专利名称：一种mmc拓扑柔性直流输电试验平台的检验方法
技术领域：
本发明属于电力系统及电力电子领域，具体涉及一种MMC拓扑柔性直流输电试验平台的检验方法。
背景技术：
目前常规的柔性直流输电控制保护系统只具备常规的控制保护功能，控制程序按照顺序控制流程控制换流站的启动和退出。而在实验平台进行实验过程中，会需要换流站运行在特定的状态(如欠压或过压状态)以测试保护功能，因此常规的控制程序的灵活性不够，不能满足实验要求。为验证换流站的保护及冗余切换功能，需要对换流站的软硬件故障进行模拟，而现有的控制保护系统并不具备故障模拟功能，硬件故障的模拟只能通过在换流站上手动操作实现，对故障出现的时机很难准确控制。软件通信故障更加难以实现。MMC拓扑柔性直流输电变换器每个桥臂由大量子模块串联构成，在实验过程中，需要对子模块电容电压进行监视，以验证电容电压平衡效果。现有的柔性直流输电控制保护系统的监测点主要集中在换流站的交流电压电流，直流电压电流以及桥臂电流，并不对子模块内部电压进行监测，因此无法完成对电容电压平衡情况进行验证。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种MMC拓扑柔性直流输电试验平台的检验方法，在完成柔性直流输电的常规控制保护功能的基础上，又能满足各种实验的要求，完成故障模拟，数据监测功能，并提供更多手动控制功能。本发明提供的一种MMC拓扑柔性直流输电试验平台的检验方法，所述试验平台包括MMC阀、控制MMC阀的阀基控制设备和产生故障的上位机；其改进之处在于，所述检验方法是在试验平台投入应用前进行检验，包括如下步骤:(I)设定试验平台启动方式，并启动试验平台，在启动过程中采集试验平台的状态量;(2)上位机设定故障模式，在所述试验平台运行状态中，将故障下发至试验平台；(3)所述阀基控制设备采集故障信息，并传给所述上位机；(4)所述上位机进行故障处理，并判断所述试验平台是否能投入应用。其中，步骤(I)所述设定试验平台启动方式包括手动启动和自动启动；采用手动启动，在启动过程中采集试验平台的状态量的步骤包括:I)试验平台上电，并合功率主闸；2)上位机控制试验平台停在该状态；3)阀基控制设备根据用户设定的，将需要检测的子模块的电压传给上位机并显示；4)上位机控制试验平台的旁路充电电阻，试验平台的换流阀解锁，进入运行状态。
其中，步骤(2)所述故障模式包括子模块故障和通信故障；所述通信故障是指所述子模块与所述阀基控制设备间的通信。其中，上位机设置子模块故障，将故障下发至试验平台是指上位机对任意一个子模块发出强制退出指令，使子模块不再受运行程序的控制。其中，上位机设置通信故障，将故障下发至试验平台是指上位机控制任意一个子模块在投入状态时与阀基控制设备中断通信，不在接收阀基控制设备的指令，不在向阀基控制设备发送回报信息。其中，步骤(3)所述阀基控制设备采集故障信息，并传给所述上位机，包括:当故障为子模块故障时，阀基控制设备采集子模块的电压值，传给上位机；当故障为通信故障时，阀基控制设备将收不到回报信息的状态传给上位机。其中，步骤(4 )所述上位机进行故障处理，并判断所述试验平台是否能投入应用是指根据故障模式和严重程度，采取报警，旁路故障子模块和系统跳闸等措施，并根据结果判断所述试验平台是否能投入应用。与现有技术比，本发明的有益效果为:本专利提出的实验平台控制保护方法提供更多手动控制功能，对换流站状态的控制更加灵活。可将换流站保持在启动或退出过程中的任一状态，方便对系统的测试分析。本专利提出的实验平台控制保护方法能够对换流站的硬件故障进行模拟，并且能够对故障时刻进行设定，便于对换流站硬件故障处理能力和冗余切换功能的验证。本专利提出的实验平台控制保护方法对子模块电压进行监视，便于对子模块电容电压平衡效果进行验证。
图1为本发明提供的MMC拓扑柔性直流输电试验平台结构示意图。图2为本发明提供的检验方法的流程图。
具体实施例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。本实施例提出的检验方法对应的试验平台，其结构示意图如图1所示。包括MMC阀、控制MMC阀的阀基控制设备、产生故障的上位机、变压器、主刀闸和启动电路；变压器的原边通过主刀闸与电网连接，其副边通过启动电路与MMC阀连接，启动电路包括并联的启动电阻和开关；MMC阀为三相六桥臂结构，每个桥臂由串联的N个子模块再与电抗器串联构成。每个桥臂配有一个阀基控制设备，用于监测和控制子模块，6个阀基控制设备均与上位机连接，将上位机的指令下发至子模块。本实施例提出的一种MMC拓扑柔性直流输电试验平台的检验方法，其流程图如图2所示，是在试验平台投入应用前进行检验，具体包括如下步骤:(I)设定试验平台启动方式，并启动试验平台，在启动过程中采集试验平台的状态量;设定试验平台启动方式包括手动启动和自动启动，自动方式下,换流站自动完成启动流程:二次系统上电，合功率主闸，投入保护，旁路充电电阻，阀解锁，进入运行状态；采用手动启动，在启动过程中采集试验平台的状态量的步骤包括:I)试验平台上电，并合功率主闸；2)上位机控制试验平台停在该状态；3)阀基控制设备根据用户设定的，将需要检测的子模块的电压传给上位机并显示；4 )上位机控制试验平台的旁路充电电阻，试验平台的换流阀解锁，进入运行状态。(2)上位机设定故障模式，在所述试验平台运行状态中，将故障下发至试验平台；在运行状态下，手动设置直流电压参考值，直流电压的参考值可以在(Tl.2pu值之间可调。直流电压以预先设定的速度线性变化至直流电压参考值。本实施例进行低电压故障模式包括子模块故障和通信故障；所述通信故障是指所述子模块与所述阀基控制设备间的通信。其中，上位机设置子模块故障，将故障下发至试验平台是指上位机对任意一个子模块发出强制退出指令，使子模块不再受运行程序的控制，始终处于退出状态，即开关管上管关闭，开关管下管开通，模拟子模块无法投入的故障。通过上位机对某个子模块发出强制投入指令，使子模块不再受运行程序控制，始终处于投入状态，即开关管上管开通，开关管下管关断，模拟子模块无法切出的故障。上位机设置通信故障，将故障下发至试验平台是指上位机控制任意一个子模块在投入状态时与阀基控制设备中断通信，不在接收阀基控制设备的指令，不在向阀基控制设备发送回报信息，以模拟投入状态发生通信故障。强制控制单个子模块在切出状态时，与控制保护系统中断通信，不再接收控制保护系统指令，也不再向控制保护系统发送回报信息，以模拟切出状态发生通信故障。(3)所述阀基控制设备采集故障信息，并传给所述上位机；当故障为子模块故障时，阀基控制设备采集子模块的电压值，传给上位机；当故障为通信故障时，阀基控制设备将收不到回报信息的状态传给上位机。(4)所述上位机进行故障处理，并判断所述试验平台是否能投入应用。所述上位机进行故障处理，并判断所述试验平台是否能投入应用是指根据故障模式和严重程度，采取报警，旁路故障子模块和系统跳闸等措施，并根据结果判断所述试验平台是否能投入应用。故障为子模块故障时，一个桥臂的故障子模块的个数未超过该桥臂备用子模块数时，则进行旁路子模块，一个桥臂的故障子模块个数超过该桥臂备用子模块数时，进行系统跳闸并报警，并判断试验平台不能投入应用。故障为通信故障时，若为单个子模块通信故障，则旁路该故障子模块；若为阀基控制器其与上位机通信故障，则进行系统跳闸并报警，并判断试验平台不能投入应用。本发明MMC拓扑柔性直流输电动模实验平台使用小功率模块代替实际工程中的子模块，模拟实际换流站的运行，可用于验证控制保护策略。MMC拓扑柔性直流输电实验平台的控制保护系统既要完成实际工程中的控制保护功能，又要考虑实验中的特殊要求，提供实验中特殊操作(如故障模拟)的界面，并需要对特定电气节点(如子模块电容电压，单个子模块端口电压，子模块电容电流)进行监测显示。最后应当说明的是: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应当理解: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，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种MMC拓扑柔性直流输电试验平台的检验方法，所述试验平台包括MMC阀、控制MMC阀的阀基控制设备和产生故障的上位机；其特征在于，所述检验方法是在试验平台投入应用前进行检验，包括如下步骤: (1)设定试验平台启动方式，并启动试验平台，在启动过程中采集试验平台的状态量； (2)上位机设定故障模式，在所述试验平台运行状态中，将故障下发至试验平台； (3)所述阀基控制设备采集故障信息，并传给所述上位机； (4)所述上位机进行故障处理，并判断所述试验平台是否能投入应用。
2.如权利要求1所述的检验方法，其特征在于，步骤(I)所述设定试验平台启动方式包括手动启动和自动启动； 采用手动启动，在启动过程中采集试验平台的状态量的步骤包括: 1)试验平台上电,并合功率主闸； 2)上位机控制试验平台停在该状态； 3)阀基控制设备根据用户设定的，将需要检测的子模块的电压传给上位机并显示； 4)上位机控制试验平台的旁路充电电阻，试验平台的换流阀解锁，进入运行状态。
3.如权利要求1所述的检验方法，其特征在于，步骤(2)所述故障模式包括子模块故障和通信故障；所述通信故障是指所述子模块与所述阀基控制设备间的通信。
4.如权利要求3所述的检验方法，其特征在于，上位机设置子模块故障，将故障下发至试验平台是指上位机对任意一个子模块发出强制退出指令，使子模块不再受运行程序的控制。
5.如权利要求3所述的检验方法，其特征在于，上位机设置通信故障，将故障下发至试验平台是指上位机控制任意一个子模块在投入状态时与阀基控制设备中断通信，不在接收阀基控制设备的指令，不在向阀基控制设备发送回报信息。
6.如权利要求1所述的检验方法，其特征在于，步骤(3)所述阀基控制设备采集故障信息，并传给所述上位机，包括: 当故障为子模块故障时，阀基控制设备采集子模块的电压值，传给上位机； 当故障为通信故障时，阀基控制设备将收不到回报信息的状态传给上位机。
7.如权利要求1所述的检验方法，其特征在于，步骤(4)所述上位机进行故障处理，并判断所述试验平台是否能投入应用是指根据故障模式和严重程度，采取报警，旁路故障子模块和系统跳闸，并根据结果判断所述试验平台是否能投入应用。
全文摘要
本发明提供一种MMC拓扑柔性直流输电试验平台的检验方法，该试验平台包括MMC阀、控制MMC阀的阀基控制设备和产生故障的上位机；其检验方法是在试验平台投入应用前进行检验，包括如下步骤(1)设定试验平台启动方式，并启动试验平台，在启动过程中采集试验平台的状态量；(2)上位机设定故障模式，在所述试验平台运行状态中，将故障下发至试验平台；(3)所述阀基控制设备采集故障信息，并传给所述上位机；(4)所述上位机进行故障处理，并判断所述试验平台是否能投入应用。本发明提出的实验平台控制保护方法能够对换流站的硬件故障进行模拟，并且能够对故障时刻进行设定，便于对换流站硬件故障处理能力和冗余切换功能的验证。
文档编号G01R35/00GK103197271SQ201310057910
公开日2013年7月10日 申请日期2013年2月25日 优先权日2013年2月25日
发明者汤广福, 杨岳峰, 杨兵建, 谢敏华, 高阳 申请人:国网智能电网研究院, 中电普瑞电力工程有限公司, 辽宁省电力有限公司大连供电公司, 国家电网公司