一种直流输电系统功率指令偏差监测装置和偏差监测方法与流程

本发明涉及一种直流输电系统功率指令偏差监测装置和偏差监测方法。

背景技术：

高压直流输电具有远距离、大容量、低损耗的优点，是实现我国能源优化配置的有效途径，能够取得良好的社会经济综合效益。随着直流输电工程建设的快速发展，形成的交直流并联运行系统加强了电网结构，但当直流输电系统发生换流器故障闭锁、极故障闭锁时，有可能会导致故障前所设定的直流功率指令与故障后直流输电系统实际输送的功率不一致。而当直流故障消除后重新投入运行时，若没有及时调整直流功率指令，将会使得直流输电系统的输送功率发生骤变，从而对电网的稳定运行造成较大影响。

目前，换流站运行人员通过人工查看直流输电系统的功率指令与实际输送功率值，若发现不一致则及时调整功率指令，以确保其与输送功率实际值相同。但因换流站运行人员监盘工作繁重，且人工核对功率指令与功率实际值间的差值相对比较被动，容易遗漏且发现问题不够及时，故存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种直流输电系统功率指令偏差监测装置和偏差监测方法，当直流系统的功率指令与功率实际值的差值大于所设定的误差允许值时，能够及时准确的发出提醒，避免人工操作带来的失误。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种直流输电系统功率指令偏差监测装置，包括检测单元和数据处理单元，其中：

检测单元：检测直流输电系统的功率指令、直流电流、直流电压，直流极的控制方式、运行状态，识别主控换流站；

数据处理单元：结合直流极的控制方式、运行状态和主控换流站状态选择目标极，计算直流输电系统目标极的功率指令与功率实际值间的差值，比较差值与误差允许值，根据计算结果触发或复位相应的报警事件。

优选，还包括通信单元，所述通信单元实时监测报警事件信号的状态，当报警事件信号的状态变位后推送相应的信息至监控系统。

优选，误差允许值根据直流电流、直流电压测量时允许的最大误差来设定。

优选，所述主控换流站为整流换流站或逆变换流站。

优选，当直流极的运行状态为双极运行，且直流极的控制方式为两极均为双极功率控制时，则选取主控换流站的控制极所属的直流极为目标极；

当直流极的运行状态为双极运行，且直流极的控制方式为一极为双极功率控制同时另一极为单极功率控制时，则选取主控换流站的控制极所属的直流极为目标极；

当直流极的运行状态为双极运行，直流极的控制方式为两极均为单极功率控制时，则选取主控换流站的直流极为各自的目标极；

当直流极的运行状态为单极运行时，则选取主控换流站的运行极为目标极。

一种直流输电系统功率指令偏差监测方法，包括如下步骤：

步骤1、检测直流输电系统的功率指令、直流电流、直流电压，直流极的控制方式、运行状态，识别主控换流站；

步骤2、结合直流极的控制方式、运行状态和主控换流站状态选择目标极，计算直流输电系统目标极的功率指令与功率实际值间的差值，比较差值与误差允许值，根据计算结果触发或复位相应的报警事件。

优选，步骤2中，具体步骤如下：

s201、计算直流输电系统所有极的功率指令与功率实际值间的差值，且比较差值与误差允许值；

s202、结合直流极的控制方式、运行状态和主控换流站状态选择目标极；

s203、当目标极的功率指令与功率实际值间的差值大于误差允许值，则触发相应的报警事件。

或者，步骤2中，具体步骤如下：

s211、结合直流极的控制方式、运行状态和主控换流站状态选择目标极；

s212、计算目标极的功率指令与功率实际值间的差值，且比较差值与误差允许值；

s213、当目标极的功率指令与功率实际值间的差值大于误差允许值，则触发相应的报警事件。

优选，所述主控换流站为整流换流站或逆变换流站；

当直流极的运行状态为双极运行，且直流极的控制方式为两极均为双极功率控制时，则选取主控换流站的控制极所属的直流极为目标极；

当直流极的运行状态为双极运行，且直流极的控制方式为一极为双极功率控制同时另一极为单极功率控制时，则选取主控换流站的控制极所属的直流极为目标极；

当直流极的运行状态为双极运行，直流极的控制方式为两极均为单极功率控制时，则选取主控换流站的直流极为各自的目标极；

当直流极的运行状态为单极运行时，则选取主控换流站的运行极为目标极。

本发明的有益效果是：通过实时计算直流输电系统的功率指令与功率实际值间的差值，判断出差值是否超出了测量允许的误差值，结合直流极的控制方式、运行状态和主控换流站，综合处理后自动产生相应的报警事件。运行人员则根据报警提示调整功率指令来消除偏差，提高了直流输电系统输送功率的稳定性，有效抑制了直流输送功率的波动对电网的影响。

附图说明

图1是本发明一种直流输电系统功率指令偏差监测装置的结构示意图；

图2是本发明一种直流输电系统功率指令偏差监测方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

一种直流输电系统功率指令偏差监测装置，如图1所示，包括检测单元和数据处理单元，其中：

检测单元：检测直流输电系统的功率指令、直流电流、直流电压，直流极的控制方式、运行状态，识别主控换流站。

直流极的控制方式按极设置，包括单极电流控制、单极功率控制和双极功率控制；直流极的运行状态包括极运行和极停运，若直流极停运，其功率指令与功率实际值都为0，不存在偏差，所以只需考虑极运行，可分为单极运行和双极运行；主控换流站为整个直流系统协调两站进行相关操作的换流站，为整流换流站或逆变换流站，主控换流站可以在整流换流站和逆变换流站之间进行人工切换。

其中，直流输电系统在单极电流控制方式运行时，不存在故障恢复后的功率指令与功率实际值偏差，所以只需考虑单极功率控制和双极功率控制的控制方式，可细分为两极均为双极功率控制、一极为双极功率控制同时另一极为单极功率控制、两极均为单极功率控制。直流输电系统的功率指令都是由主控换流站下发的，所以只需要在主控换流站实现功率指令与实际功率值的偏差报警。

数据处理单元：结合直流极的控制方式、运行状态和主控换流站状态选择目标极，选取目标极后，计算直流输电系统目标极的功率指令与功率实际值间的差值，比较差值与误差允许值，根据计算结果触发或复位相应的报警事件。当差值大于误差允许值后自动产生报警事件来提示换流站运行人员。

优选，还包括通信单元，所述通信单元实时监测报警事件信号的状态，当报警事件信号的状态变位后推送相应的信息至监控系统。通信单元基于标准通信规约实现控制装置与换流站监控系统的通信，监测偏差报警事件信号，以通信方式上送其状态。

误差允许值根据直流电流、直流电压测量时允许的最大误差来设定，比如，测量误差最大允许值为0.2%，则可根据这个原则计算出误差允许值。

结合直流极的控制方式、运行状态和主控换流站状态选择目标极，具体为：

当直流极的运行状态为双极运行，且直流极的控制方式为两极均为双极功率控制时，则选取主控换流站的控制极所属的直流极为目标极；

当直流极的运行状态为双极运行，且直流极的控制方式为一极为双极功率控制同时另一极为单极功率控制时，则选取主控换流站的控制极所属的直流极为目标极；

当直流极的运行状态为双极运行，直流极的控制方式为两极均为单极功率控制时，则选取主控换流站的直流极为各自的目标极；

当直流极的运行状态为单极运行时，则选取主控换流站的运行极为目标极。

相应的，如图2所示，一种直流输电系统功率指令偏差监测方法，包括如下步骤：

步骤1、检测直流输电系统的功率指令、直流电流、直流电压，直流极的控制方式、运行状态，识别主控换流站；

步骤2、结合直流极的控制方式、运行状态和主控换流站状态选择目标极，计算直流输电系统目标极的功率指令与功率实际值间的差值，比较差值与误差允许值，根据计算结果触发或复位相应的报警事件。当差值大于误差允许值后自动产生报警事件来提示换流站运行人员。

图2中，通过差值计算功能块1计算出功率指令与功率实际值的差值。功率指令是由运行人员整定的，功率实际值是根据采集的直流电流、直流电压计算的。在计算功率实际值时：

对于整流换流站：功率实际值=直流电流*直流电压；

对于逆变换流站：功率实际值=直流电流*[直流电压+直流线路压降]。

通过比较器功能块2比较差值与误差允许值。比较器功能块可采用带延迟数的比较器，可避免差值在误差允许值上下浮动时输出结果频繁变化。误差允许值根据直流电流、直流电压测量时允许的最大误差来设定，比如，测量误差最大允许值为0.2%，则可根据这个原则计算出误差允许值。

比较器功能块2的输出通过非逻辑计算功能块3与sr触发器5相连，同时比较器功能块2的输出还与与逻辑计算功能块4相连。

直流极的控制方式按极设置，包括单极电流控制、单极功率控制和双极功率控制；直流极的运行状态包括极运行和极停运，若直流极停运，其功率指令与功率实际值都为0，不存在偏差，所以只需考虑极运行，可分为单极运行和双极运行；主控换流站为整个直流系统协调两站进行相关操作的换流站，为整流换流站或逆变换流站，主控换流站可以在整流换流站和逆变换流站之间进行人工切换。

其中，直流输电系统在单极电流控制方式运行时，不存在故障恢复后的功率指令与功率实际值偏差，所以只需考虑单极功率控制和双极功率控制的控制方式，可细分为两极均为双极功率控制、一极为双极功率控制同时另一极为单极功率控制、两极均为单极功率控制。直流输电系统的功率指令都是由主控换流站下发的，所以只需要在主控换流站实现功率指令与实际功率值的偏差报警。

结合直流极的控制方式、运行状态和主控换流站状态选择目标极，具体为：

当直流极的运行状态为双极运行，且直流极的控制方式为两极均为双极功率控制时，则选取主控换流站的控制极所属的直流极为目标极；

当直流极的运行状态为双极运行，且直流极的控制方式为一极为双极功率控制同时另一极为单极功率控制时，则选取主控换流站的控制极（直流系统中一个极的控制层次）所属的直流极为目标极；

当直流极的运行状态为双极运行，直流极的控制方式为两极均为单极功率控制时，则选取主控换流站的直流极为各自的目标极；

当直流极的运行状态为单极运行时，则选取主控换流站的运行极为目标极。

其中，步骤2可以采用两种方法，第一种方法具体包括如下步骤：

s201、计算直流输电系统所有极的功率指令与功率实际值间的差值，且比较差值与误差允许值；

s202、结合直流极的控制方式、运行状态和主控换流站状态选择目标极；

s203、当目标极的功率指令与功率实际值间的差值大于误差允许值，则触发相应的报警事件。

第二种方法具体包括如下步骤：

s211、结合直流极的控制方式、运行状态和主控换流站状态选择目标极；

s212、计算目标极的功率指令与功率实际值间的差值，且比较差值与误差允许值；

s213、当目标极的功率指令与功率实际值间的差值大于误差允许值，则触发相应的报警事件。

比如，图2中，当比较器输出为1时，则通过步骤2的与逻辑计算，最终由sr触发器功能模块5来触发报警事件；当比较器输出为0时，经过非逻辑计算功能块3来复位报警事件。

通过实时计算直流输电系统的功率指令与功率实际值间的差值，判断出差值是否超出了测量允许的误差值，结合直流极的控制方式、运行状态和主控换流站，综合处理后自动产生相应的报警事件。运行人员则根据报警提示调整功率指令来消除偏差，提高了直流输电系统输送功率的稳定性，有效抑制了直流输送功率的波动对电网的影响。尤其适用于高压/特高压直流输电功率指令与功率实际值的偏差消除。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。