LCC并联三端金属大地转换开关顺序协调控制方法及系统与流程

lcc并联三端金属大地转换开关顺序协调控制方法及系统
技术领域
[0001]
本发明属于特高压/超高压直流输电领域，涉及一种lcc并联三端金属大地转换开关顺序协调控制方法及系统。


背景技术：

[0002]
南网云贵互联三端和乌东德混合三端试验过程中时，在金属转大地或大地转金属顺序过程中均出现mrs电流零电流，或mrs大电流工况，从而导致顺序执行失败。目前控制系统中采用的策略为：自动顺序时，第一协调站和第二协调站同时操作对应开关，只要出现为零电流情况，保护动作后，等待一段时间再次执行顺序。出现大电流，自动顺序停止。手动顺序时，根据仿真结果表，在可能出现mrs零电流或大电流工况，先调整两个带mrs和mrtb的换流站功率水平，再执行金属转大地或大地转金属顺序。目前控制策略属于被动控制策略，且对运行人员的技术水平要求很高，不利于换流站控制保护系统运维操作。


技术实现要素：

[0003]
针对整流站采用电网换相型换流器(lcc)并联三端的金属大地转换过程拓扑结构，本发明提供一种lcc并联三端的金属大地转换过程开关顺序协调控制方法及系统，通过两站电流大小，功率输送方式，金属大地转换顺序，分段线路阻抗等信息完成金属大地转换过程中mrs电流分布计算，并根据预测电流与82_mrtb保护i段动作定值i
m-min-setting
和金属转换开关带负荷分闸允许值i
m-max-setting
之间大小关系，提出金属大地转换过程开关顺序协调控制方法，有选择性地操作两站金属转换开关mrs和两站大地转换开关mrtb，确保流过mrs上的电流在一定范围内，避免金属大地转换顺序失败。
[0004]
为达到上述目的，本发明提供了一种lcc并联三端金属大地转换过程开关控制方法，根据三个协调站的接地极阻抗，分段线路阻抗的，第一协调站第一协调站出口电流i
s1
和第二协调站第二协调站的出口电流i
s2
，三站功率输送模式，第一协调站金属转换开关合闸成功电流定值i
m1-min-setting
及带负荷分闸允许值i
m1-max-setting
和第二协调站金属转换开关合闸成功电流定值i
m2-min-setting
及带负荷分闸允许值i
m2-max-setting
，金属大地顺序转换模式，在金属大地的转换过程中第一协调第一协调站和第二协调第二协调站金属转换开关和大地转换开关的分合顺序。
[0005]
进一步地，第一协调站第一协调站和第二协调站金属转换开关和大地转换开关的分合顺序包括：
[0006]
对于二送一模式，金属转大地只有第一协调站第一协调站合mrtb1和只有第二协调站合mrtb2拓扑结构，如果满足：
[0007]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)-i
s2
*r
2
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
[0008]
则金属转大地，禁止先合mrtb1，大地转金属，禁止先分mrtb2；如果满足：
[0009]
|i
s2
*(r
g2
+r
g3
)-i
s1
*r
2
|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
[0010]
则金属转大地，禁止先合mrtb2，大地转金属，禁止先分mrtb1；
[0011]
对于二送一模式并联三端金属转大地回线并存拓扑结构，如果满足：且
[0012][0013]
则禁止手动金属大地顺序，并提示调整第一协调站和第二协调站的功率水平；如果满足：
[0014]
且
[0015][0016]
则禁止手动和自动金属大地转换顺序，并提示调整第一协调站和第二协调站的功率水平；
[0017]
对于二送一模式金属转大地只有第一协调站打开金属转换开关mrs1或只有第二协调站打开金属转换开关的mrs2拓扑结构，如果满足：
[0018]
|i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g3
)|≥i
m2-max-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
[0019]
则金属转大地，禁止先分第一协调站的金属转换开关mrs1，如果满足
[0020]
|i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g3
)|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
[0021]
则大地转金属，禁止先合第二协调站的金属转换开关mrs2，如果满足
[0022]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)+i
s2
*r
g3
|≥i
m1-max-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
[0023]
则金属转大地，禁止先分第二协调站的金属转换开关mrs2，如果满足
[0024]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)+i
s2
*r
g3
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
[0025]
则大地转金属，禁止先合第一协调站的金属转换开关mrs1；
[0026]
对于一送二模式金属转大地只有第一协调站合大地转换开关mrtb1或只有第二协调站合大地转换开关mrtb2拓扑结构，如果满足：
[0027]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)+i
s2
*r
g3
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
[0028]
则金属转大地时，禁止先合大地转换开关mrtb1，大地转金属时，禁止先分大地转换开关mrtb2如果满足：
[0029]
|i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g2
)|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
[0030]
则金属转大地时，禁止先合大地转换开关mrtb2，大地转金属时，禁止先分大地转换开关mrtb1；
[0031]
对于一送二模式金属大地回线并存拓扑结构，如果满足：且
[0032]
[0033]
则禁止手动金属大地顺序，并提示调整第一协调站和第二协调站功率水平；如果满足：
[0034]
且
[0035][0036]
则禁止手动和自动金属大地顺序，并提示调整第一协调站和第二协调站功率水平；
[0037]
对于一送二模式金属转大地只有第一协调站分mrs1或只有第二协调站分mrs2拓扑结构，如果满足：
[0038]
|-i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g2
)|≥i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
[0039]
则金属转大地，禁止先分mrs1，如果满足：
[0040]
|-i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g2
)|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
[0041]
大地转金属，禁止先合mrs2，如果满足：
[0042]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)-i
s2
*r
g3
|≥i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
[0043]
金属转大地，禁止先分mrs2，如果满足：
[0044]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)-i
s2
*r
g3
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
[0045]
大地转金属，禁止先合mrs1；
[0046]
其中r
g1
，r
g2
，r
g3
分别为一至三站接地极阻抗，i
s1
，i
s2
分别第一协调站和第二协调站出口电流，r
1
为第一、第二协调站之间线路阻抗，r
2
为第二、第三协调站站之间的线路阻抗，i
m1-min-setting
、i
m2-min-setting
、i
m1-max-setting
、i
m2-max-setting
分别为第一协调站和第二协调站的金属转换开关合闸成功电流定值和带负荷分闸允许电流定值。
[0047]
本发明另一方面提供一种lcc并联三端金属大地转换过程开关控制系统，包括控制器和功能模块；
[0048]
所述控制器根据三个站点的接地极阻抗，分段线路阻抗，第一协调站和第二协调站出口电流，三站功率输送模式，金属大地顺序模式，第一协调站和第二协调站金属转换开关合闸成功电流定值和带负荷分闸允许电流定值，根据各种拓扑结构预测计算金属转换开关的电流并与金属转换开关合闸不成功保护门限值、金属转换开关带负荷分闸允许值进行比较，并在满足条件后输出对应的条件满足信号；
[0049]
所述功能模块包括禁止手动/自动顺序逻辑单元，禁止分合第一协调站大地转换开关mrtb1和禁止分合第二协调站大地转换开关mrtb2逻辑单元，禁止分第一协调站金属转换开关mrs1和禁止分第二协调站金属转换开关mrs2逻辑单元以及禁止合第一协调站金属转换开关mrs1和禁止合第二协调站金属转换开关mrs2逻辑单元；基于条件满足信号和三站功率输送模式信号输出对应的金属转换开关开关和大地转换开关分合顺序限制信号。
[0050]
进一步地，所述控制器计算包括：
[0051]
对于二送一模式大地转金属只有第一协调站分大地转换开关mrtb1或只有第二协调站分大地转换开关mrtb2的拓扑结构，计算并判断是否满足：
[0052]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)-i
s2
*r
2
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0053]
|i
s2
*(r
g2
+r
g3
)-i
s1
*r
2
|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0054]
对于二送一模式并联三端金属转大地回线并存拓扑结构，计算并判断是否满足：
[0055][0056][0057][0058][0059]
对于二送一模式金属转大地模式只有第一协调站分金属转换开关mrs1或只有第二协调站分金属转换开关mrs2的拓扑结构，计算并判断是否满足：
[0060]
|i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g3
)|≥i
m2-max-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(7)
[0061]
|i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g3
)|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(8)
[0062]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)+i
s2
*r
g3
|≥i
m1-max-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(9)
[0063]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)+i
s2
*r
g3
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(10)
[0064]
对于一送二模式金属转大地只有第一协调站合大地转换开关mrtb1或只有第二协调站合大地转换开关mrtb2的拓扑结构，计算并判断是否满足：
[0065]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)+i
s2
*r
2
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(11)
[0066]
|i
s2
*(r
g2
+r
g3
)+i
s1
*r
2
|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(12)
[0067]
对于一送二模式金属大地回线并存拓扑结构，计算并判断是否满足：
[0068][0069]
[0070][0071][0072]
对于一送二模式金属转大地只有第一协调站分金属转换开关mrs1或只有第二协调站分金属转换开关mrs2拓扑结构，计算并判断是否满足：
[0073]
|-i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g2
)|≥i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(17)
[0074]
|-i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g2
)|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(18)
[0075]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)-i
s2
*r
g3
|≥i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(19)
[0076]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)-i
s2
*r
g3
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(20)
[0077]
其中r
g1
，r
g2
，r
g3
分别为第一至三协调站接地极阻抗，i
s1
，i
s2
，分别为第一协调站和第二协调站出口电流，r
1
为第一、第二协调站之间线路阻抗，r
2
为第二、第三协调站之间的线路阻抗，i
m1-min-setting
、i
m2-min-setting
、i
m1-max-setting
、i
m2-max-setting
分别为第一协调站和第二协调站的金属转换开关合闸成功电流定值及带负荷分闸允许电流定值；
[0078]
当满足任一公式后，控制器发送对应的条件满足信号；控制器发送第一协调站和第二协调站金属转换开关、大地转换开关禁止分合闸信号及三个协调站金属大地转换手动或手自动顺序禁止信号，调整第一协调站和/或第二协调站的功率水平。
[0079]
进一步地，所述禁止顺序逻辑单元，包括第一与门至第四与门，第一或门至第二或门；
[0080]
第一与门的输入信号为公式(3)条件满足信号和公式(4)条件满足信号，另一个输入端是三站功率输送模式信号中的二送一模式信号，输出端连接第一或门的一个输入端；
[0081]
第二与门的输入信号为公式(13)条件满足信号和公式(14)条件满足信号，另一个输入端是三站功率输送模式信号中的一送二模式信号，输出端连接第一或门的另一个输入端；
[0082]
第一或门输出为禁止手动金属大地顺序转换信号；
[0083]
第三与门的输入信号为公式(5)条件满足信号和公式(6)条件满足信号，另一个输入端是三站功率输送模式信号中的二送一模式信号，输出端连接第二或门的一个输入端；
[0084]
第四与门的输入信号为公式(15)条件满足信号和公式(16)条件满足信号，另一个输入端是三站功率输送模式信号中的一送二模式信号，输出端连接第二或门的另一个输入端；
[0085]
第二或门输出为禁止手动和自动金属大地顺序转换信号。
[0086]
进一步地，所述禁止分合第一协调站大地转换开关mrtb1和禁止分合第二协调站大地转换开关mrtb2逻辑单元，包括第五与门至第十二与门，和第三或门至第四或门；
[0087]
第五与门的输入信号为公式(1)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的二送一模式信号；输出端连接至第三或门的一个输入端，第六与门的输入信号为公式(11)条件
满足信号和三站功率输送模式信号中的一送二模式信号；输出端连接至第三或门的另一个输入端，第三或门的输出端连接至第七与门和第八与门的一个输入端。第七与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的大地转金属gr-mr，第八与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的金属转大地mr-gr；
[0088]
第七与门的输出禁止第二协调站打开mrtb2，第八与门的输出禁止第一协调站闭合mrtb1；
[0089]
第九与门的输入信号为公式(2)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的二送一模式信号，输出端连接至第四或的一个输入端；第十与门的输入信号为公式(12)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的一送二模式信号，输出端连接至第四或门的另一个输入端；第四或门的输出端连接至第十一与门和第十二与门的一个输入端；第十一与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的金属转大地mr-gr，第十二与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的大地转金属gr-mr；
[0090]
第十一与门的输出禁止第二协调站闭合mrtb2，第十二与门的输出禁止第一协调站打开mrtb1；
[0091]
进一步地，禁止分第一协调站金属转换开关mrs1和禁止分第二协调站金属转换开关mrs2逻辑单元，包括第十三与门至第十八与门，和第五或门至第六或门；
[0092]
第十三与门的输入信号为公式(7)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的二送一模式信号；输出端连接至第五或门的一个输入端，第十四与门的输入信号为公式(17)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的一送二模式信号；输出端连接至第五或门的另一个输入端，第五或门的输出端连接至第十五与门的一个输入端。第十五与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的金属转大地mr-gr；
[0093]
第十六与门的输入信号为公式(9)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的二送一模式信号；输出端连接至第六或门的一个输入端，第十七与门的输入信号为公式(19)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的一送二模式信号；输出端连接至第六或门的另一个输入端，第六或门的输出端连接至第十八与门的一个输入端。第十八与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的金属转大地mr-gr；
[0094]
第十五与门的输出禁止第一协调站打开金属转换开关mrs1，第十八与门的输出禁止第二协调站打开金属转换开关mrs2。进一步地，禁止合第一协调站金属转换开关mrs1和禁止合第二协调站金属转换开关mrs2逻辑单元，包括第十九至第二十四与门和第七或门至第八或门；第十九与门的输入信号为公式(8)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的二送一模式信号；输出端连接至第器或门的一个输入端，第二十与门的输入信号为公式(18)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的一送二模式信号；输出端连接至第七或门的另一个输入端，第七或门的输出端连接至第二十一与门的一个输入端；第二十一与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的大地转金属gr-mr；
[0095]
第二十二与门的输入信号为公式(10)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的二送一模式信号；输出端连接至第八或门的一个输入端，第十七与门的输入信号为公式(20)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的一送二模式信号；输出端连接至第八或门的另一个输入端，第八或门的输出端连接至第二十四与门的一个输入端；第二十四与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的大地转金属gr-mr；
[0096]
第二十一与门的输出禁止第一协调站闭合mrs1，第二十四与门的输出禁止第二协调站闭合mrs2。
[0097]
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0098]
(1)本发明提出金属大地转换过程开关顺序协调控制方法及系统，有选择性地操作两站金属转换开关mrs和两站大地转换开关mrtb，确保流过mrs上的电流在一定范围内，避免金属大地转换顺序失败。在控制系统中加入预测控制策略，自动禁止手动顺序转换，自动提示调整当前功率水平，自动执行两站mrs和mrtb分合闸先后顺序。
[0099]
(2)本发明根据转换过程不同的拓扑结构，计算mrs上电流大小，完成预测控制策略。根据预测算法，并加入自适用控制逻辑，采用标准功能块实现不同开关定值，不同接地极阻抗和线路阻抗的并联三端直流工程的开关顺序操作。每一个工程只需要根据工程主回路设计参数，设置i
m-min-setting
和i
m-max-setting
能满足不同工程需求，适用范围广。
附图说明
[0100]
图1为二送一模式金属转大地只有第一协调站合mrtb1拓扑结构；
[0101]
图2为二送一模式金属转大地只有第二协调站合mrtb2拓扑结构；
[0102]
图3为二送一模式金属大地回线并存拓扑结构；
[0103]
图4为二送一模式金属转大地只有第一协调站分mrs1拓扑结构；
[0104]
图5为二送一模式金属转大地只有第二协调站分mrs2拓扑结构；
[0105]
图6为一送二模式金属转大地只有第一协调站合mrtb1拓扑结构
[0106]
图7为一送二模式金属转大地只有第二协调站合mrtb2拓扑结构
[0107]
图8为一送二模式金属大地回线并存拓扑结构；
[0108]
图9为一送二模式金属转大地只有第一协调站分mrs1拓扑结构；
[0109]
图10为一送二模式金属转大地只有第二协调站分mrs2拓扑结构；
[0110]
图11为金属大地转换两站协调控制策略功能块；
[0111]
图12为禁止顺序逻辑框图；
[0112]
图13为禁止mrtb1/mrtb2分合逻辑框图；
[0113]
图14为禁止分mrs1/mrs2逻辑框图；
[0114]
图15为禁止合mrs1/mrs2逻辑框图。
具体实施方式
[0115]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0116]
本发明的目的是根据lcc并联三端的金属大地转换过程拓扑结构，根据三个站点的接地极阻抗(取设计值)，分段线路阻抗(取实际计算值)，站1出口电流i
s1
和站2的出口电流i
s2
，三站功率输送模式，站1金属转换开关合闸成功电流定值i
m1-min-setting
及带负荷分闸允许值i
m1-max-setting
和站2金属转换开关合闸成功电流定值i
m2-min-setting
及带负荷分闸允许值i
m2-max-setting
，金属大地顺序转换模式(金属转大地mr-gr，大地转金属gr-mr)，在金属大地
的转换过程中协调站1和站2金属转换开关(mrs1，mrs2)和大地转换开关(mrtb1，mrtb2)的分合顺序。二送一模式为：第一协调站和第二协调站功率送第三协调站；一送二模式为：第一协调站功率送第二协调站和第三协调站。
[0117]
根据三个站点的接地极阻抗，分段线路阻抗，三个站点的接地极电流、三个站点的金属回线电流，三站功率输送模式，三站mrs电流定值，金属大地转换模式，在金属大地的转换过程中限制各站mrs开关和mrtb开关的分合顺序。下面结合附图详细说明限制各站mrs开关和mrtb开关的分合顺序的方法，其中r
g1
，r
g2
，r
g3
为三站接地极阻抗，i
s1
，i
s2
，i
s3
为三站出口电流，i
g1
，i
g2
，i
g3
为三站接地极电流，i
m1
，i
m2
，i
m3
为三站金属回线电流，r
1
，r
2
线路阻抗。根据不同拓扑结构及mrs电流定值i
m1-min-setting
、i
m2-min-setting
、i
m1-max-setting
、i
m2-max-setting
，金属大地转换过程功率输送模式，大地转金属gr-mr、金属转大地mr-gr、二送一模式two-one、一送二模式one-two，提出两站mrs和mrtb协调控制策略。
[0118]
结合图1为二送一模式金属转大地只有第一协调站合mrtb1拓扑结构；图2为二送一模式金属转大地只有第二协调站合mrtb2拓扑结构；根据图1和图2拓扑结构，可得到计算公式如下：
[0119]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)-i
s2
*r
2
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0120]
|i
s2
*(r
g2
+r
g3
)-i
s1
*r
2
|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0121]
如满足公式(1)，金属转大地，禁止先合mrtb1，大地转金属，禁止先分mrtb2。
[0122]
如满足公式(2)，金属转大地，禁止先合mrtb2，大地转金属，禁止先分mrtb1。
[0123]
结合图3为二送一模式金属大地回线并存拓扑结构；根据此拓扑结构，可得到计算公式如下：
[0124][0125][0126][0127][0127][0128][0129]
如满足公式(3)和公式(4)，禁止手动金属转大地和大地转金属顺序，并提示调整两站功率水平。电流较大换流站往下调50-100mw直至禁止信号消失，或/和电流较小换流站往上调整50-100wm,直至禁止信号消失，顺序转换成功再调整功率到正常水平。
[0130]
如满足公式(5)和公式(6)，禁止手动/自动金属转大地，并提示调整两站功率水
平。
[0131]
结合图4为二送一模式金属转大地只有第一协调站分mrs1拓扑结构；图5为二送一模式金属转大地只有第二协调站分mrs2拓扑结构；根据图4,5的此拓扑结构可得：
[0132]
|i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g3
)|≥i
m2-max-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(7)
[0133]
|i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g3
)|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(8)
[0134]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)+i
s2
*r
g3
|≥i
m1-max-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(9)
[0135]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)+i
s2
*r
g3
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(10)
[0136]
如满足公式(7)，金属转大地，禁止先分mrs1；
[0137]
如满足公式(8)，大地转金属，禁止先合mrs2；
[0138]
如满足公式(9)，金属转大地，禁止先分mrs2；
[0139]
如满足公式(10)，大地转金属，禁止先合mrs1。
[0140]
结合图6为二送一模式金属转大地只有第一协调站合mrtb1拓扑结构；图7为二送一模式金属转大地只有第二协调站合mrtb2拓扑结构；根据图6和图7拓扑结构，可得到计算公式如下：
[0141]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)+i
s2
*r
2
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(11)
[0142]
|i
s2
*(r
g2
+r
g3
)+i
s1
*r
2
|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(12)
[0143]
如满足公式(11)，金属转大地时，禁止先合mrtb1，大地转金属时，禁止先分mrtb2，
[0144]
如满足公式(12)，金属转大地时，禁止先合mrtb2，大地转金属时，禁止先分mrtb1。
[0145]
结合图8为一送二模式金属大地回线并存拓扑结构；根据此拓扑结构可得：
[0146][0147][0148][0149][0150]
如满足公式(13)和公式(14)，禁止手动金属转大地和大地转金属顺序，并提示调整两站功率水平。
[0151]
如满足公式(15)和公式(16)，禁止手动/自动金属转大地顺序，并提示调整两站功率水平。
[0152]
结合图9为一送二模式金属转大地只有第一协调站分mrs1拓扑结构；图5为一送二模式金属转大地只有第二协调站分mrs2拓扑结构；根据图9,10的拓扑结构可得：
[0153]
|-i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g2
)|≥i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(17)
[0154]
|-i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g2
)|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(18)
[0155]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)-i
s2
*r
g3
|≥i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(19)
[0156]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)-i
s2
*r
g3
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(20)
[0157]
如满足公式(17)，金属转大地，禁止先分mrs1；
[0158]
如满足公式(18)，大地转金属，禁止先合mrs2；
[0159]
如满足公式(19)，金属转大地，禁止先分mrs2；
[0160]
如满足公式(20)，大地转金属，禁止先合mrs1。
[0161]
在控制系统程序中根据接地极阻抗，分段线路阻抗，第一协调站和第二协调站出口电流，三站功率输送模式，金属大地顺序模式等信息，通过对mrs和mrtb的分合顺序进行控制能有效避免顺序因第一协调站和第二协调站开关操作顺序不当而导致顺序执行失败。设计一个标准功能块，只需修改定值，便能适用于所有并联三端直流系统(两站带mrs和mrtb开关)。一旦逻辑判断满足条件，执行相应策略，实现两站开关协调控制。
[0162]
本发明另一方面提供一种lcc并联三端金属大地转换过程开关控制系统，其特征在于：包括控制器和功能模块；
[0163]
所述控制器根据三个站点的接地极阻抗，分段线路阻抗，三站功率输送模式，第一协调站和第二协调站mrs开关合闸成功电流定值及带负荷分闸允许电流定值，预测流经第一协调站和第二协调站mrs开关上的电流并与82_mrtb i段保护动作定值、金属转换开关带负荷分闸允许值进行比较，并在满足条件后输出对应的条件满足信号。
[0164]
所述控制器计算包括：
[0165]
对于二送一模式大地转金属只有第一协调站分mrtb1和只有第二协调站分mrtb2拓扑结构，计算并判断是否满足：
[0166]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)-i
s2
*r
2
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0167]
|i
s2
*(r
g2
+r
g3
)-i
s1
*r
2
|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0168]
对于二送一模式并联三端金属转大地回线并存拓扑结构，计算并判断是否满足：
[0169][0170][0171]
[0172][0173]
对于二送一模式金属转大地只有第一协调站分mrs1和只有第二协调站mrs2拓扑结构，计算并判断是否满足：
[0174]
|i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g3
)|≥i
m2-max-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(7)
[0175]
|i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g3
)|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(8)
[0176]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)+i
s2
*r
g3
|≥i
m1-max-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(9)
[0177]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)+i
s2
*r
g3
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(10)
[0178]
对于一送二模式金属转大地只有第一协调站合mrtb1或只有第二协调站合mrtb2拓扑结构，计算并判断是否满足：
[0179]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)+i
s2
*r
2
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(11)
[0180]
|i
s2
*(r
g2
+r
g3
)+i
s1
*r
2
|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(12)
[0181]
对于一送二模式金属大地回线并存拓扑结构，计算并判断是否满足：
[0182][0183][0184][0185][0186]
对于一送二模式金属转大地只有第一协调站分mrs1或只有第二协调站分mrs2拓扑结构，计算并判断是否满足：
[0187]
|-i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g2
)|≥i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(17)
[0188]
|-i
s1
*r
g3
+i
s2
*(r
g2
+r
g2
)|≤i
m2-min-setting
*(r
g2
+r
g3
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(18)
[0189]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)-i
s2
*r
g3
|≥i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(19)
[0190]
|i
s1
*(r
g1
+r
g3
)-i
s2
*r
g3
|≤i
m1-min-setting
*(r
g1
+r
g3
+r
1
+r
2
)
ꢀꢀꢀ
(20)
[0191]
其中r
g1
，r
g2
，r
g3
分别为一至三站接地极阻抗，i
s1
，i
s2
，分别为第一协调站和第二协调站出口电流，r
1
为1、2站之间线路阻抗，r
2
为2、3站之间线路阻抗，i
m1-min-setting
、i
m2-min-setting
、i
m1-max-setting
、i
m2-max-setting
分别为第一协调站和第二协调站的mrs合闸成功电
流定值及带负荷分闸允许电流定值；
[0192]
当满足任一公式后，控制器发送对应的条件满足信号；控制器发送第一协调站和第二协调站mrs、mrtb禁止分合信号及三站金属大地转换顺序禁止信号(调整第一协调站或/和第二协调站功率水平)。
[0193]
功能模块设计见图11，输入参数包括：gr-mr、mr-gr、two-one、one-two、i
m1-min-setting
、i
m2-min-setting
、i
m1-max-setting
、i
m2-max-setting
、r
1
、r
2
、i
s1
、i
s2
。输出参数包括：顺序禁止信号seq_inh、mrs1禁止合信号mrs1_on_inh、mrs1禁止分信号mrs1_off_inh、mrs2禁止合信号mrs2_on_inh、mrs2禁止分信号mrs2_off_inh、mrtb1禁止合信号mrtb1_on_inh、mrtb1禁止分信号mrtb1_off_inh、mrtb2禁止合信号mrtb2_on_inh、mrtb2禁止分信号mrtb2_off_inh。功能模块包括禁止手动顺序逻辑单元，禁止分合第一协调站大地转换开关mrtb1和禁止分合第二协调站大地转换开关mrtb2逻辑单元，禁止分第一协调站金属转换开关mrs1和禁止分第二协调站金属转换开关mrs2逻辑单元以及禁止合第一协调站金属转换开关mrs1和禁止合第二协调站金属转换开关mrs2逻辑单元；基于条件满足信号和三站功率输送模式信号输出对应的金属转换开关开关和大地转换开关分合顺序限制信号。
[0194]
结合图12所述禁止顺序逻辑单元，包括第一与门至第四与门，第一或门至第二或门；
[0195]
第一与门的输入信号为公式(3)条件满足信号和公式(4)条件满足信号，另一个输入端是三站功率输送模式信号中的二送一模式信号，输出端连接第一或门的一个输入端；
[0196]
第二与门的输入信号为公式(13)条件满足信号和公式(14)条件满足信号，另一个输入端是三站功率输送模式信号中的一送二模式信号，输出端连接第一或门的另一个输入端；
[0197]
第一或门输出为禁止手动金属大地顺序转换信号。
[0198]
第三与门的输入信号为公式(5)条件满足信号和公式(6)条件满足信号，另一个输入端是三站功率输送模式信号中的二送一模式信号，输出端连接第二或门的一个输入端；
[0199]
第四与门的输入信号为公式(15)条件满足信号和公式(16)条件满足信号，另一个输入端是三站功率输送模式信号中的一送二模式信号，输出端连接第二或门的另一个输入端；
[0200]
第二或门输出为禁止手动和自动金属大地顺序转换信号。
[0201]
结合图13，所述禁止分合第一协调站大地转换开关mrtb1和禁止分合第二协调站大地转换开关mrtb2逻辑单元，包括第五与门至第十二与门，和第三或门至第四或门；
[0202]
第五与门的输入信号为公式(1)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的二送一模式信号；输出端连接至第三或门的一个输入端，第六与门的输入信号为公式(11)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的一送二模式信号；输出端连接至第三或门的另一个输入端，第三或门的输出端连接至第七与门和第八与门的一个输入端。第七与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的大地转金属gr-mr，第八与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的金属转大地mr-gr；
[0203]
第七与门的输出禁止第二协调站打开mrtb2，第八与门的输出禁止第一协调站闭合mrtb1；
[0204]
第九与门的输入信号为公式(2)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的二送
一模式信号；输出端连接至第四或门的一个输入端，第十与门的输入信号为公式(12)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的一送二模式信号；输出端连接至第四或门的另一个输入端，第四或门的输出端连接至第十一与门和第十二与门的一个输入端。第十一与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的金属转大地mr-gr，第十二与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的大地转金属gr-mr；
[0205]
第十一与门的输出禁止第二协调站闭合mrtb2，第十二与门的输出禁止第一协调站打开mrtb1；
[0206]
结合图14，禁止分第一协调站金属转换开关mrs1和禁止分第二协调站金属转换开关mrs2逻辑单元，包括第十三与门至第十八与门，和第五或门至第六或门；
[0207]
第十三与门的输入信号为公式(7)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的二送一模式信号；输出端连接至第五或门的一个输入端，第十四与门的输入信号为公式(17)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的一送二模式信号；输出端连接至第五或门的另一个输入端，第五或门的输出端连接至第十五与门的一个输入端。第十五与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的金属转大地mr-gr；
[0208]
第十六与门的输入信号为公式(9)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的二送一模式信号；输出端连接至第六或门的一个输入端，第十七与门的输入信号为公式(19)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的一送二模式信号；输出端连接至第六或门的另一个输入端，第六或门的输出端连接至第十八与门的一个输入端。第十八与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的金属转大地mr-gr；
[0209]
第十五与门的输出禁止第一协调站打开mrs1，第十八与门的输出禁止第二协调站打开mrs2。
[0210]
结合图15，禁止合第一协调站金属转换开关mrs1和禁止合第二协调站金属转换开关mrs2逻辑单元，包括第十九至第二十四与门和第七或门至第八或门；
[0211]
第十九与门的输入信号为公式(8)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的二送一模式信号；输出端连接至第器或门的一个输入端，第二十与门的输入信号为公式(18)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的一送二模式信号；输出端连接至第七或门的另一个输入端，第七或门的输出端连接至第二十一与门的一个输入端。第二十一与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的大地转金属gr-mr；
[0212]
第二十二与门的输入信号为公式(10)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的二送一模式信号；输出端连接至第八或门的一个输入端，第十七与门的输入信号为公式(20)条件满足信号和三站功率输送模式信号中的一送二模式信号；输出端连接至第八或门的另一个输入端，第八或门的输出端连接至第二十四与门的一个输入端。第二十四与门的另一个输入端是金属大地顺序模式中的大地转金属gr-mr；
[0213]
第二十一与门的输出禁止第一协调站闭合mrs1，第二十四与门的输出禁止第二协调站闭合mrs2。
[0214]
综上所述，本发明涉及一种lcc并联三端金属大地转换过程开关控制方法及系统，根据三个站点的接地极阻抗，分段线路阻抗，三个站点的接地极电流、三个站点的金属回线电流，三站功率输送模式，三站mrs电流定值，金属大地转换模式，在金属大地的转换过程中限制各站mrs开关和mrtb开关的分合顺序。可以避免金属换大地和大地转金属顺序过程中
出现mrs电流过小和mrs电流过大导致顺序执行失败的情况。本发明首次提出三端直流输电系统金属大地转换过程中金属转换开关电流预测算法，提供了预测公式和控制策略逻辑，满足不同阻抗特性的并联三端直流系统，具有极大的工程推广价值。
[0215]
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。