CN112003257A - 一种防止直流耗能装置拒动的控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种防止直流耗能装置拒动的控制系统及方法,该系统包括直流耗能装置控制系统及耗能阀子模块控制装置,耗能控制装置采用AB系统冗余配置,与控制保护系统采用交叉冗余连接,防止接收控制保护投入指令错误而拒动;母线电压和支路电流数据采用三取二配置,防止因采样错误导致直流母线电压达到保护值而装置未动作;耗能控制装置与耗能阀子模块控制装置采用交叉冗余连接,从子模块级保证能正确响应投切指令。该系统和方法从控制保护指令的传输、直流母线电压采集、阀控对子模块的控制方面防止耗能装置的拒动,实现对直流耗能装置的防拒动控制,避免直流输电线路的电压升高时耗能支路未动作带来的严重故障,提高直流耗能装置的稳定性及可靠性。

Description

一种防止直流耗能装置拒动的控制系统及方法
技术领域
本发明属于直流输电技术领域,涉及一种海上风电直流送出系统防止直流耗能装置拒动的控制系统和方法。
背景技术
在新能源高压直流输电送出工程中,新能源系统孤岛送出时,当受电端发生故障导致交流电网电压跌落时,有功功率无法全部送出至交流电网,富余有功功率造成直流输电线路的电压升高,危害柔性直流换流阀等设备的安全。此时可以通过直流耗能装置对盈余功率进行泄放,提高系统的故障穿越能力。因此直流耗能装置的可靠动作直接关系着新能源高压直流输电送出设备的运行安全,是至关重要的设备。
为此,本发明提出一种防止直流耗能装置拒动的控制系统及方法,实现对直流耗能装置的防拒动控制,避免直流输电线路的电压升高时耗能支路未动作带来的严重故障,提高设备运行的安全性。
发明内容
为实现上述目的,本发明提供了一种防止直流耗能装置拒动的控制系统及方法,采用如下技术方案实现。
本发明的第一方面提供了一种防止直流耗能装置拒动的控制系统,包括:第一防拒动模块、第二防拒动模块和第三防拒动模块;
所述第一防拒动模块用于防止控制保护装置下发错位指令或指令传输过程中出现错误使得直流耗能装置未动作;
所述第二防拒动模块用于防止耗能阀控装置采样错误使得直流母线电压达到保护值而直流耗能装置未动作;
所述第三防拒动模块用于防止直流耗能装置未正确执行阀控装置发出的投切指令。
进一步的,所述第一防拒动模块包括:
耗能阀控装置与控制保护系统之间通过交叉冗余进行连接,当发生通信故障时进行自切换。
进一步的,还包括:
当耗能阀控装置接收控制保护系统的数据校验不通过持续时间达到T,则进行自切换。
进一步的,所述第二防拒动模块包括:
直流母线电压正负极分别设置三个电压传感器,每个电压传感器对应一个测量单元,将采样数据中三取二发送至耗能阀控装置。
进一步的,所述第三防拒动模块包括:
耗能阀控装置采用交叉冗余通信,在阀控子模块接口板、阀控子模块上行或下行通信故障情况下,由相邻模块的阀控装置传送故障模块信息,且不影响相邻模块原通信链路。
本发明的第二方面提供了一种防止直流耗能装置拒动的控制方法,使用如前所述的防止直流耗能装置拒动的控制系统进行控制,包括:
当控制保护装置下发错位指令或指令传输过程中出现错误使得直流耗能装置未动作时,采用第一防拒动模块进行控制;
当耗能阀控装置采样错误使得直流母线电压达到保护值而直流耗能装置未动作时,采用第二防拒动模块进行控制;
当直流耗能装置未正确执行阀控装置发出的投切指令,采用第三防拒动模块进行控制。
进一步的,所述第一防拒动模块在耗能阀控装置与控制保护系统之间采用交叉冗余进行连接,当发生通信故障时进行自切换。
进一步的,当耗能阀控装置接收控制保护系统的数据校验不通过持续时间达到T,所述第一防拒动模块进行自切换。
进一步的,所述第二防拒动模块在直流母线电压正负极分别设置三个电压传感器,每个电压传感器对应一个测量单元,将采样数据中三取二发送至耗能阀控装置,当直流母线电压出现异常时,耗能阀控装置根据控制保护指令动作。
进一步的,所述第三防拒动模块在耗能阀控装置中采用交叉冗余通信,在阀控子模块接口板、阀控子模块上行或下行通信故障情况下,由相邻模块的阀控装置传送故障模块信息,且不影响相邻模块原通信链路。
综上所述,本发明提供了一种防止直流耗能装置拒动的控制系统及方法,该系统包括直流耗能装置控制系统及耗能阀子模块控制装置,耗能控制装置采用AB系统冗余配置,与控制保护系统采用交叉冗余连接,防止接收控制保护投入指令错误而拒动;母线电压和支路电流数据采用三取二配置,防止因采样错误导致直流母线电压达到保护值而装置未动作;耗能控制装置与耗能阀子模块控制装置采用交叉冗余连接,从子模块级保证能正确响应投切指令。该系统和方法从控制保护指令的传输方面、直流母线电压采集方面、阀控对子模块的控制方面防止耗能装置的拒动,实现对直流耗能装置的防拒动控制,避免直流输电线路的电压升高时耗能支路未动作带来的严重故障,提高直流耗能装置的稳定性及可靠性。
附图说明
图1为本发明应用的典型海上风电柔直送出系统示意图;
图2为本发明实施例中防止直流耗能装置拒动的控制系统框图;
图3为本发明实施例中耗能阀控与控制保护系统连接示意图;
图4为本发明实施例中耗能装置测量及保护系统框图;
图5为本发明实施例中耗能阀子模块控制装置与耗能阀控交叉冗余通讯示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明主要应用于由如附图1所示的典型海上风电柔直送出系统。其中陆上换流站交流侧与大电网连接,负责稳定系统直流电压,并通过直流海缆与海上换流站直流侧连接;海上换流站通过交流海缆与海上风电场连接,为海上风电场提供交流系统电压及频率支撑。
当陆上交流系统出现暂态短路故障时,陆上换流站与交流系统的功率交流中断,陆上换流站失去直流电压控制能力,导致系统电压快速上升,系统过压停机。为避免这一问题,工程中通常会在陆上换流站直流侧配置直流耗能装置,通过故障穿越期间,不断投切耗能电阻维持系统功率平衡,避免直流过电压。
耗能装置拒动的原因分析有以下几个方面:
1、阀控接收控制保护指令通信故障或指令传输错误,未能及时保护;
2、阀控采样错误,直流母线电压达到保护值而装置未动作;
3、耗能阀未正确执行阀控发出的投切指令;
为防止耗能装置发生拒动,考虑从控制保护指令的传输方面、直流母线电压采集方面、阀控对子模块的控制方面增强耗能装置的可靠性。以下围绕上述几个方面进行防止拒动保护的方式说明。
由上分析,本发明的第一方面提供了一种防止直流耗能装置拒动的控制系统,如图2所示,包括:第一防拒动模块、第二防拒动模块和第三防拒动模块;第一防拒动模块用于防止控制保护装置下发错位指令或指令传输过程中出现错误使得直流耗能装置未动作;第二防拒动模块用于防止耗能阀控装置采样错误使得直流母线电压达到保护值而直流耗能装置未动作;第三防拒动模块用于防止直流耗能装置未正确执行阀控装置发出的投切指令。
进一步的,第一防拒动模块包括:耗能阀控与控制保护系统之间通过交叉冗余进行连接,信号连接示意图如附图3所示,耗能阀控值班系统与控制保护值班系统通信故障时进行自切换,保证及时响应控制保护投入指令;耗能阀控值班系统接收控制保护值班系统数据校验不通过持续时间T,进行自切换,防止数据在传输过程中出现畸变造成保护拒动。
进一步的,第二防拒动模块包括:直流母线电压的采集,正负极分别设置三个电压传感器,每个电压传感器对应一个测量装置,采样数据发送到阀控,阀控保护采用三取二,保证母线电压数据准确。如东耗能装置配置的测量及保护系统如附图4所示。正负极各配置3个电压传感器,测量系统共配置3个测量装置,每个测量装置均测量正负极各一个测点电压;保护机箱对输入数据进行滤波,滤除可能出现的短时扰动;测量装置输出的母线电压通过三取二系统确保数据正确性。
如果三套保护中有一套母线电压异常,只要另两套母线电压正常,“三取二”逻辑模块后,仍然能出口母线电压越限,不会引起耗能装置拒保护。
如果三套保护中只有一套母线电压正常,另两套母线电压不使用,即使另两套母线电压达不到保护值,“三取二”逻辑模块后使用正常母线电压,母线电压值达到保护值,仍会引起保护动作,不会造成耗能装置拒保护。
因此,耗能阀控AB套与控制保护值班系统都通信故障时,根据直流母线电压进行动作,防止拒保护。同样的,直流母线电压采样异常时,耗能阀控根据控制保护指令动作,也能防止拒保护。
进一步的,第三防拒动模块包括:耗能阀控装置采用交叉冗余通信,在阀控子模块接口板、阀控子模块上行或下行通信故障情况下,由相邻模块的阀控装置传送故障模块信息,且不影响相邻模块原通信链路。具体的,从子模块级保证子模块能正确响应投切指令,防止耗能阀拒保护,采用以下措施:
采用耗能阀子模块控制装置交叉冗余通讯设计,在阀控子模块接口板、阀控子模块上行或下行通信故障情况下,由相邻模块控制装置传送故障模块信息,且不影响相邻模块原通信链路。连接示意图如附图5所示。
阀控侧设计冗余的两组子模块接口板,通过相互冗余的接口板下发控制指令给子模块。子模块侧设计相邻子模块交叉通信接口,实现相邻子模块之间的信息互传。子模块与阀控主通信链路正常情况下,使用主通信链路接收子模块控制指令。在主通信链路异常情况下,使用相邻子模块的冗余通信链路接收子模块控制指令。通过冗余通信的设计方案,保证阀控下发子模块指令的可靠性,防止由于通信故障导致耗能装置拒保护。
本发明的第二方面提供了一种防止直流耗能装置拒动的控制方法,使用如前所述的防止直流耗能装置拒动的控制系统进行控制,包括:
当控制保护装置下发错位指令或指令传输过程中出现错误使得直流耗能装置未动作时,采用第一防拒动模块进行控制;
当耗能阀控装置采样错误使得直流母线电压达到保护值而直流耗能装置未动作时,采用第二防拒动模块进行控制;
当直流耗能装置未正确执行阀控装置发出的投切指令,采用第三防拒动模块进行控制。
进一步的,所述第一防拒动模块在耗能阀控装置与控制保护系统之间采用交叉冗余进行连接,当发生通信故障时进行自切换。
进一步的,当耗能阀控装置接收控制保护系统的数据校验不通过持续时间达到T,所述第一防拒动模块进行自切换。
进一步的,所述第二防拒动模块在直流母线电压正负极分别设置三个电压传感器,每个电压传感器对应一个测量单元,将采样数据中三取二发送至耗能阀控装置,当直流母线电压出现异常时,耗能阀控装置根据控制保护指令动作。
进一步的,所述第三防拒动模块在耗能阀控装置中采用交叉冗余通信,在阀控子模块接口板、阀控子模块上行或下行通信故障情况下,由相邻模块的阀控装置传送故障模块信息,且不影响相邻模块原通信链路。
采用本发明所述的控制系统和控制方法可以有效防止海上风电直流送出系统故障穿越过程中的直流耗能装置拒动。
综上所述,本发明提供了一种防止直流耗能装置拒动的控制系统及方法,该系统包括直流耗能装置控制系统及耗能阀子模块控制装置,耗能控制装置采用AB系统冗余配置,与控制保护系统采用交叉冗余连接,防止接收控制保护投入指令错误而拒动;母线电压和支路电流数据采用三取二配置,防止因采样错误导致直流母线电压达到保护值而装置未动作;耗能控制装置与耗能阀子模块控制装置采用交叉冗余连接,从子模块级保证能正确响应投切指令。该系统和方法从控制保护指令的传输方面、直流母线电压采集方面、阀控对子模块的控制方面防止耗能装置的拒动,实现对直流耗能装置的防拒动控制,避免直流输电线路的电压升高时耗能支路未动作带来的严重故障,提高直流耗能装置的稳定性及可靠性。
应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种防止直流耗能装置拒动的控制系统,其特征在于,包括:第一防拒动模块、第二防拒动模块和第三防拒动模块;
所述第一防拒动模块用于防止控制保护装置下发错位指令或指令传输过程中出现错误使得直流耗能装置未动作;
所述第二防拒动模块用于防止耗能阀控装置采样错误使得直流母线电压达到保护值而直流耗能装置未动作;
所述第三防拒动模块用于防止直流耗能装置未正确执行阀控装置发出的投切指令。
2.根据权利要求1所述的一种防止直流耗能装置拒动的控制系统,其特征在于,所述第一防拒动模块包括:
耗能阀控装置与控制保护系统之间通过交叉冗余进行连接,当发生通信故障时进行自切换。
3.根据权利要求2所述的一种防止直流耗能装置拒动的控制系统,其特征在于,还包括:
当耗能阀控装置接收控制保护系统的数据校验不通过持续时间达到T,则进行自切换。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种防止直流耗能装置拒动的控制系统,其特征在于,所述第二防拒动模块包括:
直流母线电压正负极分别设置三个电压传感器,每个电压传感器对应一个测量单元,将采样数据中三取二发送至耗能阀控装置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种防止直流耗能装置拒动的控制系统,其特征在于,所述第三防拒动模块包括:
耗能阀控装置采用交叉冗余通信,在阀控子模块接口板、阀控子模块上行或下行通信故障情况下,由相邻模块的阀控装置传送故障模块信息,且不影响相邻模块原通信链路。
6.一种防止直流耗能装置拒动的控制方法,其特征在于,使用如权利要求1-5任一项所述的防止直流耗能装置拒动的控制系统进行控制,包括:
当控制保护装置下发错位指令或指令传输过程中出现错误使得直流耗能装置未动作时,采用第一防拒动模块进行控制;
当耗能阀控装置采样错误使得直流母线电压达到保护值而直流耗能装置未动作时,采用第二防拒动模块进行控制;
当直流耗能装置未正确执行阀控装置发出的投切指令,采用第三防拒动模块进行控制。
7.根据权利要求6所述的一种防止直流耗能装置拒动的控制方法,其特征在于,所述第一防拒动模块在耗能阀控装置与控制保护系统之间采用交叉冗余进行连接,当发生通信故障时进行自切换。
8.根据权利要求7所述的一种防止直流耗能装置拒动的控制方法,其特征在于,当耗能阀控装置接收控制保护系统的数据校验不通过持续时间达到T,所述第一防拒动模块进行自切换。
9.根据权利要求6所述的一种防止直流耗能装置拒动的控制方法,其特征在于,所述第二防拒动模块在直流母线电压正负极分别设置三个电压传感器,每个电压传感器对应一个测量单元,将采样数据中三取二发送至耗能阀控装置,当直流母线电压出现异常时,耗能阀控装置根据控制保护指令动作。
10.根据权利要求6所述的一种防止直流耗能装置拒动的控制方法,其特征在于,所述第三防拒动模块在耗能阀控装置中采用交叉冗余通信,在阀控子模块接口板、阀控子模块上行或下行通信故障情况下,由相邻模块的阀控装置传送故障模块信息,且不影响相邻模块原通信链路。
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