專利名稱：多端直流輸電控制系統配置方法
技術領域：
本發明涉及與多端高壓直流輸電相關的控制保護裝置，適用于電流源換流器組成的多端高壓直流輸電。
背景技術：
傳統的直流輸電系統為雙端系統，僅能實現點對點的直流功率傳送，當多個交流系統間采用直流互聯時，需要多條直流輸電線路，這將極大提高投資成本和運行費用。多端直流輸電(Multi-terminal HVDC,即MTDC)系統是指含有三個及三個以上的換流站的直流輸電系統。與兩端高壓直流輸電相比，多端直流輸電更加經濟、運行更加靈活。其最顯著的特點在于能夠實現多電源供電、多落點受電，提供一種更為靈活、快捷的輸電方式。按照不同的劃分標準，多端直流輸電有不同的類型。按照接線方式，多端直流輸電有并聯型，串聯型，混合型。由于多端直流輸電系統的運行較兩端直流輸電復雜，因此在世界上，目前已投入實際運行的多端直流輸電工程為數不多，只有意大利一科西嘉一撒丁島三端直流輸電工程、美加魁北克一新英格蘭三端直流輸電工程等四個工程，國內尚無實際工程。由于多端高壓直流輸電系統主回路與常規兩端高壓直流系統有所不同，因此多端高壓直流輸電系統控制有很多方面區別于常規兩端直流輸電，控制系統的設計必須滿足多端高壓直流輸電工程各種運行方式的要求，并根據實際應用的運行方式，采用必要技術手段避免誤操作到其它運行方式。從目前世界各國已有的超高壓直流輸電系統運行經驗來看，直流控制保護系統是影響直流輸電系統能量可用率和系統可靠性的重要因素。為了提高多端高壓直流輸電控制系統的可靠性，需要在常規兩端高壓直流控制系統的基礎上對多端高壓直流輸電控制系統配置進行優化。

發明內容
本發明的目的是針對多端直流輸電系統拓撲結構，對多端直流輸電控制系統配置進行優化，提出一種多端控制/極控制分層設置的多端直流控制系統配置方法，保證整個直流系統穩定運行。多端直流輸電控制系統配置方法，多端直流輸電控制系統配置方法，在三個及三個以上換流站并聯組成多端直流輸電系統中，多端直流系統控制設備按多端控制、極控制兩級進行配置；多端直流輸電系統送電端和受電端各取一個換流站，配置冗余的多端控制設備，正常運行時，其中一換流站為多端多端直流系統控制主站，實際負責多端控制協調， 另一換流站為從站，作為備用，多端直流系統控制設備主站和備用站能夠進行切換。多端直流系統控制的極控制設備按冗余系統配置，各換流站各配置一套，實現換流站極層的控制功能。多端直流系統控制設備按多端控制、極控制兩級進行設置。多端控制器作為主控制器負責整定各換流站的功率/電流定值，各換流站極控制器作為從控制器實現各換流站站功率/電流控制。多端控制包含平衡多端直流輸電系統各換流站之間功率/電流，功率升降協調， 直流電壓協調，運行方式配置與切換，多端控制通訊功能。多端直流輸電系統送端和受端各取一站，配置冗余的多端控制設備。正常運行時，其中一站為多端協調主站，實際負責多端協調，另一站為從站，作為備用，也可以人為進行切換，兩多端控制器之間，每個多端控制器與各站各極控制之間設置通訊，實現多端直流各站之間的協調控制。極控制包含雙極控制功能，主要實現極層的控制功能，如包括極功率/電流控制、換流變分接頭控制、順序控制、無功控制，直流電流、直流電壓、熄弧角的閉環控制、極解鎖、閉鎖功能等。本發明的有益效果是為了滿足多端直流工程高可靠性的要求，通過對多端直流輸電控制系統結構進行合理設計，提出一種多端直流輸電控制系統配置方法滿足多端直流輸電系統正常運行和故障后運行方式的配置與切換。多端直流輸電系統發生故障，如某個換流站或一段線路切除后而電流指令經過調整后仍然保持平衡，則多端直流輸電系統剩下站仍然可以運行，實現切除故障后系統的快速恢復。


圖I為并聯四端高壓直流輸電系統拓撲圖。圖2為本發明提出的多端直流輸電控制系統結構配置圖。
具體實施例方式多端控制器主要配置以下功能平衡各換流站之間功率/電流指令，功率升降協調，直流電壓指令協調，運行方式配置與切換，多端控制通訊。I多端功率電壓控制(MPVC)
I多端順序控制(MSEQ)
I多端通訊(MCOMM)
I系統監視SUP I自診斷ACS I切換邏輯SOL
極控制主要配置以下功能包含雙極控制功能，主要實現極層的控制功能，如包括極功率/電流控制、換流變分接頭控制、順序控制、無功控制，直流電流、直流電壓、熄弧角的閉環控制、極解鎖、閉鎖功能等。I極功率/電流控制PPC I閥組控制CFC
I觸發控制CPG I空載加壓試驗控制OLT I換流變抽頭控制TCC I過負荷限制OLL I附加控制MODSI閥解鎖/閉鎖順序BSQ I模式順序MSQ I直流場開關順序SSQ I準備順序RSQ I無功控制RPC I電壓角度參考值計算VARC I站間、極間通訊TCOM I系統間通訊SCOM I系統監視SUP I自診斷ACS I切換邏輯SOL
I極控中實現的保護性監控功能 I就地電壓電流控制LVCC
本發明提出一種多端直流輸電控制系統配置方法，可以滿足多端直流輸電系統正常運行和故障后運行方式的配置與切換。多端直流輸電系統發生故障，如某個換流站或一段線路切除后而電流指令經過調整后仍然保持平衡，則多端直流輸電系統剩下站仍然可以運行，實現切除故障后系統的快速恢復。輸入各站的直流功率指令P01、P02、P03、…、POi，如果是整流站則功率為正，如果是逆變站則功率為負，計算Λ P
直流功率 ΔP=POl+ Ρ02+Ρ03+—. +POi(I)
多端控制器通過功率平衡模塊得到輸入各站功率指令不平衡量，通過功率損耗分配模塊計算線路損耗，將總的不平衡功率按事先設定的比例(可以由運行人員設定)分配到所有換流站的直流功率指令上，得到平衡后的各站直流功率指令；
多端控制器通過電流指令計算模塊，將得到各站直流功率指令除以各換流站測量的直流電壓值，即可得到各站直流電流指令。功率/電流指令平衡
多端控制器采用電流平衡控制完成多端直流的電流平衡控制設101、102、103、…、 IOi分別為換流站的直流電流最終指令值，如果是整流站則功率為正，如果是逆變站則功率為負；kl、k2、k3…、k4分別為換流站的電流協調控制比例系數，整定
Δ1=101+ 102 +Ι03+Ι0 (2)
當某個換流站的直流功率變化時，線路損耗同時變化，各換流站電流指令之和不再為0，各換流站電流指令之和Al經過一個積分環節，與每個換流站的k參數相乘，得到各站電流指令變化量，再通過電流指令綜合模塊，將各站電流指令變化量與各換流站原電流指令及電流調制指令相加，通過電流指令限制模塊，對各站的電流指令進行限制，保證各站電流運行在允許的范圍內，最終得到各換流站直流實際電流指令值，通過通訊系統送至相應換流站極控制系統完成各站直流電流的協調控制。
權利要求
1.多端直流輸電控制系統配置方法，其特征是在三個及三個以上換流站并聯組成多端直流輸電系統中，多端直流系統控制設備按多端控制、極控制兩級進行配置；多端直流輸電系統送電端和受電端各取一個換流站，配置冗余的多端控制設備，正常運行時，其中一換流站為多端直流系統控制主站，實際負責多端控制協調，另一換流站為從站，作為備用，多端直流系統控制設備主站和備用站能夠進行切換。
2.由權利要求I所述的多端直流輸電控制系統配置方法，其特征是多端直流系統控制的極控制設備按冗余系統配置，各換流站各配置一套，實現換流站極層的控制功能。
3.由權利要求I所述的多端直流輸電控制系統配置方法，其特征是多端直流系統控制包含平衡多端直流輸電系統各換流站之間功率/電流，功率升降協調，直流電壓協調，運行方式配置與切換和多端控制通訊；，多端直流輸電系統送端和受端各取一站，配置冗余的多端直流系統控制設備；正常運行時，其中一站為多端協調主站，負責多端協調，另一站為從站，作為備用；兩多端控制器之間，每個多端直流系統控制器與各站各極控制之間設置通訊，實現多端直流各站之間的協調控制。
全文摘要
本發明涉及對多端直流輸電控制系統配置方法，在三個及三個以上換流站并聯組成多端直流輸電系統中，多端直流系統控制設備按多端控制、極控制兩級進行配置；多端直流輸電系統送電端和受電端各取一個換流站，配置冗余的多端控制設備，正常運行時，其中一換流站為多端直流系統控制主站，實際負責多端控制協調，另一換流站為從站，作為備用，多端直流系統控制設備主站和備用站能夠進行切換。本發明對多端直流輸電控制系統配置進行優化，提出一種按多端控制和極控制分層設置的多端直流控制系統配置方法，保證多端直流系統穩定運行。
文檔編號H02J3/36GK102593857SQ20121005461
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月5日 優先權日2012年3月5日
發明者劉海彬, 曹冬明, 李海英, 王俊生, 田杰, 胡銘 申請人:南京南瑞繼保工程技術有限公司, 南京南瑞繼保電氣有限公司