一种高压STATCOM控保系统及其主备系统的切换方法与流程

本发明涉及一种高压statcom控保系统及其主备系统的切换方法，属于电力电子技术领域。

背景技术

随着新能源的大规模集中或分散式接入电网，电力系统输配电网络结构也随之改变，传统的强交流互联，转换为交流超高压电网为主，三纵三横直流远距离互联。一方面，由于距离因素和电机类负荷量大，需要消耗大量的无功功率；另一方面，电力系统对电能质量特别是无功的要求越来越高。而静止同步补偿器(staticsynchronouscompensator，statcom)具有响应速度快、体积小、功率调节范围宽、不易引起谐振等优点，被认为是目前最先进的无功补偿装置，大容量statcom的使用有利于提高输电能力并增强系统稳定性。

高压statcom对电网的可靠性要求较高，特别是大容量系统，一旦发生故障，容易出现电网波动，引起电力系统的安全问题，导致重大的人身及财产损失，因此需要提高其运行可靠性。电网的可靠性包括一次回路的可靠性和二次回路的可靠性，其中一次回路的可靠性主要是通过更改高可靠元器件来实现的；二次回路的可靠性主要是控制保护系统的可靠性，控制保护系统包含了测量、保护、控制、通信等功能。

因此，提高高压statcom控保系统的可靠性，保证高压statcom的安全稳定运行，成为高压statcom研究中的重要问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高压statcom控保系统及其主备系统的切换方法，用于解决高压statcom控保系统可靠性较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高压statcom控保系统的主备系统的切换方法，包括以下步骤：

步骤1，主动系统和备用系统交互系统自检正常信号；

其中，主动系统检测自身系统中的各个机箱的自检正常信号是否有效，若系统中任一机箱的自检正常信号无效，则判定主动系统的系统自检正常信号无效；否则，判定主动系统的系统自检正常信号有效；备用系统检测自身系统中的各个机箱的自检正常信号是否有效，若系统中任一机箱的自检正常信号无效，则判定备用系统的系统自检正常信号无效；否则，判定备用系统的系统自检正常信号有效；

步骤2，当主动系统的系统自检正常信号无效且备用系统的系统自检正常信号有效时，则进行主动系统和备用系统的切换。

进一步的，所述主动系统和备用系统中各个机箱的自检正常信号是否有效根据该机箱所接收到的其他机箱的通信心跳信号以及自身内部板卡之间的通信情况来确定，若所接收到的其他机箱的通信心跳信号以及自身内部板卡之间的通信均正常，则判定该机箱的自检正常信号有效；否则判定该机箱的自检正常信号无效。

进一步的，步骤2中所述主动系统和备用系统中的各个机箱接收主备信号进行主动系统和备用系统的切换，其中主动系统中的各个机箱接收的主备信号无效，备用系统中的各个机箱接收的主备信号有效。

进一步的，当主动系统的系统自检正常信号无效且备用系统的系统自检正常信号也无效时，执行保护跳闸。

本发明还提供了一种高压statcom控保系统，包括互为冗余的主动系统和备用系统，所述主动系统用于检测自身系统中的各个机箱的自检正常信号是否有效，若任一机箱的自检正常信号无效，则判定系统自检正常信号无效；否则，判定系统自检正常信号有效，并将该系统自检正常信号发送给备用系统；还用于接收所述备用系统的系统自检正常信号，若主动系统的系统自检正常信号无效且备用系统的系统自检正常信号有效时，进行主动系统和备用系统的切换；

所述备用系统用于检测自身系统中的各个机箱的自检正常信号是否有效，若任一机箱的自检正常信号无效，则判定系统自检正常信号无效；否则，判定系统自检正常信号有效，并将该系统自检正常信号发送给主动系统；还用于接收所述主动系统的系统自检正常信号，若主动系统的系统自检正常信号无效且备用系统的系统自检正常信号有效时，进行主动系统和备用系统的切换。

进一步的，所述主动系统和备用系统的各个机箱用于根据该机箱所接收到的其他机箱的通信心跳信号以及自身内部板卡之间的通信情况来确定自身的自检正常信号是否有效，若所接收到的其他机箱的通信心跳信号以及自身内部板卡之间的通信均正常，则判定该机箱的自检正常信号有效；否则判定该机箱的自检正常信号无效。

进一步的，所述主动系统和备用系统的各个机箱还用于接收主备信号进行主动系统和备用系统的切换，其中主动系统中的各个机箱接收的主备信号无效，备用系统中的各个机箱接收的主备信号有效。

进一步的，所述主动系统和备用系统还用于当主动系统的系统自检正常信号无效且备用系统的系统自检正常信号也无效时，执行保护跳闸。

本发明的有益效果是：

本发明的高压statcom控保系统包括一主一备两套系统，当检测到主动系统的系统自检正常信号无效且备用系统的系统自检正常信号有效的情况下，主动系统自动切换到备用系统，备用系统自动切换为主动系统，避免了高压statcom的停运，有效提供了高压statcom控保系统的可靠性。

并且，当主一备两套系统的系统自检正常信号均无效的情况下，进行保护跳闸，避免安全事故的发生。

附图说明

图1是本发明statcom控保系统的冗余硬件架构图；

图2是高压statcom控保系统的一种具体结构示意图；

图3是高压statcom控保系统的主备系统切换逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，本发明的高压statcom控保系统包括互为冗余的a、b两套系统，两套系统通过交互系统自检正常信号以及主备信号来实现主备切换。

图2给出了高压statcom控保系统的一种具体结构，其中a系统包括a系统fck401-100机箱、a系统fck402-100机箱、a系统fck404-100机箱以及ab系统fck403-100机箱；b系统包括b系统fck401-100机箱、b系统fck402-100机箱、b系统fck404-100机箱以及ab系统fck403-100机箱。也就是，a系统和b系统各有一套fck401-100机箱、fck402-100机箱和fck404-100机箱，a系统和b系统共用一套fck403-100机箱。由于两套系统中各个机箱的结构以及功能均属于现有技术，此处不再赘述。

在正常运行情况下，a、b系统中只有一套系统工作，即处于主动状态，另外一套系统处于热备用状态，即备用状态。当主动系统发生故障且备用系统正常时，进行主备系统的切换。在a、b系统冗余切换过程中，所涉及到的信号类型包括：

通信心跳信号：由发送机箱通过高速光纤通信发送给接收机箱，接收机箱通过检测该通信心跳信号以及自身机箱内部板卡之间的通信情况判断机箱的自检正常信号是否有效。

具体的，当fck401-100机箱检测到其接收到的fck404-100的通信心跳信号异常或自身机箱内部板卡之间通信异常情况下，则fck401-100的自检正常信号无效，否则fck401-100的自检正常信号有效；当fck402-100机箱检测到其接收到的fck404-100的通信心跳信号异常或自身机箱内部板卡之间通信异常情况下，则fck402-100的自检正常信号无效，否则fck402-100的自检正常信号有效；当fck404-100机箱检测到其接收到的fck401-100的通信心跳信号异常或接收到的fck402-100的通信心跳信号异常或自身机箱内部板卡之间通信异常情况下，则fck404-100的自检正常信号无效，否则fck404-100的自检正常信号有效。

主备信号：该信号代表当前系统处于主动状态还是备用状态，各个机箱根据接收到的主备信号是否有效来判断是否投入工作。

具体的，fck401-100机箱、fck402-100机箱、fck403-100机箱和fck404-100机箱根据接收到的主备信号是否有效判断是否投入工作，当两套系统的主备信号均有效情况下，判定为主备信号紊乱，控保系统执行保护跳闸。

下面以图2中a系统处于主动状态，b系统处于备用状态为例，对高压statcom控保系统的主备系统切换方式进行介绍，其切换逻辑流程图如图3所示，具体包括以下步骤：

(1)检测主动系统即a系统的系统自检正常信号是否无效，检测备用系统即b系统的系统自检正常信号是否无效，主动系统和备用系统交互系统自检正常信号。

具体的，a系统fck401-100机箱向a系统fck404-100机箱发送自身通信心跳信号，并接收由fck404-100机箱发送过来的其通信心跳信号。a系统fck402-100机箱向a系统fck404-100机箱发送自身通信心跳信号，并接收由fck404-100机箱发送过来的其通信心跳信号。a系统fck404-100机箱分别向a系统fck401-100机箱和a系统fck402-100机箱发送自身通信心跳信号，并接收由a系统fck401-100机箱和a系统fck402-100机箱发过来的其通信心跳信号。a系统的fck401-100机箱、fck402-100机箱和fck404-100机箱根据其接收到的通信心跳信号以及自身机箱内部板卡之间通信情况确定自身自检正常信号是否有效；若机箱接收到的通信心跳信号以及该机箱内部板卡之间通信均正常，则该机箱的自检正常信号有效，否则该机箱的自检正常信号无效。a系统fck401-100机箱和a系统fck402-100机箱将各自的自检正常信号发送给a系统fck404-100机箱。

另外，a、b系统共用的fck403-100机箱也需要检测自身的自检信号，并将该自检信号发送给a系统fck404-100机箱，当该自检信号以及a系统的所有自检正常信号均有效时，才能判定a系统的系统自检正常信号有效。也就是a系统fck404-100机箱对自身的自检正常信号以及a系统fck401-100机箱、a系统fck402-100机箱的自检正常信号以及a、b系统共用的fck403-100机箱的自检信号进行判断，若自检信号或者其中任意一个自检正常信号无效，则判定主动系统即a系统的系统自检正常信号无效。

b系统的fck401-100机箱、fck402-100机箱和fck404-100机箱采用与a系统同样的方式确定各自的自检正常信号的有效情况，并根据各个机箱的自检正常信号以及a、b系统共用的fck403-100机箱的自检信号判定备用系统即b系统的系统自检正常信号是否有效，此处不再赘述。

(2)当主动系统的系统自检正常信号无效且备用系统的系统自检正常信号有效时，则进行主动系统和备用系统的切换。

具体的，a系统fck404-100机箱将自身系统的系统自检正常信号发送给b系统，并接收b系统fck404-100机箱发送过来的系统自检正常信号；相应的，b系统fck404-100机箱将自身系统的系统自检正常信号发送给a系统，并接收a系统fck404-100机箱发送过来的系统自检正常信号。若a系统的系统自检正常信号无效，且b系统的系统自检正常信号有效，则a系统的主备信号由主动信号有效变为主动信号无效，b系统的主备信号由主动信号无效变为主动信号有效。a系统fck404-100机箱将本系统的主备信号发送给a系统的fck401-100机箱和fck402-100机箱，a系统的fck402-100机箱将接收到的本系统的主备信号转发给a、b系统共用的fck403-100机箱；相应的，b系统fck404-100机箱将本系统的主备信号发送给b系统的fck401-100机箱和fck402-100机箱，b系统的fck402-100机箱将接收到的本系统的主备信号转发给a、b系统共用的fck403-100机箱。

具体的，在主动系统和备用系统切换过程中，a系统的fck401-100机箱、fck402-100机箱和fck404-100机箱由主动状态切换为备用状态，b系统的fck401-100机箱、fck402-100机箱和fck404-100机箱由备用状态切换为主动状态。主动系统和备用系统切换执行后，a系统切换为备用系统，b系统切换为主动系统。

另外，当主动系统即a系统检测到自身系统的系统自检正常信号无效且备用系统的系统自检正常信号也无效时，则执行保护跳闸。