柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别方法及装置，判别方法特征在于：风电场换流站与大电网换流站连接，大电网交流变电站与风电场交流变电站连接，在每个风电场交流变电站就地配置断路器的辅助节点采集装置，在大电网交流变电站中设置状态监测装置，辅助节点采集装置的采集信息上送给状态监测装置，状态监测装置根据接收到的采集信息进行逻辑判断；判别装置特征在于：风电场侧换流站与大电网侧换流站连接，大电网交流变电站与风电场交流变电站连接，在每个风电场交流变电站就地配置断路器的辅助节点采集装置，辅助节点采集装置的信号输出端通过2M通信通道连接状态监测装置的信号输入端。本发明在具有设备简单可靠、环境友好和成本低等有益效果。
【专利说明】柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别方法及装置。属于柔性直流输电设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]海上风电电网消纳是海上风电建设中的一大难题,柔性直流输电基于电压源变流器和脉冲宽度调制技术将直流电压逆变为幅值和相位都可控的交流电压，并可以独立快速控制所传输的有功功率和无功功率，极大地增强了输电的灵活性，成为实现大型风电场与主网之间的稳定联结的最有潜质的电力传输方式。
[0003]由于柔性直流输电系统在换流站控制模式切换、交直流并联运行方式转纯直流运行方式、纯直流运行方式转交直流并联运行方式时，需要判别风电场交流系统是否与交流大电网系统相连接，因此需要找到有一种判断交流系统的通道状态的方法，以判别风电场交流系统是否与交流大电网系统相连接。
[0004]目前，判断交流系统的通道状态主要采用安全稳定控制装置来判断风电场交流系统是否与交流大电网系统相连接，通过采集与风电场系统连接的交流大电网系统的进线电流及电压，通过电压电流值反映交流大系统是否与风电场电源系统有连接，结构示意图如图1所示。这种方法存在如下缺陷:(I)安全稳定控制装置判断的交流通道状态通过电压电流模拟量实现，施工的过程中需要进行停电，如果风电场系统与交流大电网连接的变电站比较多，在施工的过程中涉及大面积停电。(2)安全稳定控制装置的主要功能在电网受到大扰动而出现紧急状态时，执行切机、切负荷等紧急控制措施，使系统恢复到正常运行状态。这种安全稳定控制装置造价昂贵，用于交流线路状态的判别成本较高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一，是为了解决现有采用安全稳定控制装置判断交流系统的通道状态存在工程施工期间需要停电及工程造价成本高的问题，提供一种柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别方法。
[0006]本发明的目的之二，是为了提供一种柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别装置。
[0007]本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案达到:
[0008]柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别方法，其特征在于:
[0009]风电场换流站与大电网换流站连接，大电网交流变电站与风电场交流变电站连接，在每个风电场交流变电站就地配置断路器的辅助节点采集装置，在大电网交流变电站中设置一台状态监测装置，辅助节点采集装置的采集信息上送给所述状态监测装置，状态监测装置根据接收到的采集信息进行逻辑判断；
[0010]设定辅助节点是常开节点，当断路器合闸时节点信号为“1”，断路器分闸时节点信号为“O”，各采集装置采集的节点信号通过光纤传输到状态监测装置，状态监测装置通过任一断路器的辅助节点采集信号判断该断路器的通/断状态并确认断路器的所在位置；
[0011]状态监测装置通过监测全部断路器的辅助节点采集信号，综合判断风电场系统是否为一个孤岛系统，状态监测装置将断路器的状态判断信号输出到换流站的站级控制系统，由换流站站级控制系统进行模式决策。
[0012]本发明的目的之一还可以通过采取如下技术方案达到:
[0013]进一步地，为了提高状态监测装置判断的准确性，采集同一个断路器的三个辅助节点，状态监测装置采集到三个辅助节点之后进行一个“三取二”的逻辑判断，保证在断路器因为某一个辅助接点发生故障的情况下仍能正确的反映断路器的状态，逻辑判断由状态监测装置的逻辑电路结构实现或由内置在状态监测装置的软件实现。
[0014]进一步地，“三取二”的逻辑判断在就地采集装置中实现，通过采集同一个断路器的三对常开辅助节点，当三个辅助节点都是闭合(状态I)表示断路器是合上的状态，三个断路器辅助节点中其中任意两个辅助节点都是闭合(状态I)表示断路器是合上的状态，其他情况都是表示断路器是断开的状态。假如一个断路器的辅助节点损坏，断路器的辅助节点是闭合(状态I)还是断开(状态O)对整个系统的逻辑判断没有影响，因为还有其余两对断路器辅助节点可以实现逻辑判断，防止引起误判。
[0015]进一步地，辅助节点采集装置的采集信息通过2M通信通道上送给所述状态监测
装置
[0016]本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案达到:
[0017]柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别装置，包括大电网侧换流站
10、风电场侧换流站20和大电网交流变电站I和若干个风电场交流变电站，其特征在于:风电场侧换流站与大电网侧换流站连接，大电网交流变电站与风电场交流变电站连接，在每个风电场交流变电站就地配置断路器的辅助节点采集装置，在大电网交流变电站中设置一台状态监测装置，所述辅助节点采集装置的信号输出端通过2M通信通道连接状态监测装置的信号输入端，状态监测装置具有逻辑判断电路结构和若干个I/O端口，每个I/O端口连接一个辅助节点采集装置的信号输出端，状态监测装置的逻辑判断电路结构根据各辅助节点采集装置的采集信号判断断路器的通/断状态，并综合判别柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的状态。
[0018]本发明的目的之二还可以通过采取如下技术方案达到:
[0019]进一步地，所述断路器的辅助节点采集装置具有三个辅助节点，状态监测装置接收到三个辅助节点信号之后进行一个“三取二”的逻辑判断，以保证在断路器因为某一个辅助接点发生故障的情况下仍能正确的反映断路器的状态。
[0020]进一步地，状态监测装置的信号输出端连接换流站站级控制系统，将断路器的状态判断信号输出到换流站的站级控制系统，由换流站站级控制系统进行模式决策。
[0021]本发明具有如下突出的有益效果:
[0022]1、本发明在每个风电场交流变电站就地配置断路器的辅助节点采集装置，在大电网交流变电站中设置一台状态监测装置，辅助节点采集装置的采集信息上送给所述状态监测装置，状态监测装置根据接收到的采集信息进行逻辑判断，因此，在工程实施的过程中接线没有涉及到一次设备，不需要停电施工；具有设备简单可靠、环境友好和成本低等有益效果O
[0023]2、本发明由于采用“三取二”的逻辑判断，可以提高断路器状态的判断可靠性，降低因为辅助节点损坏带来装置的误判的风险；具有操作方便、安全可靠等有益效果。
[0024]3、本发明通过采集断路器的辅助节点反映断路器的状态，由于是弱电采集，不需要通过一次设备的停电就可以进行施工，给施工带来极大的便利，具有配置简单，造价低，可推广性强等有益效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是现有技术安全稳定装置判断交流线路状态示意图。
[0026]图2是现有技术状态监测装置判断交流线路状态示意图。
[0027]图3是本发明的状态监测装置判断交流线路电气连接网络图。
[0028]图4是本发明断路器“三取二”状态判别示意图。
[0029]图5是本发明断路器的状态判别装置工程设计系统方案示意图。
[0030]图6是本发明就地采集装置的电气原理图。
【具体实施方式】
[0031]具体实施例1:
[0032]参照图3-图5，本实施例涉及的柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别装置，包括大电网侧换流站10、风电场侧换流站20和大电网交流变电站I和若干个风电场交流变电站，风电场侧换流站与大电网侧换流站连接，大电网交流变电站与风电场交流变电站连接，在每个风电场交流变电站就地配置断路器的辅助节点采集装置，在大电网交流变电站中设置一台状态监测装置，所述辅助节点采集装置的信号输出端通过2M通信通道连接状态监测装置的信号输入端，状态监测装置具有逻辑判断电路结构和若干个I/O端口，每个I/O端口连接一个辅助节点采集装置的信号输出端，状态监测装置的逻辑判断电路结构根据各辅助节点采集装置的采集信号判断断路器的通/断状态，并综合判别柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的状态。
[0033]本实施例中:
[0034]所述断路器的辅助节点采集装置具有三个辅助节点，状态监测装置接收到三个辅助节点信号之后进行一个“三取二”的逻辑判断，以保证在断路器因为某一个辅助接点发生故障的情况下仍能正确的反映断路器的状态。
[0035]状态监测装置的信号输出端连接换流站站级控制系统，将断路器的状态判断信号输出到换流站的站级控制系统，由换流站站级控制系统进行模式决策。
[0036]大电网侧换流站10、风电场侧换流站20和大电网交流变电站I和若干个风电场交流变电站分别为常规技术的换流站、交流变电站；断路器的辅助节点采集装置由常规技术的电流/电压采集电路构成，状态监测装置由常规技术的电流/电压监测电路构成，状态监测装置具有逻辑判断电路结构和若干个I/O端口。
[0037]就地采集装置采集每条线路的断路器的位置状态，分别为断路器的辅助位置节点
1、2、3，一共三对常开的辅助节点。采集装置采集到状态信号通过2M的光缆传输给状态监测主机，监测主机通过就地采集装置上传的信号获得与岛内相连接的交流线路的状态。以图3为例，交流变电站I的监测主机通过采集交流变电站2、3、4、5、6及换流站I的交流出现的断路器的位置获得岛内交流变电站是否与岛外交流大系统相连接。监测主机的判断出是否与交流大电网相连，然后将信号发给换流站I的站级控制系统，由换流站I对整个柔性直流输电系统的换流站控制模式切换、交直流并联运行转纯直流运行、纯直流运行转交直流并联运行等运行方式进行控制策略的决策。
[0038]本实施例涉及的柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别方法，其特征在于:
[0039]风电场换流站与大电网换流站连接，大电网交流变电站与风电场交流变电站连接，在每个风电场交流变电站就地配置断路器的辅助节点采集装置，在大电网交流变电站中设置一台状态监测装置，将所述辅助节点采集装置的采集信息通过2M通信通道上送给所述状态监测装置，状态监测装置根据接收到的采集信息进行逻辑判断；
[0040]设定辅助节点是常开节点，当断路器合闸时节点信号为“1”，断路器分闸时节点信号为“0”，各采集装置采集的节点信号通过光纤传输到状态监测装置，状态监测装置通过任一断路器的辅助节点采集信号判断该断路器的通/断状态并确认断路器的所在位置；
[0041]状态监测装置通过监测全部断路器的辅助节点采集信号，综合判断风电场系统是否为一个孤岛系统，状态监测装置将断路器的状态判断信号输出到换流站的站级控制系统，由换流站站级控制系统进行模式决策。
[0042]进一步地，为了提高状态监测装置判断的准确性，采集同一个断路器的三个辅助节点，状态监测装置采集到三个辅助节点之后进行一个“三取二”的逻辑判断，保证在断路器因为某一个辅助接点发生故障的情况下仍能正确的反映断路器的状态，逻辑判断由状态监测装置的逻辑电路结构实现或由内置在状态监测装置的软件实现。
[0043]本专利提出的状态监测装采集交流进线断路器的多个辅助节点，克服了现有技术采集断路器单一辅助节点可能因为断路器机构的不可靠引起断路器位置没有正确反映，至使状态监测装置给出误判结果的缺陷。
[0044]进一步地，“三取二”的逻辑判断在就地采集装置中实现，通过采集同一个断路器的三对常开辅助节点，当三个辅助节点都是闭合(状态I)表示断路器是合上的状态，三个断路器辅助节点中其中任意两个辅助节点都是闭合(状态I)表示断路器是合上的状态，其他情况都是表示断路器是断开的状态。假如一个断路器的辅助节点损坏，断路器的辅助节点是闭合(状态I)还是断开(状态O)对整个系统的逻辑判断没有影响，因为还有其余两对断路器辅助节点可以实现逻辑判断，防止引起误判判。
【权利要求】
1.柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别方法，其特征在于: 风电场换流站与大电网换流站连接，大电网交流变电站与风电场交流变电站连接，在每个风电场交流变电站就地配置断路器的辅助节点采集装置，在大电网交流变电站中设置一台状态监测装置，辅助节点采集装置的采集信息上送给所述状态监测装置，状态监测装置根据接收到的采集信息进行逻辑判断； 设定辅助节点是常开节点，当断路器合闸时节点信号为“1”，断路器分闸时节点信号为“O”，各采集装置采集的节点信号通过光纤传输到状态监测装置，状态监测装置通过任一断路器的辅助节点采集信号判断该断路器的通/断状态并确认断路器的所在位置； 状态监测装置通过监测全部断路器的辅助节点采集信号，综合判断风电场系统是否为一个孤岛系统，状态监测装置将断路器的状态判断信号输出到换流站的站级控制系统，由换流站站级控制系统进行模式决策。
2.根据权利要求1所述的柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别方法，其特征在于:为了提高状态监测装置判断的准确性，采集同一个断路器的三个辅助节点，状态监测装置采集到三个辅助节点之后进行一个“三取二”的逻辑判断，保证在断路器因为某一个辅助接点发生故障的情况下仍能正确的反映断路器的状态，逻辑判断由状态监测装置的逻辑电路结构实现或由内置在状态监测装置的软件实现。
3.根据权利要求1所述的柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别方法，其特征在于:“三取二”的逻辑判断在就地采集装置中实现，通过采集同一个断路器的三对常开辅助节点，当三个辅助节点都是闭合(状态I)表示断路器是合上的状态，三个断路器辅助节点中其中任意两个辅助节点都是闭合表示断路器是合上的状态，其他情况都是表示断路器是断开的状态。假如一个断路器的辅助节点损坏，断路器的辅助节点是闭合还是断开对整个系统的逻辑判断没有影响，因为还有其余两对断路器辅助节点可以实现逻辑判断，防止引起误判。
4.根据权利要求1所述的柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别方法，其特征在于:辅助节点采集装置的采集信息通过2M通信通道上送给所述状态监测装置
5.柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别装置，包括大电网侧换流站(10)、风电场侧换流站(20)和大电网交流变电站(I)和若干个风电场交流变电站，其特征在于:风电场侧换流站与大电网侧换流站连接，大电网交流变电站与风电场交流变电站连接，在每个风电场交流变电站就地配置断路器的辅助节点采集装置，在大电网交流变电站中设置一台状态监测装置，所述辅助节点采集装置的信号输出端通过2M通信通道连接状态监测装置的信号输入端，状态监测装置具有逻辑判断电路结构和若干个I/O端口，每个I/O端口连接一个辅助节点采集装置的信号输出端，状态监测装置的逻辑判断电路结构根据各辅助节点采集装置的采集信号判断断路器的通/断状态，并综合判别柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的状态。
6.根据权利要求5所述的柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别装置，其特征在于:所述断路器的辅助节点采集装置具有三个辅助节点，状态监测装置接收到三个辅助节点信号之后进行一个“三取二”的逻辑判断，以保证在断路器因为某一个辅助接点发生故障的情况下仍能正确的反映断路器的状态。
7.根据权利要求5所述的柔性直流输电换流站站级控制系统交流通道的判别装置，其特征在于:状态监测装置的信号输出端连接换流站站级控制系统，将断路器的状态判断信号 输出到换流站的站级控制系统，由换流站站级控制系统进行模式决策。
【文档编号】G01R31/02GK104022531SQ201410279371
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月21日 优先权日:2014年6月21日
【发明者】彭冠炎, 鲁丽娟, 伦振坚, 施世鸿, 刘继权, 蔡田田, 朱海华, 贾红舟, 陈冰 申请人:中国能源建设集团广东省电力设计研究院