减少特高压直流工程整流侧分接开关动作的方法及系统与流程

1.本发明涉及一种输电系统技术领域，特别是关于一种减少特高压直流工程整流侧分接开关动作的方法及系统。


背景技术：

2.在特高压直流工程中，换流变分接开关是保障设备安全、维持经济运行的重要设备，其主要通过调节换流变压器输出电压，在交流系统电压和直流功率变化时配合触发角度及直流电压的调节，实现稳定的功率传输，保证无功消耗和换流阀运行角度不至于过大。在整流侧，通过分接开关的抽头调节，维持触发角运行于设定区间。逆变侧主要有预测型定关断角控制和定直流电压两种控制策略。在预测型定关断角控制中，分接开关直接控制直流电压。在定直流电压控制中，分接开关与整流侧分接开关的作用类似，即通过分接开关调节维持关断角运行于设定区间。
3.分接开关是特高压直流输电系统换流变设备的固有组件，为国内外直流输电工程标准配置。与大部分常规变压器不同，换流变分接开关为有载调压类型，为满足特高压直流系统运行要求，特高压换流变分接开关设计调压范围大，一般为
‑
5％～+30％，并且档距较小，通常为1％～2％。根据国家电网公司特高压直流输电工程分接开关动作次数的统计结果，单台换流变分接开关每年的平均动作次数约在4000次/年，单个工程每年的分接开关累积动作约20万次。
4.直流系统在实际运行中，直流功率和交流系统变化导致的分接开关调节不可避免，高频率动作对分接开关可靠性要求极高，也不利于分接开关的安全稳定运行。因此开展取消分接开关的控制策略研究十分必要。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的目的是提供一种减少特高压直流工程整流侧分接开关动作的方法及系统，其能大幅度降低整流侧分接开关动作频次，实现简单且无需改变换流站配置，能够提升分接开关运行可靠性。
6.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种减少特高压直流工程整流侧分接开关动作的方法，其包括：选取新的整流侧触发角控制范围；根据所述新的整流侧触发角控制范围的上限，在换流器充电后至解锁前，将整流侧换流变压器分接开关档位设置在预先设定的档位；设定整流侧触发角控制范围的上限切换条件，以减少特高压直流工程整流侧分接开关动作次数。
7.进一步，所述选取新的整流侧触发角控制范围，包括：所述新的整流侧触发角控制范围大于原整流侧触发角控制范围。
8.进一步，所述将整流侧换流变压器分接开关档位设置，需满足以下条件：使换流器解锁后的整流侧触发角接近且不超过新的整流侧触发角控制范围的上限。
9.进一步，所述设定整流侧触发角控制范围的上限切换条件，包括：根据换流站内剩
余可用无功设备的情况，将所述整流侧触发角控制范围的上限设定为原整流侧触发角控制范围的上限值或新的整流侧触发角控制范围的上限值。
10.进一步，当换流站内无剩余可用无功设备时，将所述整流侧触发角控制范围的上限切换至原整流侧触发角控制范围的上限值。
11.进一步，当换流站内有剩余可用无功设备时，将整流侧触发角控制范围上限切换至新的整流侧触发角控制范围的上限值。
12.一种减少特高压直流工程整流侧分接开关动作的系统，其包括：选取模块、档位设定模块和切换条件设定模块；所述选取模块，用于选取新的整流侧触发角控制范围；所述档位设定模块，根据所述新的整流侧触发角控制范围的上限，在换流器充电后至解锁前，将整流侧换流变压器分接开关档位设置在预先设定的档位；所述切换条件设定模块，用于设定整流侧触发角控制范围的上限切换条件，以减少特高压直流工程整流侧分接开关动作次数。
13.进一步，所述档位设定模块中，将整流侧换流变压器分接开关档位设置，需满足：使换流器解锁后的整流侧触发角接近且不超过新的整流侧触发角控制范围的上限。
14.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行如上述方法中的任一方法。
15.一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。
16.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
17.1、本发明通过增大整理侧触发角控制范围，并设置整流侧换流变压器分接开关档位在特定的档位使换流器解锁后的触发角处于触发角控制范围上限附近，能够有效减少由于直流功率升降或整流侧交流系统电压波动引起的整流侧分接开关动作次数，大大降低分接开关故障风险，提升换流站运行可靠性。
18.2、本发明为整流侧触发角控制范围的上限设置合理的切换条件，避免了当换流站无剩余可用无功设备时，由于长时间大角度运行而可能带来的设备危害。
19.3、本发明仅需对直流控制系统软件进行修改，无需增加新的硬件设备或改变现有的硬件设计，不对换流站的其他运行性能造成影响，可应用于在运及在建的特高压直流工程。
附图说明
20.图1是本发明一实施例中减少特高压直流工程整流侧分接开关动作次数的方法流程图；
21.图2是本发明一实施例中原整流侧分接开关控制策略与新整流侧分接开关控制策略的比较图；
22.图3是本发明一实施例中模拟整流侧交流电压由最高稳态值变化至最低稳态值过程中，整流侧主要电气参数仿真曲线；
23.图4是本发明一实施例中的计算设备结构示意图。
具体实施方式
24.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。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
26.本发明公开一种可减少特高压直流工程整流侧分接开关动作的方法及系统，其包括整流侧触发角控制范围的选择；换流器充电后至解锁前，整流侧换流变压器分接开关档位的选择；整流侧触发角控制范围的上限切换条件的选择。本发明能够大幅减少整流侧分接开关动作次数，方法的实施不需要额外增加硬件设备或对现有的硬件设计进行改造，可广泛应用于特高压直流输电领域。
27.在本发明的一个实施例中，如图1所示，提供一种减少特高压直流工程整流侧分接开关动作的方法，其不需要在原有特高压直流工程中增加新的硬件装置，也不需要改变原有特高压直流工程中的任何硬件设计，仅需对直流控制系统的软件进行修改即可实现。在本实施例以该方法应用于终端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。本实施例中，该方法包括以下步骤：
28.步骤1、针对特高压直流工程，选取新的整流侧触发角控制范围；
29.步骤2、根据新的整流侧触发角控制范围的上限，在换流器充电后至解锁前，将整流侧换流变压器分接开关档位设置在预先设定的档位；
30.步骤3、设定整流侧触发角控制范围的上限切换条件，以减少特高压直流工程整流侧分接开关动作次数。
31.上述步骤1中，新的整流侧触发角控制范围大于原整流侧触发角控制范围。
32.如图2所示，原策略是指特高压直流工程中整流侧分接开关在触发角控制中，触发角控制范围的上/下限通常为触发角参考值
±
2.5
°
(为叙述简洁，后文中均称为“原策略”)。即整流侧实际触发角超过触发角控制范围的上/下限后，整流侧分接开关将会自动调节一档。
33.由于原策略中的触发角控制范围不大，当整流侧交流电压在较大范围内变化，或直流输送功率水平发生变化时，实际触发角很容易超过触发角控制范围的上/下限，导致整流侧分接开关频繁动作。
34.新策略的本质特点是在原策略的基础上放大了触发角的控制范围，即将图2中细虚线表示的原整流侧触发角控制范围上/下限分别移动至粗虚线位置(为叙述简洁，后文中均称为“新策略”)。
35.上述步骤2中，换流器充电后至解锁前，整流侧换流变压器分接开关档位的设置应满足以下条件：
36.使换流器解锁后的整流侧触发角尽可能地接近且不超过新的整流侧触发角控制
范围上限。
37.由于从换流器解锁后到直流功率升至额定功率的过程中，整流侧触发角处于不断降低的趋势。为了尽可能的减少整流侧分接开关动作次数，需要充分利用增大的整流侧触发角控制范围。该目标可以通过设置整流侧分接开关档位在特定的位置，使换流器解锁后的整流侧触发角尽可能地接近且不超过新的整流侧触发角控制范围上限而实现。
38.需注意的是，该档位对应实时的整流侧换流母线电压，当上述电压值发生变化时，该档位可能发生改变，但仍应要满足上述条件。
39.上述步骤3中，设定整流侧触发角控制范围的上限切换条件：根据换流站内剩余可用无功设备的情况，将整流侧触发角控制范围的上限设定为原整流侧触发角控制范围的上限值或新的整流侧触发角控制范围的上限值。
40.当换流站内无剩余可用无功设备时，将整流侧触发角控制范围的上限切换至原整流侧触发角控制范围的上限值。
41.当换流站内有剩余可用无功设备时，将整流侧触发角控制范围上限切换至新的整流侧触发角控制范围的上限值。
42.在本实施例中，整流侧触发角上限的提高会导致整流侧实际触发角长时间处于较高的水平，从而增加换流器产生的感性无功功率和交流谐波。为了避免换流站内无剩余可用无功设备时，过剩的感性无功功率无法被消纳和交流谐波无法被滤除，需要针对整流侧触发角控制范围的上限选择合理的切换条件。当换流站内无剩余可用无功设备时，自动将整流侧触发角控制范围上限切换至原上限值；当换流站内有剩余可用无功设备时，自动将整流侧触发角控制范围上限切换至新的上限值。
43.实施例1：
44.以宾金直流工程为例，通过主回路运行特性计算结果对比采用原策略和采用新策略后在功率从最小功率(0.1pu)到额定功率(1.0pu)变化过程中的分接开关总动作次数。如表1、表2所示。
45.表1采用原策略的双极大地运行方式主回路运行特性
[0046][0047]
表2采用新策略的双极大地运行方式主回路运行特性
[0048][0049][0050]
通过表1和表2的对比可以发现，采用新策略后，整流侧触发角的控制范围的增加能够大幅减少由输送功率变化引起的整流侧分接开关的动作次数，而逆变侧的分接开关动作次数不受影响。
[0051]
就特高压直流工程而言，双极大地、单极金属、单极大地方式的主回路运行特性仅在逆变侧发生变化，对整流侧来说是完全一样的，因此分接开关动作次数均会由原来的8档减少为3档。这三种运行方式基本涵盖了特高压直流工程常用的运行方式，其中又以双极大地运行方式的使用最为广泛，因此可认为新策略对特高压直流工程具备有效性和普遍适用性。
[0052]
实施例2：
[0053]
同样以宾金直流工程为例，利用特高压工程rtds仿真试验平台开展了直流控制保护设备的闭环仿真联调试验，使用与宾金直流现场设备型号一致、程序核心功能完全相同、冗余配置及接口进行简化的直流控制保护系统进行rtds仿真验证，验证工程的试验效果。
[0054]
试验条件为双极大地运行，直流线路电阻为成套设计的最小值。解锁前整流侧交流母线电压为530kv，逆变侧交流母线电压为510k。解锁后整流侧交流电压变化范围从最高稳态值550kv变化至最低稳态值500kv。
[0055]
试验结果表明，如图3所示，整流侧交流电压从最高稳态电压变至最低稳态电压，整流侧触发角由25
°
降至5
°
，整流侧分接开关最高动作1档，逆变侧不动作。
[0056]
在本发明的一个实施例中，提供一种减少特高压直流工程整流侧分接开关动作的系统，其包括：选取模块、档位设定模块和切换条件设定模块；
[0057]
选取模块，用于选取新的整流侧触发角控制范围；
[0058]
档位设定模块，根据新的整流侧触发角控制范围的上限，在换流器充电后至解锁前，将整流侧换流变压器分接开关档位设置在预先设定的档位；
[0059]
切换条件设定模块，用于设定整流侧触发角控制范围的上限切换条件，以减少特高压直流工程整流侧分接开关动作次数。
[0060]
上述实施例中，在档位设定模块中，将整流侧换流变压器分接开关档位设置，需满
足：使换流器解锁后的整流侧触发角接近且不超过新的整流侧触发角控制范围的上限。
[0061]
本实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
[0062]
如图4所示，为本发明一实施例中提供的计算设备结构示意图，该计算设备可以是终端，其可以包括：处理器(processor)、通信接口(communications interface)、存储器(memory)、显示屏和输入装置。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。该处理器用于提供计算和控制能力。该存储器包括非易失性存储介质、内存储器，该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现一种方法；该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、管理商网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如下方法：
[0063]
选取新的整流侧触发角控制范围；根据新的整流侧触发角控制范围的上限，在换流器充电后至解锁前，将整流侧换流变压器分接开关档位设置在预先设定的档位；设定整流侧触发角控制范围的上限切换条件，以减少特高压直流工程整流侧分接开关动作次数。
[0064]
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0065]
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算设备的限定，具体的计算设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0066]
在本发明的一个实施例中，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：选取新的整流侧触发角控制范围；根据新的整流侧触发角控制范围的上限，在换流器充电后至解锁前，将整流侧换流变压器分接开关档位设置在预先设定的档位；设定整流侧触发角控制范围的上限切换条件，以减少特高压直流工程整流侧分接开关动作次数。
[0067]
在本发明的一个实施例中，提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令，该计算机指令使计算机执行上述各实施例提供的方法，例如包括：选取新的整流侧触发角控制范围；根据新的整流侧触发角控制范围的上限，在换流器充电后至解锁前，将整流侧换流变压器分接开关档位设置在预先设定的档位；设定整流侧触发角控制范围的上限切换条件，以减少特高压直流工程整流侧分接开关动作次数。
[0068]
上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
[0069]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、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。
[0070]
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。
[0071]
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。
[0072]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。