柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別方法及裝置，判別方法特征在于：風電場換流站與大電網換流站連接，大電網交流變電站與風電場交流變電站連接，在每個風電場交流變電站就地配置斷路器的輔助節點采集裝置，在大電網交流變電站中設置狀態監測裝置，輔助節點采集裝置的采集信息上送給狀態監測裝置，狀態監測裝置根據接收到的采集信息進行邏輯判斷；判別裝置特征在于：風電場側換流站與大電網側換流站連接，大電網交流變電站與風電場交流變電站連接，在每個風電場交流變電站就地配置斷路器的輔助節點采集裝置，輔助節點采集裝置的信號輸出端通過2M通信通道連接狀態監測裝置的信號輸入端。本發明在具有設備簡單可靠、環境友好和成本低等有益效果。
【專利說明】柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別方法及裝置。屬于柔性直流輸電設備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]海上風電電網消納是海上風電建設中的一大難題,柔性直流輸電基于電壓源變流器和脈沖寬度調制技術將直流電壓逆變為幅值和相位都可控的交流電壓，并可以獨立快速控制所傳輸的有功功率和無功功率，極大地增強了輸電的靈活性，成為實現大型風電場與主網之間的穩定聯結的最有潛質的電力傳輸方式。
[0003]由于柔性直流輸電系統在換流站控制模式切換、交直流并聯運行方式轉純直流運行方式、純直流運行方式轉交直流并聯運行方式時，需要判別風電場交流系統是否與交流大電網系統相連接，因此需要找到有一種判斷交流系統的通道狀態的方法，以判別風電場交流系統是否與交流大電網系統相連接。
[0004]目前，判斷交流系統的通道狀態主要采用安全穩定控制裝置來判斷風電場交流系統是否與交流大電網系統相連接，通過采集與風電場系統連接的交流大電網系統的進線電流及電壓，通過電壓電流值反映交流大系統是否與風電場電源系統有連接，結構示意圖如圖1所示。這種方法存在如下缺陷:(I)安全穩定控制裝置判斷的交流通道狀態通過電壓電流模擬量實現，施工的過程中需要進行停電，如果風電場系統與交流大電網連接的變電站比較多，在施工的過程中涉及大面積停電。(2)安全穩定控制裝置的主要功能在電網受到大擾動而出現緊急狀態時，執行切機、切負荷等緊急控制措施，使系統恢復到正常運行狀態。這種安全穩定控制裝置造價昂貴，用于交流線路狀態的判別成本較高。
【發明內容】
[0005]本發明的目的之一，是為了解決現有采用安全穩定控制裝置判斷交流系統的通道狀態存在工程施工期間需要停電及工程造價成本高的問題，提供一種柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別方法。
[0006]本發明的目的之二，是為了提供一種柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別裝置。
[0007]本發明的目的之一可以通過采取如下技術方案達到:
[0008]柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別方法，其特征在于:
[0009]風電場換流站與大電網換流站連接，大電網交流變電站與風電場交流變電站連接，在每個風電場交流變電站就地配置斷路器的輔助節點采集裝置，在大電網交流變電站中設置一臺狀態監測裝置，輔助節點采集裝置的采集信息上送給所述狀態監測裝置，狀態監測裝置根據接收到的采集信息進行邏輯判斷；
[0010]設定輔助節點是常開節點，當斷路器合閘時節點信號為“1”，斷路器分閘時節點信號為“O”，各采集裝置采集的節點信號通過光纖傳輸到狀態監測裝置，狀態監測裝置通過任一斷路器的輔助節點采集信號判斷該斷路器的通/斷狀態并確認斷路器的所在位置；
[0011]狀態監測裝置通過監測全部斷路器的輔助節點采集信號，綜合判斷風電場系統是否為一個孤島系統，狀態監測裝置將斷路器的狀態判斷信號輸出到換流站的站級控制系統，由換流站站級控制系統進行模式決策。
[0012]本發明的目的之一還可以通過采取如下技術方案達到:
[0013]進一步地，為了提高狀態監測裝置判斷的準確性，采集同一個斷路器的三個輔助節點，狀態監測裝置采集到三個輔助節點之后進行一個“三取二”的邏輯判斷，保證在斷路器因為某一個輔助接點發生故障的情況下仍能正確的反映斷路器的狀態，邏輯判斷由狀態監測裝置的邏輯電路結構實現或由內置在狀態監測裝置的軟件實現。
[0014]進一步地，“三取二”的邏輯判斷在就地采集裝置中實現，通過采集同一個斷路器的三對常開輔助節點，當三個輔助節點都是閉合(狀態I)表示斷路器是合上的狀態，三個斷路器輔助節點中其中任意兩個輔助節點都是閉合(狀態I)表示斷路器是合上的狀態，其他情況都是表示斷路器是斷開的狀態。假如一個斷路器的輔助節點損壞，斷路器的輔助節點是閉合(狀態I)還是斷開(狀態O)對整個系統的邏輯判斷沒有影響，因為還有其余兩對斷路器輔助節點可以實現邏輯判斷，防止引起誤判。
[0015]進一步地，輔助節點采集裝置的采集信息通過2M通信通道上送給所述狀態監測
裝置
[0016]本發明的目的之二可以通過采取如下技術方案達到:
[0017]柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別裝置，包括大電網側換流站
10、風電場側換流站20和大電網交流變電站I和若干個風電場交流變電站，其特征在于:風電場側換流站與大電網側換流站連接，大電網交流變電站與風電場交流變電站連接，在每個風電場交流變電站就地配置斷路器的輔助節點采集裝置，在大電網交流變電站中設置一臺狀態監測裝置，所述輔助節點采集裝置的信號輸出端通過2M通信通道連接狀態監測裝置的信號輸入端，狀態監測裝置具有邏輯判斷電路結構和若干個I/O端口，每個I/O端口連接一個輔助節點采集裝置的信號輸出端，狀態監測裝置的邏輯判斷電路結構根據各輔助節點采集裝置的采集信號判斷斷路器的通/斷狀態，并綜合判別柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的狀態。
[0018]本發明的目的之二還可以通過采取如下技術方案達到:
[0019]進一步地，所述斷路器的輔助節點采集裝置具有三個輔助節點，狀態監測裝置接收到三個輔助節點信號之后進行一個“三取二”的邏輯判斷，以保證在斷路器因為某一個輔助接點發生故障的情況下仍能正確的反映斷路器的狀態。
[0020]進一步地，狀態監測裝置的信號輸出端連接換流站站級控制系統，將斷路器的狀態判斷信號輸出到換流站的站級控制系統，由換流站站級控制系統進行模式決策。
[0021]本發明具有如下突出的有益效果:
[0022]1、本發明在每個風電場交流變電站就地配置斷路器的輔助節點采集裝置，在大電網交流變電站中設置一臺狀態監測裝置，輔助節點采集裝置的采集信息上送給所述狀態監測裝置，狀態監測裝置根據接收到的采集信息進行邏輯判斷，因此，在工程實施的過程中接線沒有涉及到一次設備，不需要停電施工；具有設備簡單可靠、環境友好和成本低等有益效果O
[0023]2、本發明由于采用“三取二”的邏輯判斷，可以提高斷路器狀態的判斷可靠性，降低因為輔助節點損壞帶來裝置的誤判的風險；具有操作方便、安全可靠等有益效果。
[0024]3、本發明通過采集斷路器的輔助節點反映斷路器的狀態，由于是弱電采集，不需要通過一次設備的停電就可以進行施工，給施工帶來極大的便利，具有配置簡單，造價低，可推廣性強等有益效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是現有技術安全穩定裝置判斷交流線路狀態示意圖。
[0026]圖2是現有技術狀態監測裝置判斷交流線路狀態示意圖。
[0027]圖3是本發明的狀態監測裝置判斷交流線路電氣連接網絡圖。
[0028]圖4是本發明斷路器“三取二”狀態判別示意圖。
[0029]圖5是本發明斷路器的狀態判別裝置工程設計系統方案示意圖。
[0030]圖6是本發明就地采集裝置的電氣原理圖。
【具體實施方式】
[0031]具體實施例1:
[0032]參照圖3-圖5，本實施例涉及的柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別裝置，包括大電網側換流站10、風電場側換流站20和大電網交流變電站I和若干個風電場交流變電站，風電場側換流站與大電網側換流站連接，大電網交流變電站與風電場交流變電站連接，在每個風電場交流變電站就地配置斷路器的輔助節點采集裝置，在大電網交流變電站中設置一臺狀態監測裝置，所述輔助節點采集裝置的信號輸出端通過2M通信通道連接狀態監測裝置的信號輸入端，狀態監測裝置具有邏輯判斷電路結構和若干個I/O端口，每個I/O端口連接一個輔助節點采集裝置的信號輸出端，狀態監測裝置的邏輯判斷電路結構根據各輔助節點采集裝置的采集信號判斷斷路器的通/斷狀態，并綜合判別柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的狀態。
[0033]本實施例中:
[0034]所述斷路器的輔助節點采集裝置具有三個輔助節點，狀態監測裝置接收到三個輔助節點信號之后進行一個“三取二”的邏輯判斷，以保證在斷路器因為某一個輔助接點發生故障的情況下仍能正確的反映斷路器的狀態。
[0035]狀態監測裝置的信號輸出端連接換流站站級控制系統，將斷路器的狀態判斷信號輸出到換流站的站級控制系統，由換流站站級控制系統進行模式決策。
[0036]大電網側換流站10、風電場側換流站20和大電網交流變電站I和若干個風電場交流變電站分別為常規技術的換流站、交流變電站；斷路器的輔助節點采集裝置由常規技術的電流/電壓采集電路構成，狀態監測裝置由常規技術的電流/電壓監測電路構成，狀態監測裝置具有邏輯判斷電路結構和若干個I/O端口。
[0037]就地采集裝置采集每條線路的斷路器的位置狀態，分別為斷路器的輔助位置節點
1、2、3，一共三對常開的輔助節點。采集裝置采集到狀態信號通過2M的光纜傳輸給狀態監測主機，監測主機通過就地采集裝置上傳的信號獲得與島內相連接的交流線路的狀態。以圖3為例，交流變電站I的監測主機通過采集交流變電站2、3、4、5、6及換流站I的交流出現的斷路器的位置獲得島內交流變電站是否與島外交流大系統相連接。監測主機的判斷出是否與交流大電網相連，然后將信號發給換流站I的站級控制系統，由換流站I對整個柔性直流輸電系統的換流站控制模式切換、交直流并聯運行轉純直流運行、純直流運行轉交直流并聯運行等運行方式進行控制策略的決策。
[0038]本實施例涉及的柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別方法，其特征在于:
[0039]風電場換流站與大電網換流站連接，大電網交流變電站與風電場交流變電站連接，在每個風電場交流變電站就地配置斷路器的輔助節點采集裝置，在大電網交流變電站中設置一臺狀態監測裝置，將所述輔助節點采集裝置的采集信息通過2M通信通道上送給所述狀態監測裝置，狀態監測裝置根據接收到的采集信息進行邏輯判斷；
[0040]設定輔助節點是常開節點，當斷路器合閘時節點信號為“1”，斷路器分閘時節點信號為“0”，各采集裝置采集的節點信號通過光纖傳輸到狀態監測裝置，狀態監測裝置通過任一斷路器的輔助節點采集信號判斷該斷路器的通/斷狀態并確認斷路器的所在位置；
[0041]狀態監測裝置通過監測全部斷路器的輔助節點采集信號，綜合判斷風電場系統是否為一個孤島系統，狀態監測裝置將斷路器的狀態判斷信號輸出到換流站的站級控制系統，由換流站站級控制系統進行模式決策。
[0042]進一步地，為了提高狀態監測裝置判斷的準確性，采集同一個斷路器的三個輔助節點，狀態監測裝置采集到三個輔助節點之后進行一個“三取二”的邏輯判斷，保證在斷路器因為某一個輔助接點發生故障的情況下仍能正確的反映斷路器的狀態，邏輯判斷由狀態監測裝置的邏輯電路結構實現或由內置在狀態監測裝置的軟件實現。
[0043]本專利提出的狀態監測裝采集交流進線斷路器的多個輔助節點，克服了現有技術采集斷路器單一輔助節點可能因為斷路器機構的不可靠引起斷路器位置沒有正確反映，至使狀態監測裝置給出誤判結果的缺陷。
[0044]進一步地，“三取二”的邏輯判斷在就地采集裝置中實現，通過采集同一個斷路器的三對常開輔助節點，當三個輔助節點都是閉合(狀態I)表示斷路器是合上的狀態，三個斷路器輔助節點中其中任意兩個輔助節點都是閉合(狀態I)表示斷路器是合上的狀態，其他情況都是表示斷路器是斷開的狀態。假如一個斷路器的輔助節點損壞，斷路器的輔助節點是閉合(狀態I)還是斷開(狀態O)對整個系統的邏輯判斷沒有影響，因為還有其余兩對斷路器輔助節點可以實現邏輯判斷，防止引起誤判判。
【權利要求】
1.柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別方法，其特征在于: 風電場換流站與大電網換流站連接，大電網交流變電站與風電場交流變電站連接，在每個風電場交流變電站就地配置斷路器的輔助節點采集裝置，在大電網交流變電站中設置一臺狀態監測裝置，輔助節點采集裝置的采集信息上送給所述狀態監測裝置，狀態監測裝置根據接收到的采集信息進行邏輯判斷； 設定輔助節點是常開節點，當斷路器合閘時節點信號為“1”，斷路器分閘時節點信號為“O”，各采集裝置采集的節點信號通過光纖傳輸到狀態監測裝置，狀態監測裝置通過任一斷路器的輔助節點采集信號判斷該斷路器的通/斷狀態并確認斷路器的所在位置； 狀態監測裝置通過監測全部斷路器的輔助節點采集信號，綜合判斷風電場系統是否為一個孤島系統，狀態監測裝置將斷路器的狀態判斷信號輸出到換流站的站級控制系統，由換流站站級控制系統進行模式決策。
2.根據權利要求1所述的柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別方法，其特征在于:為了提高狀態監測裝置判斷的準確性，采集同一個斷路器的三個輔助節點，狀態監測裝置采集到三個輔助節點之后進行一個“三取二”的邏輯判斷，保證在斷路器因為某一個輔助接點發生故障的情況下仍能正確的反映斷路器的狀態，邏輯判斷由狀態監測裝置的邏輯電路結構實現或由內置在狀態監測裝置的軟件實現。
3.根據權利要求1所述的柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別方法，其特征在于:“三取二”的邏輯判斷在就地采集裝置中實現，通過采集同一個斷路器的三對常開輔助節點，當三個輔助節點都是閉合(狀態I)表示斷路器是合上的狀態，三個斷路器輔助節點中其中任意兩個輔助節點都是閉合表示斷路器是合上的狀態，其他情況都是表示斷路器是斷開的狀態。假如一個斷路器的輔助節點損壞，斷路器的輔助節點是閉合還是斷開對整個系統的邏輯判斷沒有影響，因為還有其余兩對斷路器輔助節點可以實現邏輯判斷，防止引起誤判。
4.根據權利要求1所述的柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別方法，其特征在于:輔助節點采集裝置的采集信息通過2M通信通道上送給所述狀態監測裝置
5.柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別裝置，包括大電網側換流站(10)、風電場側換流站(20)和大電網交流變電站(I)和若干個風電場交流變電站，其特征在于:風電場側換流站與大電網側換流站連接，大電網交流變電站與風電場交流變電站連接，在每個風電場交流變電站就地配置斷路器的輔助節點采集裝置，在大電網交流變電站中設置一臺狀態監測裝置，所述輔助節點采集裝置的信號輸出端通過2M通信通道連接狀態監測裝置的信號輸入端，狀態監測裝置具有邏輯判斷電路結構和若干個I/O端口，每個I/O端口連接一個輔助節點采集裝置的信號輸出端，狀態監測裝置的邏輯判斷電路結構根據各輔助節點采集裝置的采集信號判斷斷路器的通/斷狀態，并綜合判別柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的狀態。
6.根據權利要求5所述的柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別裝置，其特征在于:所述斷路器的輔助節點采集裝置具有三個輔助節點，狀態監測裝置接收到三個輔助節點信號之后進行一個“三取二”的邏輯判斷，以保證在斷路器因為某一個輔助接點發生故障的情況下仍能正確的反映斷路器的狀態。
7.根據權利要求5所述的柔性直流輸電換流站站級控制系統交流通道的判別裝置，其特征在于:狀態監測裝置的信號輸出端連接換流站站級控制系統，將斷路器的狀態判斷信號 輸出到換流站的站級控制系統，由換流站站級控制系統進行模式決策。
【文檔編號】G01R31/02GK104022531SQ201410279371
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月21日 優先權日:2014年6月21日
【發明者】彭冠炎, 魯麗娟, 倫振堅, 施世鴻, 劉繼權, 蔡田田, 朱海華, 賈紅舟, 陳冰 申請人:中國能源建設集團廣東省電力設計研究院