CN112398158A - 混合高压直流输电系统运行指标分布式归集装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合高压直流输电系统运行指标分布式归集装置及方法，该归集装置设置为多个，采用分布式趋同的方式连接，由当前归集装置与其他归集装置中的数据收发单元收发高压直流输电系统换流站运行状态物理数据；并将数据采集单元得到的各种指标运行状态物理数据经数据处理单元处理后，由数据收发单元反馈至区域电网运行控制中心；同时，经数据处理单元处理后的各种指标运行数据分别传输至数据存储单元和人机交互单元，由数据存储单元进行存储，由人机交互单元进行显示。本发明能完成对混合高压直流输电系统运行指标的收集和存储任务，为构建混合高压直流输电系统规划模型提供底层实际运行数据，支撑构建混合高压直流输电系统规划指标体系建设。

Description

混合高压直流输电系统运行指标分布式归集装置及方法
技术领域
本发明涉及一种电力系统运行规划技术领域，特别是关于一种基于5G通讯的 混合高压直流输电系统运行指标分布式归集装置及方法。
背景技术
高压直流输电技术与传统高压交流输电方式相比存在根本变化，在使用相同 的输电线路资源情况下可以增加输送容量。此外，由于直流系统不存在交流系统 的频率概念，因此直流系统具备隔离多个交流系统的技术潜力，尤其适用于汇集 新能源发电系统的输出功率并进行远距离传输，避免出现交流输电系统常见的功 率震荡现象。
高压直流输电系统的技术核心在于交直流变换装置即换流站。实现了大功率 运行场景下交流到直流输电系统的电压变换。变流站通过使用大功率电力电子开 关器件构成了交直流变换单元。根据使用电力电子功率变换器件的种类，高压直 流输电系统的技术路线包括常规高压直流输电系统换流站(晶闸管方案)、常规柔 性高压直流输电系统换流站(GTO/IGBT全桥技术方案)和模块化多电平高压直流 输电系统换流站(MMC模块化技术方案)三种典型技术方案。各种技术路线由于底 层物理器件的技术特性差异使得不同技术路线构成的换流站运行特性具有明显差 异。同时，大功率电力电子技术变换器件造价昂贵，导致高压直流输电系统变流 站的造价十分昂贵，限制了高压直流输电系统的进一步推广应用。
为了充分利用高压直流输电系统的技术优势，在系统经济造价约束下实现全 系统性能的最优化，根据新能源系统送出基地的实际情况，混合多种高压直流输 电变流站技术路线构建多端混合直流输电系统将有效提升高压混合直流输电系统 的技术效用，最大化高压直流输电系统的经济性。
另一方面，高压直流输电系统的技术多样性为高压直流系统的规划尤其是混 合高压直流输电系统的规划方法带来了巨大的技术困难，高压直流输电系统各种 技术类型的运行方式差异和实际运行中开关器件损耗的测量困难使得单纯凭借传 统电力电子理论模型构建的规划模型存在着巨大的应用限制。
为此需要收集多种高压直流输电系统的实际运行数据，为后续构建适用于实 际工程需求的混合高压直流输电系统提供底层物理数据支撑。具有重要的工程价 值和科学研究价值。考虑到高压直流输电系统变流站的物理单体器件众多，需要 采集传输的物理指标众多，对通讯系统的带宽和数据处理能力提出了一定要求。
另一方面，高压直流输电系统，尤其是混合高压直流输电系统物理分布分散， 使得架设通讯专线的经济代价高昂。随着我国建设5G通讯系统的步伐加快，基于 5G高带宽高性能无线通讯系统为解决偏远地区且分布广泛的混合高压直流输电系 统运行指标的采集和传输问题提供了新的技术手段和底层技术支撑。
由此，迫切需要一种可以覆盖现有三种高压直流输电系统换流站技术方案的 混合高压直流输电系统运行指标采集和传输装置。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于5G通讯的混合高压直流输电系 统运行指标分布式归集装置及方法，其能完成对混合高压直流输电系统各个换流 站物理运行指标的采集、计算和传送。
本发明的另一目的是提供一种混合高压直流输电系统运行指标的分布式发送 及收集装置及方法，实现对众多高压直流输电系统换流站运行物理指标的有效传 输与收集。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种混合高压直流输电系统运 行指标分布式归集装置，其包括：数据收发单元、数据存储单元、数据处理单元 和数据采集单元；所述归集装置设置为多个，采用分布式趋同的方式连接，进而 由当前所述归集装置与其他所述归集装置中的所述数据收发单元收发高压直流输 电系统换流站运行状态物理数据；并将所述数据采集单元得到的各种指标运行状 态物理数据经所述数据处理单元处理后，由所述数据收发单元反馈至区域电网运 行控制中心；同时，经所述数据处理单元处理后的各种指标运行数据分别传输至 所述数据存储单元和人机交互单元，由所述数据存储单元进行存储，由所述人机 交互单元进行显示。
进一步，所述数据采集单元用于采集高压直流输电系统换流站运行状态物理 数据，并传输至所述数据处理单元；采集的所述运行状态物理数据包括高压直流 输电系统换流站的交直流接口处电压电流运行状态物理数据，以及换流站内部电 力电子开关器件的电压电流以及温度。
进一步，所述数据采集单元包括传感器、低通滤波器和模数转换芯片；所述 传感器与被测量的高压直流输电系统换流站的交流端口和直流端口连接，用于测 量高压直流输电系统换流站总交流和直流接口处的电压和电流信号，以及站内电 力电子开关器件的电压电流以及温度；所述低通滤波器对所述传感器输出的模拟 信号数据进行滤波处理后，通过所述模数转换芯片转换得到的数字信号。
进一步，所述数据处理单元将获取的运行状态物理数据处理后得到混合高压 直流输电系统运行初级指标；并根据数据收发单元的延迟时间，决策某一个归集 装置作为中枢归集装置，接收其他归集装置发送的运行数据，生成中高级运行指 标，并存储至所述数据存储单元。
进一步，所述数据处理单元包括一片DSP芯片和一片FPGA芯片；所述DSP芯 片和FPGA芯片间由物理连线直接连接，进行信息交互；所述FPGA芯片用于控制 所述数据收发单元和数据采集单元工作，控制所述数据收发单元进行数据实时接 收和发送，控制所述数据采集单元中的模数转换芯片工作；所述FPGA芯片还与所 述数据存储单元连接，用于向所述数据存储单元写入或读取数据。
进一步，所述FPGA芯片通过所述数据收发单元，获取本归集装置与其他归集 装置之间通讯延迟数据；通过计算自身与其他归集装置之间的数据收发延迟，计 算最大延迟时间结果，基于最大延迟最小的选择原则，选定某一归集装置作为中 枢数据归集装置，归集混合高压直流输电系统所有换流站单元的运行数据。
进一步，当某些归集装置失去与中枢装置之间的通讯连接时，该归集装置自 动从其余所有存在着通讯连接的归集装置中选择通讯延迟最小的归集装置连接， 转发自身的运行初级指标数据，由接收该数据的归集装置再转发给中枢数据归集 装置。
进一步，：所述数据收发单元包括5G网络收发接口芯片以及配套的通讯天线， 用于进行数据的收发。
进一步，所述数据存储单元采用由传统磁盘接口和SD卡接口构成的双接口结 构；用于将运行初级指标数据和中高级运行指标同时存储于传统磁盘和SD存储卡。
一种混合高压直流输电系统运行指标分布式归集方法，其包括以下步骤：
用于数据采集的步骤，采集高压直流输电系统换流站运行状态物理数据；
对数据进行计算处理的步骤，将获取的运行状态物理数据处理后得到混合高 压直流输电系统运行初级指标；
决策中枢归集单元的步骤；根据数据收发的延迟时间，决策某一个归集装置 作为中枢归集装置，接收其他归集装置发送的运行数据；
用于数据收发传输的步骤，通过5G数据收发单元与中枢归集装置进行数据发 送；并根据接收到的运行数据，进一步计算全系统的全景运行状态，生成中高级 运行指标，将中高级运行指标进行备份存储；
对指标数据进行存储的步骤，存储初级运行数据指标和中高级运行指标，在 本地存储单元内的硬盘和SD卡进行存储。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明能够实时采集高 压直流输电系统的物理运行指标，并将模拟采集信号转换为数字结果，经过一定 计算后形成高压直流输电系统变流站的运行指标。2、本发明具备对所获数据进行 处理、检测的功能，具体包括除进行数据坐标变换处理，对数字信号进行幅值归 一化计算处理，对数据包进行打包处理，进行信息完整性和正确性校验和修正， 计算高压直流输电系统基本物理指标以及校验接收信息数据完整性等功能。3、本 发明具备对所获取的运行信息通过5G通讯网络及更低性能通讯网络进行本地存储 和网络传送功能。4、本发明对于构建混合高压直流输电系统的规划优化配置模型 具有重要意义，具备为规划模型提供底层物理系统的实际运行数据，从而准确构 建规划模型底层物理单元的运行模型，建立底层数学模型基础，提供量化计算依 据。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意图。
图2是本发明装置与高压直流输电系统换流站信号采集的关系图。
图3是说明本发明装置通讯方式与数据计算方法的实施例附图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施 例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的 实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的 实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
本发明被安装在各个高压直流输电系统换流站，通过设备传感器，采集高压 直流输电系统换流站交流侧和直流侧的实时运行物理数据，包括电流和电压。进 而在本发明装置的模/数转换单元中完成模拟信号的预处理和转换，形成数字测量 结果并传送至数据处理单元。这些初始物理信号进而被计算成为初始的高压直流 输电系统的初级运行指标。上述初级运行指标对构建混合高压直流输电系统指标 体系具有重要的技术价值，基于这些初级运行指标可以构建符合工程实际要求的 精确混合高压直流输电系统量化规划计算模型。下面结合附图和实施例对本发明 进行详细的描述。
如图1、图2所示，本发明提供一种混合高压直流输电系统运行指标分布式归 集装置，其包括数据收发单元、数据存储单元、数据处理单元和数据采集单元。
本发明的归集装置设置为多个，采用分布式趋同的方式连接，进而由当前归 集装置与其他归集装置中的数据收发单元收发高压直流输电系统换流站运行状态 物理数据；并将数据采集单元得到的各种指标运行状态物理数据经数据处理单元 处理后，由数据收发单元反馈至区域电网运行控制中心；同时，经数据处理单元 处理后的各种指标运行数据分别传输至数据存储单元和人机交互单元，由数据存 储单元进行存储，由人机交互单元进行显示。具体为：
数据采集单元用于采集高压直流输电系统换流站运行状态物理数据，并传输 至数据处理单元；采集的运行状态物理数据包括高压直流输电系统换流站的交直 流接口处电压电流运行状态物理数据，以及换流站内部电力电子开关器件的电压 电流以及温度；
数据处理单元将获取的运行状态物理数据处理后得到混合高压直流输电系统 运行初级指标；并根据数据收发单元的延迟时间，决策某一个归集装置作为中枢 归集装置，接收其他归集装置发送的运行数据，生成中高级运行指标，并存储至 数据存储单元；
数据收发单元包括5G网络收发接口芯片以及配套的通讯天线，用于进行数据 的收发。
数据存储单元采用由传统磁盘接口和SD卡接口构成的双接口结构；用于将运 行初级指标数据和中高级运行指标同时存储于传统磁盘和SD存储卡，进而实现将 同一份数据同时存储在硬盘中和SD存储卡中，增强所存储数据的可靠性。
上述实施例中，数据采集单元包括传感器、低通滤波器和模数转换芯片；其 中传感器包括电压传感器、电流传感器和温度传感器；传感器与被测量的高压直 流输电系统换流站的交流端口和直流端口连接，用于测量高压直流输电系统换流 站总交流和直流接口处的电压和电流信号即 Udc，Uac,a，Uac,b，Uac,c，Idc，Iac,a，Iac,b，Iac,c，以及站内电力电子开关器件的 电压电流以及温度。低通滤波器对传感器输出的模拟信号数据进行滤波处理后，通过模数转换芯片转换得到的数字信号。优选的，数模转换芯片可以采用但不限 于AD7864芯片。
上述实施例中，数据处理单元包括一片DSP芯片和一片FPGA芯片。DSP芯片 可以采用但不限于TMS320F28335芯片。FPGA芯片可以采用但不限于Xilinx公司 的Spartan 6系列芯片。DSP芯片和FPGA芯片间由物理连线直接连接，进行信息 交互。
FPGA芯片用于控制数据收发单元和数据采集单元工作，控制数据收发单元进 行数据实时接收和发送，控制数据采集单元中的模数转换芯片工作，例如控制 AD7864对采集信号的模数转换；FPGA芯片还与数据存储单元连接，用于向数据存 储单元写入或读取数据；
具体的，FPGA芯片通过数据收发单元，获取本归集装置与其他归集装置之间 通讯延迟数据；通过计算自身与其他归集装置之间的数据收发延迟，计算最大延 迟时间结果，基于最大延迟最小的选择原则，选定某一归集装置作为中枢数据归 集装置，归集混合高压直流输电系统所有换流站单元的运行数据。当某些归集装 置失去与中枢装置之间的通讯连接时，该归集装置自动从其余所有存在着通讯连 接的归集装置中选择通讯延迟最小的归集装置连接，转发自身的运行初级指标数 据，由接收该数据的归集装置再转发给中枢数据归集装置。
上述实施例中，在数据处理单元中，根据运行状态物理数据可实时计算高压 直流输电系统换流站的运行初级指标，包括交流测有功功率、交流测无功功率、 直流侧有功功率、直流侧电压波动率、交流测电压谐波含量、交流测电流谐波含 量、交流测有功功率损耗及高压直流输电系统功率变换效率等。
上述运行初级指标归类为高压直流输电系统变流站宏观运行初级指标。除此 之外，本发明装置还能采集、计算和归集高压直流输电系统变流站微观初级运行 指标。微观指标是指换流站内部各个电力电子功率开关器件的运行状态指标，包 括各个功率开关器件的器件电压、器件电流、器件有功功率损耗、器件温度等技 术参数。其中功率开关器件的有功功率损耗是根据器件电压和器件电流瞬态数据 经过计算而得。器件电压、器件电流和器件温度是直接测量获得的。
本发明装置在获取上述初级运行指标后，通过5G数据收发模块以分布式通讯 模式将多个归集装置的运行数据进行汇集计算。通过5G数据收发模块首先获取当 前归集装置与各个相邻高压直流输电系统换流站所安装的归集装置之间5G通讯信 息的延迟时间。随后将本归集装置的当前宏观和微观初级运行指标数据和原始物 理指标数据向周边相邻的各个归集装置发送，周边归集装置接收到数据后首先完 成本地存储，随后继续向与自身相邻的各个高压直流输电系统换流站发送数据， 进一步增加运行数据的存储范围。提升全系统对高压直流输电系统运行指标的数 据存储可靠性。与此同时，根据实时获取的相邻高压直流输电系统换流站通讯延 迟，以最大延迟最小的原则通过趋同控制的策略自发选择出归集高压直流输电系 统初级运行指标数据的高压直流输电系统换流站站点。被选择的站点装置成为归 集数据的枢纽站点装置。
位于枢纽站点的归集装置，通过归集各个站点的初级运行数据，经过分析计 算将获得混合高压直流输电系统的全景运行数据，从而计算混合高压直流输电系 统的中高层次抽象运行指标。当枢纽站点归集装置和其他站点的通讯连接中断时， 其他站点的归集装置具备通过其他归集装置进行传递非实时运行数据，从而构建 完成的全系统全景历史运行数据指标。由此实现对通讯中断的耐受能力，确保混 合高压直流输电系统运行数据的完整性和正确性。
本发明的数模转换芯片用于实现对模拟信号的实时采样和模数转换功能。高 压直流输电系统换流站的模拟信号首先通过电压/电流传感器被转换为低压模拟 信号，低压模拟信号随后进入模拟滤波单元滤除高频干扰，最终送至AD7864模数 转换芯片完成模数转换，形成数字结果。
本发明在使用时，在获得高压直流输电系统换流站模拟运行信号的数字转换 结果后，数据处理单元进行进一步计算分析。数据处理单元将采集得到的运行状 态物理数据，即经过模数转换后获得的高压直流输电系统换流站交直流侧的电压 电流信号；电力电子开关管的耐受电压、运行电流和运行温度等经过运算处理得 到混合高压直流输电系统的运行初级指标。同时数据处理单元还通过5G数据收发 模块获取当前归集装置与其他高压直流输电系统换流站的归集装置的通讯延迟数 据。数据号处理单元根据通讯延迟数据以分布式趋同协同的方式决策出最大通讯 延迟最小的换流站归集装置为中枢站点处理装置。由中枢处理站点负责汇集其他 站点的归集装置所发送的运行数据，根据所有换流站的的初级运行数据，经过数 据处理单元的计算分析，得到混合高压直流输电系统的运行全景数据，即中，高 级运行指标。
随后，中枢站点的归集装置将计算结果通过5G数据收发模块发送给其余站点 的归集装置，当中枢站点和其余站点间失去直接通讯连接时，其余电站则尝试与 失去直接连接的通讯站点进行间接通讯，将收到的运行指标计算结果发送至该站 点，最终实现所有历史运行数据的全站点装置全体备份的运行效果，增强全系统 运行数据的存储可靠性与抗灾害能力。
本发明还提供一种混合高压直流输电系统运行指标分布式归集方法，其包括 以下步骤：
用于数据采集的步骤，采集高压直流输电系统换流站运行状态物理数据；
对数据进行计算处理的步骤，将获取的运行状态物理数据处理后得到混合高 压直流输电系统运行初级指标；
决策中枢归集单元的步骤；根据数据收发的延迟时间，决策某一个归集装置 作为中枢归集装置，接收其他归集装置发送的运行数据；
用于数据收发传输的步骤，通过5G数据收发单元与中枢归集装置进行数据发 送；并根据接收到的运行数据，进一步计算全系统的全景运行状态，生成中高级 运行指标，将中高级运行指标进行备份存储；
对指标数据进行存储的步骤，存储初级运行数据指标和中高级运行指标，在 本地存储单元内的硬盘和SD卡进行存储。
实施例1
本发明装置具备采集混合高压直流输电系统换流站物理运行指标并根据物理 运行指标计算得到初级运行指标的功能。具体表现为本发明装置通过装置内部的 传感器，测量换流站交流测和直流侧接口处的电压和电流值和功率因数角 Udc，Uac,a，Uac,b，Uac,c，Idc，Iac,a，Iac,b，Iac,c,
Figure RE-GDA0002859344160000081
根据下述公 式即可计算交流测和直流侧的实时有功功率：
Pdc＝UdcIdc
Figure BDA0002744710350000082
其中，Pdc，Pac分别代表高压直流输电系统换流站直流侧有功功率和交流测有 功功率。例如，当 Udc，Uac，a，Uac，b，Uac，c，Idc，Iac，a，Iac，b，Iac，c，
Figure BDA0002744710350000083
的值分别为：
800kV，500kV，500kV，500kV，100A，50A，51A，52A，0.98，0.98，0.98
Pdc＝800kV×100A＝80MW
Pac＝500kV×50A×0.98+500kV×51A×0.98+500kV×52A×0.98
＝74.97MW
高压直流输电系统换流站运行效率可根据下述公式进行计算：
ηHVDC＝Pdc/Pac
ηHVDC＝74.97/80＝93.7％
由此，本装置将具备根据底层物理指标计算获取高压直流输电系统换流站宏 观初级运行指标。
随后本装置还具备通过传感器感知高压直流输电系统换流站电力电子开关元 器件的电压、电流和温度信号采集和模数转换功能。测量各个电力电子开关器件 的端电压、电流和温度传感器信号，分别记为Usw，Isw，Tsw。开关器件的运行损 耗可以统计为Psw,loss＝UswIsw。
由此，本发明装置可以根据采集得到的换流站基础物理运行信息计算获取初 级运行指标。
实施例2
在本实施例中，说明本发明装置如何分布式自主决策中枢数据归集装置。本 发明装置的5G收发模块具备提供本装置与其他装置间的通讯延迟统计功能。本例 中共有5个发明装置，分别安装与多端混合直流输电系统的各个换流站中。各个 发明装置的数据处理单元通过5G收发模块向其余模块发送测试数据包，以取得通 讯延迟测试结果。在本实施例中，装置1-5与其余装置的通讯延迟测试数据如表1 所示：
表1各个发明装置与其他发明装置间通讯延迟统计表
发送/接收 装置1 装置2 装置3 装置4 装置5
装置1 26ms 47ms 65ms 31ms
装置2 24ms 33ms 29ms 47ms
装置3 45ms 34ms 48ms 38ms
装置4 67ms 28ms 49ms 48ms
装置5 34ms 43ms 36ms 47ms
本发明装置将以最大通讯延迟最小的计算原则来决定中枢数据归集装置。其 中收发延迟取平均进行计算。则各个装置的最大通讯延迟统计结果如表2所示：
表2各个发明装置与其他发明装置间通讯延迟最大延迟统计表
装置1 装置2 装置3 装置4 装置5
最大延迟时间 66ms 45ms 48.5ms 66ms 47ms
上述通讯延迟统计结果显示，装置2的最大通讯延迟时间最小，因此选择装 置2作为中枢装置。如果有2个以上装置具有同样的最大通讯延迟时间最小值， 则继续比较次最大通讯延迟时间，较小的选为中枢装置，如果最终有2台以上装 置的所有通讯延迟时间均相同，则按照编号顺序选择编号较小的作为中枢通讯装 置。
根据通讯延迟统计结果，在本例中装置2作为中枢通讯装置，负责归集其余 装置的运行数据。
实施例3
在本例中，将说明中枢发明装置如何通过归集其余发明装置的运行数据，计 算获取全部混合高压直流输电系统的全景运行信息。本例中，混合高压直流输电 系统的结构如图3所示，装置2作为中枢通讯装置，归集其余4台发明装置的运 行数据。通过获取其余4台发明装置发出的直流电压数据，即Udc,1至Udc,5，装置2 可以实时计算得到混合高压直流输电系统的直流潮流分布。如表3所示：
表3混合高压直流输电系统换流站直流电压及电流
Figure BDA0002744710350000101
由此可以计算换流站1发出有功功率24MW；换流站2发出有功功率31.2MW； 换流站3发出有功功率22.8MW；换流站4发出有功功率19.75MW；换流站5接收 有功功率75MW。直流线路节点1-2输送有功功率24MW，直流线路节点2-3输送有 功功率54.6MW，直流线路4-3输送有功功率19.75MW，直流线路3-5输送有功功 率95MW。至此，中枢归集装置2通过收集各站点运行信息，通过计算分析，获取 了直流系统的全景运行信息。
由此说明中枢发明装置在归集其他装置的运行数据后具备进一步计算系统全 景运行数据的技术潜力。在此基础上归集装置可进一步计算中级和高级运行指标。 其中中级指标包括以有功损耗为代表的经济性中级指标；以线路电压水平为代表 的运行安全性指标和以容量利用率为代表的运行灵活性指标。
有功功率损耗为95MW-75MW＝20MW。占总输送功率的比例超过了10％的一般经 济限值。因此经济性中级指标在数值范围0-1内计算结果为1-20MW/95MW＝0.74。 运行安全性指标由于额定电压幅值为800kV，没有节点越限，计算结果为1。否则 为0。容量利用率指标为1-各个线路容量利用率最大值。假设本例中各条线路的 容量利用率分别为70％,85％,90％,78％和84％,则灵活性指标结果为0.1。综合性高级 运行指标为上述三个指标的算数平均值，在本例中为(1+0.74+0.1)/3＝0.61。
实施例4
在本实施例中，将说明某装置失去与中枢归集装置连接后重新建立通讯链路 的具体过程。本例中，共有5个装置被安装在混合直流输电系统的5个节点处。 节点2被选择为中枢节点，负责收集各个节点装置的运行数据。当节点4失去与 节点2的通讯连接后，节点4的装置将根据装置与其他节点装置的通讯延迟来自 动选择延迟最低的节点装置作为中继装置将节点4装置的运行数据发送至中枢节 点2处。节点4与其余节点装置的通讯延迟时间如下表4所示：
表4节点4与正常节点间的通讯延迟
节点1 节点3 节点5
延迟时间 35ms 75ms 65ms
基于上表结构，节点4装置将选择节点1装置作为通讯中继装置，将本装置 的运行数据间接发送至节点2。从而恢复与中枢归集节点间的通讯能力。
实施例5
在本实施例中，将说明中枢装置向全体装置以分布式趋同方式扩散中高级运 行指标并进行存储的过程。本例的混合高压直流输电系统节点分布情况与图3相 同。中枢节点选择为节点2。当节点2装置通过计算获得了混合高压直流输电系统 的全景运行数据和中、高级运行指标结果。为了节约通讯线路的占用容量，中枢 节点将通过分布式趋同的通讯方式将运行结果传递至全体装置。具体而言，分布 式趋同的方式是中枢节点仅与与其保持高压直流物理线路连接的阶段发送数据。 因此第一步，中枢节点2的装置将运行数据结果发送至节点1和3的两个装置。 之后，在下一运行时刻，节点3将运行结果发送至与其相邻的节点4和节点5。因 此，节点2需要通过2个运行周期完成全系统的运行状态发送至所有装置的任务。 实现全体节点对运行数据的备份存储。增强系统数据的存储可靠性。
综上，本发明的分布式发送与接收方法具备在无中心化主机设定的情况下由 分布式系统自主决策出信息收集与采集路径，增强了数据传输系统的强壮性与鲁 棒性，在部分站点失去通讯能力后，整体的运行指标采集、计算和归集系统仍然 具备正常运行的能力，对部分失去通讯能力的站点自动剔除，重新构建数据传输 拓扑网络结构。此外，为了进一步提升采集数据的可靠性，本发明还具备对运行 物理指标数据的本地存储能力。当恢复通讯时，装置具备补发存储在装置本地的 未发送运行数据的技术能力。同时，考虑到未来混合高压直流输电系统拓扑结构 变化和规模扩张，所建立的混合高压直流输电系统运行指标归集和传输装置能够 自适应拓扑结构的变化与扩张。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算 机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软 件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计 算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、 光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的 流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方 框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的 结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或 其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编 程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程 和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以 特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令 产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/ 或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得 在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从 而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多 个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (10)

1.一种混合高压直流输电系统运行指标分布式归集装置，其特征在于，包括：数据收发单元、数据存储单元、数据处理单元和数据采集单元；
所述归集装置设置为多个，采用分布式趋同的方式连接，进而由当前所述归集装置与其他所述归集装置中的所述数据收发单元收发高压直流输电系统换流站运行状态物理数据；并将所述数据采集单元得到的各种指标运行状态物理数据经所述数据处理单元处理后，由所述数据收发单元反馈至区域电网运行控制中心；同时，经所述数据处理单元处理后的各种指标运行数据分别传输至所述数据存储单元和人机交互单元，由所述数据存储单元进行存储，由所述人机交互单元进行显示。
2.如权利要求1所述分布式归集装置，其特征在于：所述数据采集单元用于采集高压直流输电系统换流站运行状态物理数据，并传输至所述数据处理单元；采集的所述运行状态物理数据包括高压直流输电系统换流站的交直流接口处电压电流运行状态物理数据，以及换流站内部电力电子开关器件的电压电流以及温度。
3.如权利要求2所述分布式归集装置，其特征在于：所述数据采集单元包括传感器、低通滤波器和模数转换芯片；所述传感器与被测量的高压直流输电系统换流站的交流端口和直流端口连接，用于测量高压直流输电系统换流站总交流和直流接口处的电压和电流信号，以及站内电力电子开关器件的电压电流以及温度；所述低通滤波器对所述传感器输出的模拟信号数据进行滤波处理后，通过所述模数转换芯片转换得到的数字信号。
4.如权利要求1所述分布式归集装置，其特征在于：所述数据处理单元将获取的运行状态物理数据处理后得到混合高压直流输电系统运行初级指标；并根据数据收发单元的延迟时间，决策某一个归集装置作为中枢归集装置，接收其他归集装置发送的运行数据，生成中高级运行指标，并存储至所述数据存储单元。
5.如权利要求4所述分布式归集装置，其特征在于：所述数据处理单元包括一片DSP芯片和一片FPGA芯片；所述DSP芯片和FPGA芯片间由物理连线直接连接，进行信息交互；所述FPGA芯片用于控制所述数据收发单元和数据采集单元工作，控制所述数据收发单元进行数据实时接收和发送，控制所述数据采集单元中的模数转换芯片工作；所述FPGA芯片还与所述数据存储单元连接，用于向所述数据存储单元写入或读取数据。
6.如权利要求5所述分布式归集装置，其特征在于：所述FPGA芯片通过所述数据收发单元，获取本归集装置与其他归集装置之间通讯延迟数据；通过计算自身与其他归集装置之间的数据收发延迟，计算最大延迟时间结果，基于最大延迟最小的选择原则，选定某一归集装置作为中枢数据归集装置，归集混合高压直流输电系统所有换流站单元的运行数据。
7.如权利要求6所述分布式归集装置，其特征在于：当某些归集装置失去与中枢装置之间的通讯连接时，该归集装置自动从其余所有存在着通讯连接的归集装置中选择通讯延迟最小的归集装置连接，转发自身的运行初级指标数据，由接收该数据的归集装置再转发给中枢数据归集装置。
8.如权利要求1至7任一项所述分布式归集装置，其特征在于：所述数据收发单元包括5G网络收发接口芯片以及配套的通讯天线，用于进行数据的收发。
9.如权利要求1至7任一项所述分布式归集装置，其特征在于：所述数据存储单元采用由传统磁盘接口和SD卡接口构成的双接口结构；用于将运行初级指标数据和中高级运行指标同时存储于传统磁盘和SD存储卡。
10.一种混合高压直流输电系统运行指标分布式归集方法，其特征在于，包括以下步骤：
用于数据采集的步骤，采集高压直流输电系统换流站运行状态物理数据；
对数据进行计算处理的步骤，将获取的运行状态物理数据处理后得到混合高压直流输电系统运行初级指标；
决策中枢归集单元的步骤；根据数据收发的延迟时间，决策某一个归集装置作为中枢归集装置，接收其他归集装置发送的运行数据；
用于数据收发传输的步骤，通过5G数据收发单元与中枢归集装置进行数据发送；并根据接收到的运行数据，进一步计算全系统的全景运行状态，生成中高级运行指标，将中高级运行指标进行备份存储；
对指标数据进行存储的步骤，存储初级运行数据指标和中高级运行指标，在本地存储单元内的硬盘和SD卡进行存储。
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