專利名稱：高壓直流換流站的開關(guān)鎖定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在直流換流站控制保護(hù)系統(tǒng)中對開關(guān)的控制方法，尤其是直流控制保 護(hù)系統(tǒng)中對開關(guān)進(jìn)線鎖定保證設(shè)備安全的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
高壓直流輸電由于其特有的優(yōu)點(diǎn)，如長距離、大功率、異步聯(lián)網(wǎng)、功率快速調(diào)節(jié)性、 潮流可控性、輸電經(jīng)濟(jì)性等，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。由于高壓直流輸電系統(tǒng)一次設(shè)備投資大，需對交流場、交流濾波器場、直流場的開 關(guān)在特定的情況下鎖定，以保證換流站開關(guān)本身及其他一次設(shè)備的安全，防止誤操作對設(shè) 備造成沖擊，縮短設(shè)備的使用壽命。有以下幾種情況需要對進(jìn)線開關(guān)進(jìn)行鎖定，以保證設(shè)備的安全1)交流場的換流變進(jìn)線開關(guān)在直流系統(tǒng)緊急停運(yùn)、換流變保護(hù)動(dòng)作、直流保護(hù)動(dòng) 作的情況下需要鎖定，禁止合閘，以防止誤操作對換流變、閥組充電造成沖擊。2)交流濾波器組的進(jìn)線開關(guān)在濾波器大組母差保護(hù)動(dòng)作時(shí)鎖定，禁止合閘，以防 止誤操作造成濾波器母線再次充電造成事故。3)交流濾波器小組的開關(guān)在濾波器大組母差保護(hù)動(dòng)作，或?yàn)V波器小組保護(hù)動(dòng)作時(shí) 鎖定，禁止合間，以防止誤操作造成濾波器小組再次充電造成事故。4)直流場極1、極2中性母線開關(guān)(NBS1、NBS2)，站地開關(guān)(NBGS)，金屬回線轉(zhuǎn)換 開關(guān)(MRTB)，大地回路轉(zhuǎn)換開關(guān)(GRTS)，若斷開時(shí)無法切斷直流電流，直流保護(hù)對其進(jìn)行 重合閘后，需要鎖定，禁止分閘，以防止再次分開關(guān)的操作對開關(guān)造成損壞。傳統(tǒng)開關(guān)鎖定的方法，部分是靠人工判斷開關(guān)是否能操作，這就增加運(yùn)行人員的 工作量，且存在一定的誤操作風(fēng)險(xiǎn)；還有一部分是采用在各控制開關(guān)的功能處采集所有影 響開關(guān)操作的信號，經(jīng)過聯(lián)鎖判斷是否能操作開關(guān)，該方法對控制保護(hù)系統(tǒng)來說需要采集 的信號量大，增加系統(tǒng)復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種保護(hù)直流換流站內(nèi)一次設(shè)備安全的方法，在換流站運(yùn) 行的特定情況下，鎖定相關(guān)的進(jìn)線開關(guān)，防止誤操作對換流站內(nèi)一次設(shè)備造成損壞，節(jié)約換 流站一次設(shè)備的投資。在直流換流站各種特定運(yùn)行情況下，為保護(hù)換流站相關(guān)的一次設(shè)備， 通過在直流控制保護(hù)系統(tǒng)中對相關(guān)開關(guān)進(jìn)行鎖定，禁止運(yùn)行人員手動(dòng)或控制保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng) 對開關(guān)操作。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是在直流控制保護(hù)系統(tǒng)中的直流控制開關(guān)操作的I/O接 口板上實(shí)現(xiàn)開關(guān)鎖定，所述I/O接口板由CPU模塊、現(xiàn)場總線輸入模塊、現(xiàn)場總線輸出模塊、 通訊模塊和開關(guān)量輸出模塊組成，現(xiàn)場總線輸入模塊從現(xiàn)場總線上接收通訊報(bào)文，通訊模 塊解析來自各控制保護(hù)主機(jī)的開關(guān)合閘指令、開關(guān)鎖定指令、解除鎖定指令，并將這些指令 傳送給CPU模塊，其特征是CPU模塊接收現(xiàn)場總線上傳來的控制保護(hù)各子系統(tǒng)的開關(guān)合閘
3指令、開關(guān)鎖定指令和解鎖指令，開關(guān)合間通過連接與門一輸入端來輸出給開關(guān)設(shè)備的合 閘信號；設(shè)有RS觸發(fā)器連接接收到的開關(guān)鎖定、解鎖指令判斷，得出是否要鎖定開關(guān)的信 號；當(dāng)I/O接口板收到任意一個(gè)開關(guān)鎖定指令，且未接收到解鎖指令，則RS觸發(fā)器的Q端輸 出需要鎖定開關(guān)信號；當(dāng)I/O接口板收到解鎖指令，則RS觸發(fā)器的Q端禁止輸出鎖定開關(guān) 信號，且Q端通過非門接所述與門的另一輸入端。開關(guān)的鎖定功能有兩種第一種為交流場開關(guān)、交流濾波器開關(guān)的鎖定，開關(guān)分開 后禁止合閘；第二種為直流場開關(guān)的鎖定，開關(guān)重合閘后禁止分開。開關(guān)鎖定功能的觸發(fā)與解除的功能在控制保護(hù)系統(tǒng)的上層控制主機(jī)中實(shí)現(xiàn)，分為 兩種第一種方法為手動(dòng)觸發(fā)與解除，第二種為各控制保護(hù)子系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)。開關(guān)鎖定功能的手動(dòng)觸發(fā)與解除，是由運(yùn)行人員在控制系統(tǒng)SCADA界面上發(fā)出， 通過站LAN網(wǎng)傳送到該開關(guān)所在區(qū)域的控制主機(jī)，由控制主機(jī)處理將指令通過現(xiàn)場總線， 下發(fā)到控制開關(guān)操作的I/O接口板上鎖定開關(guān)。開關(guān)鎖定功能的自動(dòng)觸發(fā)，分布在各控制保護(hù)子系統(tǒng)的控制主機(jī)，由控制主機(jī)根 據(jù)運(yùn)行情況自動(dòng)判斷需要鎖定的開關(guān)，將鎖定指令下發(fā)到控制相應(yīng)開關(guān)的I/O接口板上鎖定?？刂浦鳈C(jī)與開關(guān)的I/O控制之間的通訊情況有兩種一是控制主機(jī)與開關(guān)的I/O 控制板之間有現(xiàn)場總線直接連接，這種情況鎖定指令將直接下發(fā)到I/O板卡；另一種是控 制主機(jī)與開關(guān)的I/O控制板之間沒有現(xiàn)場總線直接連接，這種情況鎖定指令則需要通過其 他的控制主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明的有益效果采用本發(fā)明可以減少人工判斷開關(guān)是否可以操作的工作量， 避免了對開關(guān)的誤操作，減少一次設(shè)備受到損壞的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)通過開關(guān)控制板卡鎖定，各控 制保護(hù)子系統(tǒng)分布式觸發(fā)，保證了開關(guān)鎖定功能的靈活、可靠，且不增加控制保護(hù)系統(tǒng)的復(fù) 雜性，不需要增加額外的控制設(shè)備。


圖1為開關(guān)鎖定功能實(shí)現(xiàn)邏輯圖；圖2為開關(guān)鎖定功能手動(dòng)觸發(fā)示意圖；圖3為控制保護(hù)系統(tǒng)中開關(guān)鎖定功能通訊結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。在本發(fā)明中，開關(guān)鎖定功能的實(shí)現(xiàn)是在直流控制保護(hù)系統(tǒng)的最底層，即直接控制 開關(guān)操作的I/O接口板上實(shí)現(xiàn)。I/O接口板由CPU模塊、現(xiàn)場總線輸入模塊、現(xiàn)場總線輸出 模塊、通訊模塊和開關(guān)量輸出模塊組成?，F(xiàn)場總線輸入模塊從現(xiàn)場總線上接收通訊報(bào)文，通 訊模塊解析來自各控制保護(hù)主機(jī)的開關(guān)合閘指令、開關(guān)鎖定指令、解除鎖定指令，并將這些 指令傳送給CPU模塊。CPU模塊的開關(guān)鎖定邏輯如圖1所示，CPU模塊接收現(xiàn)場總線上傳來的控制保護(hù)各 子系統(tǒng)的開關(guān)合閘指令、開關(guān)鎖定指令和解鎖指令。RS觸發(fā)器根據(jù)接收到的開關(guān)鎖定、解鎖 指令判斷，得出是否要鎖定開關(guān)。當(dāng)I/O接口板收到任意一個(gè)開關(guān)鎖定指令，且未接收到解
4鎖指令，則RS觸發(fā)器的Q端輸出需要鎖定開關(guān)信號；當(dāng)I/O接口板收到解鎖指令，則RS觸 發(fā)器的Q端禁止輸出鎖定開關(guān)信號。若需要鎖定開關(guān)，則鎖定開關(guān)信號將截?cái)嚅_關(guān)合閘指令，使其不能下發(fā)到一次開 關(guān)設(shè)備，并將鎖定開關(guān)信號通過開關(guān)量輸出模塊給一次開關(guān)設(shè)備下發(fā)禁止合閘的信號，這 樣保證了一次開關(guān)設(shè)備不會(huì)被合上；若不需要鎖定開關(guān)，則開關(guān)合閘指令將能夠下發(fā)到一 次開關(guān)設(shè)備，并取消下發(fā)開關(guān)設(shè)備禁止合閘的信號，開關(guān)將根據(jù)需要自由操作。直流控制保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，由多個(gè)子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)負(fù)責(zé)不同的 控制保護(hù)功能和控制換流站內(nèi)不同區(qū)域的設(shè)備。各子系統(tǒng)有自己的控制主機(jī)和I/O接口設(shè) 備，通過現(xiàn)場總線相連。不同子系統(tǒng)的控制主機(jī)之間有現(xiàn)場總線相連，部分控制主機(jī)有現(xiàn)場 總線與其他子系統(tǒng)的I/O接口設(shè)備相連。本發(fā)明的開關(guān)鎖定功能的觸發(fā)與解除，是在控制保護(hù)系統(tǒng)的上層控制主機(jī)中實(shí) 現(xiàn)，分為兩種第一種方法為手動(dòng)觸發(fā)與解除，第二種為各控制保護(hù)子系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)。如圖2所示，開關(guān)鎖定功能的手動(dòng)觸發(fā)與解除，是由運(yùn)行人員在控制系統(tǒng)SCADA界 面上發(fā)出，通過站LAN網(wǎng)傳送到該開關(guān)所在區(qū)域的控制主機(jī)，由控制主機(jī)處理將指令通過 現(xiàn)場總線，下發(fā)到控制開關(guān)操作的I/O接口板上，由I/O板來發(fā)送鎖定開關(guān)的命令去鎖定相 應(yīng)的開關(guān)設(shè)備。開關(guān)鎖定的自動(dòng)觸發(fā)功能分布于各個(gè)子系統(tǒng)中，屬于分布式控制方式。由各控制 保護(hù)子系統(tǒng)的控制主機(jī)，根據(jù)運(yùn)行情況自動(dòng)判斷需要鎖定的開關(guān)，將鎖定指令下發(fā)到控制 相應(yīng)開關(guān)的I/O接口板上鎖定。如圖3所示，控制主機(jī)與開關(guān)的I/O控制之間的通訊情況有兩種一是控制主機(jī)與開關(guān)的I/O控制板之間有現(xiàn)場總線直接連接，這種情況鎖定指令 將直接下發(fā)到I/O板卡。如圖中控制主機(jī)1根據(jù)本身的控制保護(hù)功能，需要對控制主機(jī)m 所轄的開關(guān)設(shè)備X進(jìn)行鎖定，而該開關(guān)設(shè)備X的控制I/O板與控制主機(jī)1有現(xiàn)場總線直接 相連，故控制主機(jī)1將鎖定開關(guān)設(shè)備X的指令直接下發(fā)至其控制I/O板。另一種是控制主機(jī)與開關(guān)的I/O控制板之間沒有現(xiàn)場總線直接連接，這種情況鎖 定指令則需要通過其他的控制主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的I/O板卡。如圖3中控制主機(jī)m根據(jù)本身 的控制保護(hù)功能，需要對控制主機(jī)n所轄的開關(guān)設(shè)備Y進(jìn)行鎖定，而該開關(guān)設(shè)備Y的控制1/ 0板與控制主機(jī)1沒有現(xiàn)場總線直接相連，故控制主機(jī)m需將鎖定開關(guān)設(shè)備Y的指令發(fā)送至 控制主機(jī)n，由控制主機(jī)n將鎖定指令間接轉(zhuǎn)發(fā)至開關(guān)設(shè)備Y的其控制I/O板。
權(quán)利要求
高壓直流換流站的開關(guān)鎖定方法，在直流控制保護(hù)系統(tǒng)中的直流控制開關(guān)操作的I/O接口板上實(shí)現(xiàn)開關(guān)鎖定，所述I/O接口板由CPU模塊、現(xiàn)場總線輸入模塊、現(xiàn)場總線輸出模塊、通訊模塊和開關(guān)量輸出模塊組成，現(xiàn)場總線輸入模塊從現(xiàn)場總線上接收通訊報(bào)文，通訊模塊解析來自各控制保護(hù)主機(jī)的開關(guān)合閘指令、開關(guān)鎖定指令、解除鎖定指令，并將這些指令傳送給CPU模塊，其特征是CPU模塊接收現(xiàn)場總線上傳來的控制保護(hù)各子系統(tǒng)的開關(guān)合閘指令、開關(guān)鎖定指令和解鎖指令；開關(guān)合閘指令通過連接與門一輸入端來輸出給開關(guān)設(shè)備的合閘信號；設(shè)有RS觸發(fā)器連接接收到的開關(guān)鎖定、解鎖指令判斷，得出是否要鎖定開關(guān)的信號；當(dāng)I/O接口板收到任意一個(gè)開關(guān)鎖定指令，且未接收到解鎖指令，則RS觸發(fā)器的Q端輸出需要鎖定開關(guān)信號；當(dāng)I/O接口板收到解鎖指令，則RS觸發(fā)器的Q端禁止輸出鎖定開關(guān)信號，且Q端通過非門接所述與門的另一輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述高壓直流換流站的開關(guān)鎖定方法，其特征是若需要鎖定開關(guān)，則 開關(guān)鎖定信號將截?cái)嚅_關(guān)合閘指令，使其不能下發(fā)到一次開關(guān)設(shè)備，并將開關(guān)鎖定信號通 過開關(guān)量輸出模塊給一次開關(guān)設(shè)備下發(fā)禁止合閘的信號；若不需要鎖定開關(guān)，則開關(guān)合閘 指令將能夠下發(fā)到一次開關(guān)設(shè)備，并取消下發(fā)開關(guān)設(shè)備禁止合閘的信號，開關(guān)將根據(jù)需要 自由操作。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高壓直流換流站的開關(guān)鎖定方法，其特征是開關(guān)鎖定功 能的觸發(fā)與解除是在直流控制保護(hù)系統(tǒng)的上層控制主機(jī)中實(shí)現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求3所述的高壓直流換流站的開關(guān)鎖定方法，其特征是有兩種實(shí)現(xiàn)方法 第一種方法是手動(dòng)觸發(fā)與解除；第二種方法為各控制保護(hù)子系統(tǒng)自然觸發(fā)；由運(yùn)行人員在 控制系統(tǒng)SCADA界面發(fā)出，通過換流站LAN網(wǎng)傳送到其他開關(guān)所在區(qū)域控制主機(jī)，由控制主 機(jī)處理將指令通過現(xiàn)場總線，下發(fā)到控制開關(guān)操作的I/O接口板上鎖定開關(guān)。
5.如權(quán)利要求3所述的高壓直流換流站的開關(guān)鎖定方法，其特征是開關(guān)鎖定功能的 自動(dòng)觸發(fā)，分布在各控制保護(hù)子系統(tǒng)的控制主機(jī)，由控制主機(jī)根據(jù)運(yùn)行情況自動(dòng)判斷需要 鎖定的開關(guān)，將鎖定指令下發(fā)到控制相應(yīng)開關(guān)的I/O接口板上鎖定。
全文摘要
高壓直流換流站的開關(guān)鎖定方法，在直流控制保護(hù)系統(tǒng)中的直流控制開關(guān)操作的I/O接口板上實(shí)現(xiàn)開關(guān)鎖定，通訊模塊解析來自各控制保護(hù)主機(jī)的開關(guān)合閘等指令，并將這些指令傳送給CPU模塊，CPU模塊接收現(xiàn)場總線上傳來的控制保護(hù)各子系統(tǒng)的指令；開關(guān)合閘指令通過連接與門一輸入端來輸出給開關(guān)設(shè)備的合閘信號；設(shè)有RS觸發(fā)器連接接收到的開關(guān)鎖定判斷；當(dāng)I/O接口板收到任意一個(gè)開關(guān)鎖定指令，且未接收到解鎖指令，則RS觸發(fā)器的Q端輸出需要鎖定開關(guān)信號；當(dāng)I/O接口板收到解鎖指令，則RS觸發(fā)器的Q端禁止輸出鎖定開關(guān)信號，且Q端通過非門接所述與門的另一輸入端。本發(fā)明對直流換流站一次設(shè)備的安全進(jìn)行保護(hù)，且實(shí)現(xiàn)方法簡便，不增加控制保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性。
文檔編號H02J13/00GK101951023SQ20101024514
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者馮鶇, 王振曦, 王海軍, 鄒強(qiáng) 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司檢修試驗(yàn)中心;南京南瑞繼保電氣有限公司