一种直流输电系统及其后备无功控制装置的制作方法

本发明属于直流输电系统无功补偿控制技术领域，具体涉及一种直流输电系统及其后备无功控制装置。

背景技术：

随着直流特高压/超高压工程的相继投运，特高压直流输电系统的稳定运行对整个电网系统的稳定运行越来越重要，这就要求控制系统具有更高的可靠性。

目前特高压控制系统的无功控制主要有两种方式：

第一种是无功控制装置独立配置，即采用独立配置的无功控制装置对直流系统进行无功补偿；这种方式的优点是结构清晰，控制简单，缺点是无功控制主机均故障时，后备策略是否完整将直接影响系统能够温度运行；

第二种是将无功控制装置设置在极控系统中，即通过极控系统下发无功控制命令，如图1所示；这种方式的优点在于能够避免双极控层控制退出情况下全站滤波器/电容器无法控制的状况，以及降低双极层控制退出情况下系统停运风险，缺点是系统接口设计复杂，控制逻辑复杂，并且可靠性差，一旦极控层出现故障，将不能进行无功补偿。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种直流输电系统后备无功控制装置，用于解决双套直流站控主机均不可用情况下，直流输电系统无功控制平衡，交流母线电压稳定的问题；相应的，本发明还提供了一种采用该后备无功控制装置的直流输电系统。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种直流输电系统的后备无功控制装置，包括无功控制单元和测控单元；

所述测控单元与无功控制单元连接，并设有用于检测交流母线电压、各交流滤波器投切状态以及直流输电系统的电压和电流的接口，用于根据交流母线的电压和直流输电系统的电压、电流计算当前的功率水平，并将检测到的信息发送给无功控制单元；

所述无功控制单元设有用于连接交流滤波器的控制接口，以及用于连接站控主机，获取站控主机工作状态的接口；

所述无功控制单元用于根据站控主机的工作状态、从测控单元接收到的母线电压信息和当前功率水平值，向各交流滤波器的控制接口发送控制命令。

本发明所提供的技术方案，仅根据测控单元检测到的交流母线电压信息和根据测量到的直流系统电压电流计算的当前功率水平，无需与极控单元通信即可控制系统交换无功功率，维持交流母线电压稳定，从而解决直流输电系统双套无功控制主机均不可用后系统稳定控制的问题。

作为对无功控制单元的进一步改进，无功控制单元向各交流滤波器控制接口发送控制命令的逻辑为：

当无功控制单元获取到站控主机工作状态异常的信息后，根据测量到的直流系统电压和电流值计算出当前交流母线的功率水平，判断当前功率水平下滤波器数量是否满足补偿需求，如果不满足则投入相应数量的绝对最小滤波器。

作为对各交流滤波器投切顺序的进一步改进，为了保证各交流滤波器的使用率均衡，根据各交流滤波器投入的优先级选择需要投入的交流滤波器，根据各已经投入的交流滤波器切除的优先级选择需要切除的交流滤波器。

作为对交流滤波器投入优先级和切除优先级的进一步改进，当交流滤波器的投入优先级越高时，其切除优先级越低。

作为对测控单元和无功控制单元之间连接关系的进一步改进，所述测控单元与无功控制单元之间通过lan网通讯连接。

一种直流输电系统，包括后备无功控制装置；所述后备无功控制装置包括无功控制单元和测控单元；

所述测控单元与无功控制单元连接，并设有用于检测交流母线电压、各交流滤波器投切状态以及直流输电系统的电压和电流的接口，用于根据交流母线的电压和直流输电系统的电压、电流计算当前的功率水平，并将检测到的信息发送给无功控制单元；

所述无功控制单元设有用于连接交流滤波器的控制接口，以及用于连接站控主机，获取站控主机工作状态的接口；

所述无功控制单元用于根据站控主机的工作状态、从测控单元接收到的母线电压信息和当前功率水平值，向各交流滤波器的控制接口发送控制命令。

作为对无功控制单元的进一步改进，无功控制单元向各交流滤波器控制接口发送控制命令的逻辑为：

当无功控制单元获取到站控主机工作状态异常的信息后，根据测量到的直流系统电压和电流值计算出当前交流母线的功率水平，判断当前功率水平下滤波器数量是否满足补偿需求，如果不满足则投入相应数量的绝对最小滤波器。

作为对各交流滤波器投切顺序的进一步改进，为了保证各交流滤波器的使用率均衡，根据各交流滤波器投入的优先级选择需要投入的交流滤波器，根据各已经投入的交流滤波器切除的优先级选择需要切除的交流滤波器。

作为对交流滤波器投入优先级和切除优先级的进一步改进，当交流滤波器的投入优先级越高时，其切除优先级越低。

作为对测控单元和无功控制单元之间连接关系的进一步改进，所述测控单元与无功控制单元之间通过lan网通讯连接。

附图说明

图1为现有技术中直流输电系统的无功控制方法示意图；

图2为本发明系统实施例中后备无功控制装置的结构示意图；

图3为本发明系统实施例中直流输电系统的无功控制方法示意图；

图4为本发明系统实施例中各交流滤波器投入优先级的示意图；

图5为本发明系统实施例中各交流滤波器切除优先级的示意图。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种直流输电系统后备无功控制装置，用于解决双套直流站控主机均不可用情况下，直流输电系统无功控制平衡，交流母线电压稳定的问题；相应的，本发明还提供了一种采用该后备无功控制装置的直流输电系统。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种直流输电系统的后备无功控制装置，包括无功控制单元和测控单元；

所述测控单元与无功控制单元连接，并设有用于检测交流母线电压、各交流滤波器投切状态以及直流输电系统的电压和电流的接口，用于根据交流母线的电压和直流输电系统的电压、电流计算当前的功率水平，并将检测到的信息发送给无功控制单元；

所述无功控制单元设有用于连接交流滤波器的控制接口，以及用于连接站控主机，获取站控主机工作状态的接口；

所述无功控制单元用于根据站控主机的工作状态、从测控单元接收到的母线电压信息和当前功率水平值，向各交流滤波器的控制接口发送控制命令。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

系统实施例：

本实施例提供一种直流输电系统，交流母线和直流站控，交流滤波器测控装置。直流站控主机检测交流母线的电压，根据交流母线的电压判断交流母线是否需要投入或切除交流滤波器，以及需要投入或切除哪些交流滤波器，然后生成相应的控制指令并发送给无功补偿控制装置，无功补偿控制装置根据接收到的控制指令控制交流滤波器的投入和切除。

本实施例所提供的直流输电系统还设置有至少一个后备无功补偿装置，后备无功补偿装置用于在双套直流站控主机均不可用时，通过交流滤波器投切进行无功平衡控制，维持交流母线电压稳定。

本实施例中的后备无功补偿装置，其原理如图2所示，包括冗余设置的无功控制单元b-rpca和无功控制单元b-rpcb，以及冗余设置的交流滤波器测控单元acfa和测控单元acfb；无功控制单元b-rpca和无功控制单元b-rpcb均通过影线与站控主机dcsca和站控主机dcscb连接，获取站控主机a和站控主机b的运行状态。

无功控制单元b-rpca和无功控制单元b-rpcb与测控单元acfa和测控单元acfb之间通过lan网通讯连接。

测控单元acfa和测控单元acfb均与交流母线和直流测量单元连接，检测交流母线的电压和直流系统的电压电流，并将检测到的信息通过lan网发送给无功控制单元b-rpca和无功控制单元b-rpcb。

测控单元acfa和测控单元acfb与交流滤波器连接，检测交流滤波器的投切状态，并将检测到的信息lan网发送给无功控制单元b-rpca和无功控制单元b-rpcb。

lan网发送给无功控制单元b-rpca和无功控制单元b-rpcb还与交流滤波器连接，根据从测控单元acfa和测控单元acfb接收到的信息，控制交流滤波器的投切，控制的逻辑如图3所示，具体为：

确定各交流滤波器的投入优先级和切除优先级；本实施例中，将交流滤波器的投入优先级和切除优先级之间设置成为互斥关系，即当某个交流滤波器的投入优先级越高时，其切除优先级越低，当某个交流滤波器的投入优先级越低时，其切除优先级越高；

判断站控主机dcsca和站控主机dcscb是否出现异常，当站控主机dcsca和站控主机dcscb均工作在异常状态时：

当无功控制单元获取到站控主机工作状态异常的信息后，根据测量到的直流系统电压和电流值计算出当前交流母线的功率水平，判断当前功率水平下滤波器数量是否满足补偿需求，如果不满足则投入相应数量的绝对最小滤波器。

如果交流母线的电压低于设定值，则根据交流滤波器投入顺序选择出需要投入的交流滤波器，向这些交流滤波器发送投入的控制命令；

如果交流母线的电压高于设定值，则根据交流滤波器切除顺序选择出需要切除的交流滤波器，向这些交流滤波器发送切除的控制命令。

下面以某±800kv特高压直流输电工程为例：

在500kv交流网络配置16个小组的交流滤波器，16个小组又分为四个大组，分别为：a组：4个小组的bp11/13；b组：4个小组的hp24/36；c组：3个小组的hp3；d组：5个小组的sc。

对应每一组交流滤波器测控都是独立配置，即每一小组对应一台测控装置，分别配置不同的通信地址，分别与后备无功控制装置通信。

各组的投入优先级和切除优先级分别如图4和图5所示，其中sc类型是电容器，不是最小滤波器，所以不在投入顺序中。

设交流母线的电压上限值为umax，电压下限值为umin，则后备无功控制装置对交流母线电压控制的逻辑为：

当交流母线电压uac大于电压上限值时，则每隔500ms切除1小组交流滤波器，直到交流母线的电压值不大于电压上限值umax。

当交流母线电压uac小于电压下限值umin时，则每隔设定时间投入1小组交流滤波器，直到交流母线的电压值不小于电压下限值umin。

装置实施例：

本实施例提供一种直流输电系统的后备无功控制装置，与上述系统实施例中的直流输电系统的后备无功控制装置相同，该装置已在上述系统实施例中做了详细介绍，这里不多做说明。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。