的控制状态信息后，将当前控制状态切换为系统层主站控制状态。
5.根据权利要求1或2所述的并联多端高压直流换流站控制权限切换系统，其特征在于，所述本端高压直流换流站与其他各端特定的高压直流换流站进行相互通信以实现控制权限切换的步骤包括：
当本端高压直流换流站为站层控制状态且需要切换为系统层主站控制状态时，则本端高压直流换流站向其他各端特定的高压直流换流站发送系统层主站控制权限请求；当其他各端特定的高压直流换流站接收到系统层主站控制权限请求后，若自身控制状态不是系统层从站控制状态，则将自身控制状态转换为系统层从站控制状态；其他各端特定的高压直流换流站将自身的控制状态信息发送给本端高压直流换流站；本端高压直流换流站接收到其他各端特定的高压直流换流站发送的控制状态信息后，将当前控制状态切换为系统层主站控制状态。
6.根据权利要求2所述的并联多端高压直流换流站控制权限切换系统，其特征在于，所述本端高压直流换流站与其他各端特定的高压直流换流站进行相互通信以实现控制权限切换的步骤包括：
当本端高压直流换流站为系统层主站或从站控制状态且需要切换为站层控制状态时，则本端高压直流换流站向其他各端特定的高压直流换流站发送站层控制权限请求；当其他各端特定的高压直流换流站接收到站层控制权限请求后，若自身控制状态不是站层控制状态，则将自身控制状态转换为站层控制状态；其他各端特定的高压直流换流站将自身的控制状态信息发送给本端高压直流换流站；本端高压直流换流站接收到其他各端特定的高压直流换流站发送的控制状态信息后，将当前控制状态切换为站层控制状态。
7.一种并联多端高压直流换流站控制权限切换方法，其特征在于，步骤如下：
当本端高压直流换流站需要进行控制权限切换时，判断是否满足控制权限切换请求允许条件，所述控制权限切换请求允许条件至少包括：本端高压直流换流站实时检测与其他各端高压直流换流站之间的通讯状态，本端高压直流换流站与其他至少一端高压直流换流站之间的通讯状态正常；若满足控制权限切换请求允许条件，则本端高压直流换流站与其他各端特定的高压直流换流站进行相互通信以实现控制权限切换，特定的高压直流换流站是指与本端高压直流换流站之间通讯状态正常的高压直流换流站；当首次检测到本端高压直流换流站与其他任意一端高压直流换流站之间的通讯状态不正常，且本端高压直流换流站不为站层控制状态，则将当前控制状态切换为站层控制状态。
8.根据权利要求7所述的并联多端高压直流换流站控制权限切换方法，其特征在于，所述控制权限切换请求允许条件还包括：未接收到其他各端高压直流换流站发送的系统层主站控制权限请求或者站层控制权限请求。
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