专利名称：直流控制系统主控站与非主控站切换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及直流输电控制系统主控站与非主控站的一种切换装置。
背景技术：
直流输电系统已被成熟的应用于远距离、大功率电力输送。其特点是整个功率输 送高度可控且允许两端网络异步运行等等。直流输电系统的中枢是其控制系统，它通过不 间断的对晶闸管触发角的精确控制来完成直流功率输送，此外控制系统还需要控制整个直 流输电过程使其满足各种运行方式的要求，并消除直流输电谐波对交流系统以及周围环境 的影响。直流输电的整流站和逆变站通常位于相隔数百或上千公里两地，在整流站和逆变 站中各自配置有一套冗余的控制系统负责本站换流阀及相关设备的控制功能。由于整个直 流功率输送过程是一个整流逆变相互配合、连贯的过程，这便要求在直流系统运行时，两个 换流站的控制系统需要时刻保持协调动作，按照预订的控制目标共同完成整个直流功率输 送过程。整流站和逆变站(整流站和逆变站可以统称为换流站)的控制系统在协调控制的 过程中，将由一个整流站或逆变站的控制系统承担主控功能，相应的该站称为主控站 ’另一 个站的控制系统承担配合控制功能，相应的该站称为非主控站或称为从控站。凡是涉及两 站协调控制的命令，如系统输送功率、系统运行方式转换等均由且仅由主控站控制系统发 出，此时的非主控站主要负责配合执行主控站发出的控制命令。通过这种主控站与非主控 站的协调控制来保证全直流输电系统控制命令的一致性。主控站和非主控站的选择由直流输电系统的运行操作人员来确定的。运行操作人 员发出选择命令后，控制系统需要通过专用硬件和软件，实现主控站和非主控站的无缝切 换，同时还要保证整个切换过程的安全可靠。主控站和非主控站的切换功能在直流控制系统中的极控系统中实现。一般的直流 输电系统均为双极系统，即正负两极对地，两端换流站的中性点均接地的结构，利用正负两 极导线和两端换流站的正负两极相连，构成直流侧的闭环回路。据此，直流控制系统也是按 极配置的，即一个换流站内配置两个独立的极控系统，分别负责两个极的控制功能，在主控 站与非主控站的切换过程中，两个极控系统还需要相互配合，统一动作。目前，普遍采用的切换方式是非主控站人工发出“进入主控模式”的命令，极控系 统随即便取得主控权，另一站自动退到非主控状态。这种方法的主要缺点是无法防止非主 控站的人为误操作。一旦误发主控命令，两站将自动切换模式。
发明内容本实用新型的目的是提供一种实现直流控制系统主控站和非主控站的无缝可靠 切换装置。本实用新型的技术方案为直流输电控制系统主控站与非主控站的切换装置，互为备用的主控站和非主控站均设有承担换流站主控功能的直流输电控制系统，主控站和非 主控站的直流输电控制系统均设有用于显示本站当前状态和为操作员提供操作界面的人 机交互系统；主控站和非主控站之间设有站间远动通讯系统，站间远动通讯系统包括远动 通讯系统的接口、远动通信适配设备，所述远动通讯系统的接口和远动适配设备由通讯网 络相连接；用于通过互为备用的主控站和非主控站站间通讯通道，实现换流站直流控制系 统之间的控制命令与状态的高速数据传输；直流控制系统设有切换控制软件模块，切换控 制软件模块是根据直流输电全系统当前状态根据控制命令来实现两端换流站的主控站与 非主控无缝可靠切换的模块。其中，人机交互系统包括工作站，服务器和LAN网；LAN网连通工作站与服务器。其中，工作站是操作员监视当前系统状态和下发控制命令的界面。服务器包含实 时数据库，用于保存所有与状态转换相关的数据与记录。工作站、服务器均连接与LAN网 上。下层控制系统主机通过该LAN网与人机交互系统相互通讯。切换控制软件模块位于极 控制主机直流控制系统中中，通过LAN网与上层人机交互系统相互通讯。控制软件包括操 作员指令交互、换流站主控与非主控逻辑运算。主控站和非主控站的切换功能在直流控制系统中的极控系统中实现，利用站间远 动通讯，通过一种完备的软件逻辑来实现主控站与非主控站按照人员指令进行无缝可靠切 换。由当前非主控站操作员发出“请求主控”命令，当前主控站收到该请求主控命令后，由 操作员发出“释放主控”命令，控制系统将原非主控站切换为主控站，同时将原主控站切换 为非主控站。在切换过程中由控制系统自动完成切换命令衔接工作，从而实现主控站与非 主控站按照人工指令进行无缝可靠切换由逻辑运算为核心的软件完成无缝切换，且保证 双极一致以及切换过程控制器输出平稳。通过互为备用的站间通讯通道，实现整流站与逆 变站之间的主控站与非主控站命令与状态的高速数据传输，从而完成两站主控与非主控的 协调切换。站间远动通讯系统，用于通过互为备用的2M站间通讯通道，实现整流站与逆变站 之间的控制命令与状态的高速数据传输。其中，远动系统在换流站1与换流站2中各配置一套，由控制主机远动通讯模块、 通讯适配设备、2M通讯光纤通道组成，完成换流站1与换流站2之间的控制命令与状态的高 速数据传输。其中，切换控制软件位于极控工控机中，包括操作员指令交互、换流站主控与非主 控逻辑运算。操作员指令交互模块接收人机交互界面发出的“请求主控”命令和“释放主控”命 令并将主控站状态或非主控站状态的返回给人机交互界面用于状态显示。换流站主控与非主控逻辑运算接收操作员的控制命令，根据本站当前状态以及远 动系统传送来的对站的当前状态，通过连续的逻辑运算完成主控站与非主控站的切换及状 态保持功能。换流站1主控与非主控逻辑运算与换流站2主控与非主控逻辑运算功能一致， 两者通过远动通讯相互配合完成切换。切换完成后，两站各自保持确定状态，直到下一次切 换命令发出并完成切换。本实用新型的有益效果通过本实用新型实现了两个换流站控制系统的主控与非 主控的无缝可靠切换，使相隔上千公里的两个换流站可以协调一致的实现控制切换。这种
4切换方法充分利用了高速数据通讯通道，可以避免换流站内操作员误操作导致的控制权限 混乱的危险，同时通过严密的软件逻辑来保证切换过程中两端换流站控制器平稳输出。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。
图1本实用新型的实施方式结构图。图2为主控站与非主控站切换控制软件框图。图3为站间远动通讯系统原理与结构示意图。
具体实施方式
本实用新型以两站间高速远动通讯系统为硬件基础，通过严格且完善的软件逻辑 来实现主控站与非主控站按照人员指令进行无缝可靠切换。技术方案包括三个部分的实现，如图1所示。其一，人机交互系统，用于显示本站 当前状态和为操作员提供操作界面。其二，切换控制软件，用于根据全系统当前状态自动根 据操作员控制命令来实现两端换流站主控/非主控无缝可靠切换。其三，站间远动通讯系 统，用于通过互为备用的2M站间通讯通道，实现整流站与逆变站之间的控制命令与状态的 高速数据传输。人机交互系统由工作站、服务器和LAN网组成。工作站是操作员监视当前系统状 态和下发控制命令的界面。服务器包含实时数据库，用于保存所有与状态转换相关的数据 与记录。工作站、服务器均连接与LAN网上。下层控制系统主机通过该LAN网与人机交互 系统相互通讯。切换控制软件位于极控制主机中，通过LAN网与上层人机交互系统相互通讯。控 制软件包括操作员指令交互、换流站主控与非主控逻辑运算。如图2所示。其中操作员指令交互包括指令接收模块、状态显示模块，是控制主机与上层人机 交互界面的接口模块，可靠的接收控制指令并在状态变化后将当前状态上送用于显示。换流站主控与非主控逻辑运算接收操作员的控制命令，根据本站当前状态以及远 动系统传送来的对站的当前状态，通过连续的逻辑运算完成主控站与非主控站的切换及状 态保持功能。换流站1主控与非主控逻辑运算与换流站2主控与非主控逻辑运算功能一致， 两者通过远动通讯相互配合首先用当前非主控站(代号站A)操作员发出的“请求主控”命 令启动本站由非主控切换为主控的第一级切换逻辑，并将请求命令通过远动系统发送给对 站。对站即当前的主控站(代号站B)用操作员发出的“释放主控”命令启动本站由主控切 换为非主控的第一级切换逻辑，满足条件后将释放主控的命令通过远动系统送给站A。站A 收到B站传来的释放主控的命令后，在第一级逻辑自动判断系统状态满足的条件下由第二 级切换逻辑将本站状态由非主控切换为主控站，并同时将该状态送给B站。B站收到A站确 定的主控站状态后，由第二级切换逻辑将本站由主控站切换为非主控站。切换完成后，两站 各自保持确定状态，直到下一次切换命令发出并完成切换。其中，第一级逻辑还包含全站系统状态校验环节，当系统当前状态满足时才能进 入第二级逻辑。即在操作员发出切换命令后，当且仅当主控站/非主控站切换具备系统条 件后方才允许进入第二级切换逻辑。
5[0030]其中，第二级逻辑还包含双极控制系统协调控制环节。由于直流输电系统一般是 双极的，每极有一套控制系统，而主控站/非主控站的切换需要两极统一，故而在第二级逻 辑中对两极的切换逻辑进行一个协调，从而保证两极一致。此外，第二级逻辑还包括切换中 间过程的衔接逻辑，保证在切换过程的4ms时间内控制系统的所有其它控制指令保持平稳一致。站间远动通讯系统共有4个站间通讯的通道，极1和极2均具有各自的远动系统， 在连接到2M接口通讯适配设备以前，它们是相互独立的。每个极都配置两个通道，分别作 为主通道和备用通道。为了保证两个极的远动系统的可靠性，把一个极的主通道和另一个 极的备用通道走同一路光纤。这样当某一路光纤故障时，只有一个极的主通道受到影响。远 动通讯系统结构如图3所示。基于这种高可靠性的远动通讯系统，两端换流站的极控制系 统相互传输主控/非主控站控制命令和当前状态。
权利要求直流输电控制系统主控站与非主控站的切换装置，直流输电控制系统设有互为备用的主控站和非主控站，均承担换流站主控功能，其特征是主控站和非主控站的直流输电控制系统均设有用于显示本站当前状态和为操作员提供操作界面的人机交互系统；主控站和非主控站之间设有站间远动通讯系统，站间远动通讯系统包括远动通讯系统的接口、远动通信适配设备，所述远动通讯系统的接口和远动适配设备由站间通讯网络相连接；用于通过互为备用的主控站和非主控站站间通讯通道，实现换流站直流控制系统之间的控制命令与状态的高速数据传输；直流控制系统设有切换控制软件模块，切换控制软件模块是根据直流输电全系统当前状态根据控制命令来实现两端换流站的主控站与非主控无缝可靠切换的模块。
2.由权利要求1所述的一种直流输电控制系统主控站与非主控站的切换装置，其特征 是人机交互系统包括工作站，服务器和LAN网；LAN网连通工作站与服务器。
3.由权利要求2所述的一种直流输电控制系统主站和非主站的切换装置，其特征是 所述站间通讯网络由互为备用的2M通信光纤组成。
专利摘要直流输电控制系统主控站与非主控站的切换装置，直流输电控制系统设有互为备用的主控站和非主控站，均承担换流站主控功能，主控站和非主控站的直流输电控制系统均设有用于显示本站当前状态和为操作员提供操作界面的人机交互系统；主控站和非主控站之间设有站间远动通讯系统，所述远动通讯系统的接口和远动适配设备由站间通讯网络相连接；用于通过互为备用的主控站和非主控站站间通讯通道，实现换流站直流控制系统之间的控制命令与状态的高速数据传输；直流控制系统设有切换控制软件模块，根据直流输电全系统当前状态根据控制命令来实现两端换流站的主控站与非主控无缝可靠切换的模块。本实用新型使两个换流站控制系统的主控与非主控无缝切换。
文档编号H02J9/06GK201750206SQ201020282079
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月4日 优先权日2010年8月4日
发明者刘海彬, 张楠, 蔡永梁, 邵震霞 申请人:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心;南京南瑞继保电气有限公司