專利名稱：一種用于高壓大容量柔性直流輸電的閥基控制設(shè)備的制作方法
一種用于高壓大容量柔性直流輸電的閥基控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)的電力電子直流輸電領(lǐng)域，具體涉及一種用于高壓大容量柔 性直流輸電的閥基控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
閥基控制設(shè)備(VBC)是模塊化多電平柔性直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)和換流閥的接口 設(shè)備，主要用于完成閥的控制、監(jiān)視和保護(hù)。每當(dāng)控制保護(hù)系統(tǒng)下發(fā)閥的控制命令時(shí)，VBC就 根據(jù)該命令投切或者旁路換流閥。
模塊化多電平柔性直流換流閥由IGBT、晶閘管、旁路開關(guān)等不同開關(guān)組件組成，因 此，如果對(duì)每個(gè)子模塊的不同組件進(jìn)行不同的控制，不僅要求VBC在很短的控制周期內(nèi)完 成所有子模塊的巡檢，還要求根據(jù)不同的巡檢信息完成一次電容電壓平衡控制，對(duì)每個(gè)子 模塊發(fā)出不同的投切指令。
由于模塊化多電平(MMC)技術(shù)在高壓直流輸電領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，換流閥需要數(shù)百乃至 數(shù)千只子模塊串聯(lián)，而每個(gè)子模塊都必須單獨(dú)控制，同時(shí)，分布式布置的儲(chǔ)能電容器，使各 子模塊電容電壓的均衡分配非常困難，而各相之間由于能量分配不均衡而導(dǎo)致的換流器內(nèi) 部環(huán)流，也會(huì)致使電流波形發(fā)生畸變，因此，電壓平衡算法和環(huán)流抑制算法是整個(gè)系統(tǒng)能夠 穩(wěn)定運(yùn)行的前提；此外，系統(tǒng)的安全綜合評(píng)價(jià)體系和保護(hù)策略，也是系統(tǒng)可靠運(yùn)行的保障； 而所有這些大規(guī)模數(shù)據(jù)信息的采集、處理，以及復(fù)雜算法、策略決策的實(shí)現(xiàn)，都需要在幾十 微秒的周期內(nèi)完成，因此，對(duì)于MMC系統(tǒng)的閥基控制技術(shù)來說，建立良好適用的體系架構(gòu)， 是直接決定MMC系統(tǒng)控制長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行成敗與否的關(guān)鍵所在。
圖1是現(xiàn)有閥基控制技術(shù)設(shè)備模型圖，圖中，相對(duì)于常規(guī)直流輸電技術(shù)的閥基電 子(VBE)技術(shù)，柔性直流輸電技術(shù)的閥基控制技術(shù)更加強(qiáng)調(diào)對(duì)子模塊的控制，包括子模塊電 容電壓平衡控制研究、環(huán)流抑制研究以及綜合評(píng)價(jià)保護(hù)研究等策略與決策。高壓大容量柔 性直流輸電系統(tǒng)的閥基控制內(nèi)容包括信息采集，演繹分析，調(diào)制，環(huán)流抑制策略，子模塊電 容電壓平衡控制策略，安全綜合評(píng)價(jià)，保護(hù)策略，決策形成等一系列工作和需求。
模塊化多電平換流閥需要根據(jù)電容電壓及子模塊工作狀態(tài)對(duì)單獨(dú)的子模塊進(jìn)行 不同的實(shí)時(shí)投切控制，電平數(shù)越多，實(shí)時(shí)控制周期越短，電容電壓平衡控制越難實(shí)現(xiàn)。對(duì)中 小容量柔性直流輸電應(yīng)用，柔性直流輸電閥基控制設(shè)備的架構(gòu)主要以單個(gè)的智能單元為功 能模塊，通過冗余熱備份架構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和算法實(shí)現(xiàn)等功能，但在高壓大容量 系統(tǒng)應(yīng)用下，上述架構(gòu)在系統(tǒng)采集能力、處理能力和決策、評(píng)價(jià)效率執(zhí)行等方面都將無法滿 足運(yùn)行要求。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于高壓大容量柔性直流輸電的閥基控制 設(shè)備，解決了閥控技術(shù)上的大規(guī)模高速信息采集問題、復(fù)雜決策運(yùn)算以及綜合評(píng)價(jià)保護(hù)等 問題。
本發(fā)明提供的一種用于高壓大容量柔性直流輸電系統(tǒng)的閥基控制設(shè)備，所述柔性 直流輸電系統(tǒng)采用模塊化多電平換流器技術(shù)；其改進(jìn)之處在于，所述閥基控制設(shè)備包括感 受單元、策略單元、公共信息單元、預(yù)處理agent、演繹agent、監(jiān)視agent和執(zhí)行agent ；
所述感受單元采集所述模塊化多電平換流器的數(shù)據(jù)，傳給所述預(yù)處理agent和所 述演繹agent進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將處理后的數(shù)據(jù)傳給所述策略單元，所述策略單元根據(jù)得到 的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，將控制信號(hào)傳給所述執(zhí)行agent，控制所述模塊化多電平換流器；
所述監(jiān)視agent用于監(jiān)視所述閥基控制設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，包括子模塊狀態(tài)、橋臂 電流、子模塊電壓信息、系統(tǒng)運(yùn)行情況、故障情況等所有信息；
所述公共信息單元保存?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)，并用于數(shù)據(jù)共享。
其中，所述感受單元采集所述模塊化多電平換流器的數(shù)據(jù)包括電壓、DIDO信息 和閥息。
其中，所述感受單元包括至少一個(gè)agent ;當(dāng)兩個(gè)以上agent工作時(shí),agent直接采 用并行的方式采集數(shù)據(jù)。
其中，所述策略單元包括策略agent和保護(hù)agent ；
所述策略agent用于產(chǎn)生電容電壓平衡策略和環(huán)流抑制策略；
所述保護(hù)agent用于評(píng)價(jià)智能綜合安全和判定閥基保護(hù)策略。
其中,所述公共信息單元包括至少一個(gè)agent。
其中，所述預(yù)處理agent是將感受單元采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過求導(dǎo)、微分、積分處理，生 成系統(tǒng)策略需要的參量。
其中，所述演繹agent是將感受單元采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波計(jì)算、閾值判讀、狀態(tài)判 斷、系統(tǒng)阻抗計(jì)算和故障相判別。
其中，所述感受單元、所述預(yù)處理agent、所述演繹agent和所述策略單元之間采 用千兆光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；
所述公共信息單元分別與所述監(jiān)視agent、所述感受單元、所述預(yù)處理agent、所 述演繹agent和所述策略單元之間采用千兆光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；
所述執(zhí)行agent與所述策略單元通過千兆光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
其中，所述策略單元將處理后的數(shù)據(jù)傳給級(jí)控系統(tǒng)，所述級(jí)控系統(tǒng)用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為
本發(fā)明閥基控制設(shè)備VBC采取多agent系統(tǒng)，作為高壓大容量柔性直流輸電系統(tǒng) 閥基控制的技術(shù)架構(gòu)，具有非常好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。分布式人工智能技術(shù)使邏輯上和物理上分 散的系統(tǒng)并行、協(xié)調(diào)地求解問題。按控制系統(tǒng)的要求，從功能上劃分為多個(gè)agent系統(tǒng)，互 相通信，彼此協(xié)調(diào)，共同完成大的復(fù)雜系統(tǒng)的控制作業(yè)任務(wù)。該系統(tǒng)不僅具備一般分布式系 統(tǒng)所具有的資源共享、可靠性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、易于擴(kuò)展等特點(diǎn)，而且通過各agent簡(jiǎn)單相互 協(xié)調(diào)和協(xié)作即可解決大規(guī)模的復(fù)雜問題，使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的靈活性和魯棒性。
本發(fā)明采取多agent系統(tǒng)架構(gòu)，以多agent系統(tǒng)分布式計(jì)算和自身的智能性、實(shí)時(shí) 性、共享性等特點(diǎn)，解決了閥控技術(shù)上的大規(guī)模高速信息采集問題、復(fù)雜決策運(yùn)算以及綜合 評(píng)價(jià)保護(hù)等問題。
本發(fā)明功能模塊架構(gòu)以多個(gè)agent進(jìn)行底層定義，實(shí)現(xiàn)了電流控制和橋臂控制功 能的同時(shí)，使控制風(fēng)險(xiǎn)的分散性也得到了保證；
本發(fā)明多agent技術(shù)替代單獨(dú)的智能功能模塊，將策略算法由原有的傳統(tǒng)控制策 略實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)為高級(jí)的智能優(yōu)化算法(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法、遺傳與禁忌混合算法、多目標(biāo)動(dòng)態(tài) 優(yōu)化算法等)實(shí)現(xiàn)成為可能，從根本上增強(qiáng)了系統(tǒng)的處理能力，突破了系統(tǒng)的復(fù)雜算法解決 能力的瓶頸。
本發(fā)明通過多agent互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)取代原有的雙冗余熱備份架構(gòu)，多個(gè)局域?qū)Ｓ?千兆網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的agent加上專用接收接口，將大規(guī)模的閥狀態(tài)和橋臂信息進(jìn)行統(tǒng)一的采集 接收和處理決策；
本發(fā)明完整的調(diào)度機(jī)制和智能調(diào)度策略，結(jié)構(gòu)不會(huì)受節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)增加或減少的影 響，使系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)放性；
本發(fā)明通信接口包括端到端光纖通信技術(shù)和前兆局域網(wǎng)絡(luò)，大大提高了系統(tǒng)采集 能力、數(shù)據(jù)吞吐量，并降低了系統(tǒng)控制延時(shí)。
本發(fā)明多agent系統(tǒng)完整的調(diào)度機(jī)制和智能調(diào)度策略很好的實(shí)現(xiàn)智能優(yōu)化算法， 包括環(huán)流抑制、子模塊電容電壓平衡以及綜合保護(hù)評(píng)價(jià)等復(fù)雜算法的實(shí)現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明提供的多agent系統(tǒng)閥基設(shè)備架構(gòu)體系圖。
圖2為本發(fā)明提供的閥基控制技術(shù)設(shè)備模型圖。
圖3為本發(fā)明提供的策略多agent網(wǎng)絡(luò)分布式協(xié)商與調(diào)度。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本實(shí)施例提供的一種用于高壓大容量柔性直流輸電的閥基控制設(shè)備，其模型圖如 圖2所示，所述柔性直流輸電系統(tǒng)包括模塊化多電平換流器；所述閥基控制設(shè)備包括感受 單元、策略單元、公共信息單元、預(yù)處理agent、演繹agent、監(jiān)視agent和執(zhí)行agent ；
所述感受單元采集所述模塊化多電平換流器的數(shù)據(jù)，傳給所述預(yù)處理agent和所 述演繹agent進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將處理后的數(shù)據(jù)傳給所述策略單元，所述策略單元根據(jù)得到 的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，將控制信號(hào)傳給所述執(zhí)行agent，控制所述模塊化多電平換流器；
所述監(jiān)視agent用于監(jiān)視所述閥基控制設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，包括子模塊狀態(tài)、橋臂 電流、子模塊電壓信息、系統(tǒng)運(yùn)行情況、故障情況等所有信息；
所述公共信息單元保存?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)，并用于數(shù)據(jù)共享；
所述策略單元將處理后的數(shù)據(jù)傳給級(jí)控系統(tǒng)，所述級(jí)控系統(tǒng)用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
其閥基控制設(shè)備內(nèi)的具體連接關(guān)系為所述感受單元、所述預(yù)處理agent、所述演 繹agent和所述策略單元之間采用千兆光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；所述公共信息單元分別與所述監(jiān)視 agent、所述感受單元、所述預(yù)處理agent、所述演繹agent和所述策略單元之間采用千兆光 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；所述執(zhí)行agent與所述策略單元通過千兆光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
本實(shí)施例的感受單元采集所述模塊化多電平換流器的數(shù)據(jù)包括電壓、DIDO信息 和閥信息。感受單元包括至少一個(gè)agent ;當(dāng)兩個(gè)以上agent工作時(shí)，agent直接采用并行 的方式采集數(shù)據(jù)。
本實(shí)施例的策略單元包括策略agent和保護(hù)agent ;所述策略agent用于產(chǎn)生電容電壓平衡策略和環(huán)流抑制策略；所述保護(hù)agent用于評(píng)價(jià)智能綜合安全和判定閥基保護(hù) 策略。
本實(shí)施例的公共信息單元包括至少一個(gè)的agent，agent間相互通信，完成存儲(chǔ)數(shù) 據(jù)和信息共享功能。
本實(shí)施例的預(yù)處理agent是將感受單元采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過求導(dǎo)、微分、積分處理，生 成系統(tǒng)策略需要的參量。參量包括電流變化率、電壓變化率和閥值等。
本實(shí)施例的演繹agent是將感受單元采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波計(jì)算、閾值判讀、狀態(tài) 判斷、系統(tǒng)阻抗計(jì)算和故障相判別。
圖3是策略多agent網(wǎng)絡(luò)分布式協(xié)商與調(diào)度。圖中，整個(gè)閥基控制設(shè)備的每個(gè)單 元都有一個(gè)完整的調(diào)度機(jī)制和智能調(diào)度策略，結(jié)構(gòu)不會(huì)受節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)增加或減少的影響， 系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)放性。
最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡 管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然 可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用于高壓大容量柔性直流輸電系統(tǒng)的閥基控制設(shè)備，所述柔性直流輸電系統(tǒng)采用模塊化多電平換流器技術(shù)；其特征在于，所述閥基控制設(shè)備包括感受單元、策略單元、公共信息單元、預(yù)處理agent、演繹agent、監(jiān)視agent和執(zhí)行agent ； 所述感受單元采集所述模塊化多電平換流器的數(shù)據(jù)，傳給所述預(yù)處理agent和所述演繹agent進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將處理后的數(shù)據(jù)傳給所述策略單元，所述策略單元根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，將控制信號(hào)傳給所述執(zhí)行agent，控制所述模塊化多電平換流器； 所述監(jiān)視agent用于監(jiān)視所述閥基控制設(shè)備采集的數(shù)據(jù)； 所述公共信息單元保存?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)，并用于數(shù)據(jù)共享。
2.如權(quán)利要求1所述的閥基控制設(shè)備，其特征在于，所述感受單元采集所述模塊化多電平換流器的數(shù)據(jù)包括電壓、DIDO信息和閥信息。
3.如權(quán)利要求1所述的閥基控制設(shè)備，其特征在于，所述感受單元包括至少一個(gè)agent ;當(dāng)兩個(gè)以上agent工作時(shí)，agent直接采用并行的方式采集數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的閥基控制設(shè)備，其特征在于，所述策略單元包括策略agent和保護(hù) agent ； 所述策略agent用于產(chǎn)生電容電壓平衡策略和環(huán)流抑制策略； 所述保護(hù)agent用于評(píng)價(jià)智能綜合安全和判定閥基保護(hù)策略。
5.如權(quán)利要求1所述的閥基控制設(shè)備，其特征在于，所述公共信息單元包括至少一個(gè)agent
6.如權(quán)利要求1所述的閥基控制設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)處理agent是將感受單元采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過求導(dǎo)、微分、積分處理，生成系統(tǒng)策略需要的參量。
7.如權(quán)利要求1所述的閥基控制設(shè)備，其特征在于，所述演繹agent是將感受單元采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波計(jì)算、閾值判讀、狀態(tài)判斷、系統(tǒng)阻抗計(jì)算和故障相判別。
8.如權(quán)利要求1所述的閥基控制設(shè)備，其特征在于，所述感受單元、所述預(yù)處理agent、所述演繹agent和所述策略單元之間采用千兆光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)； 所述公共信息單元分別與所述監(jiān)視agent、所述感受單元、所述預(yù)處理agent、所述演繹agent和所述策略單元之間采用千兆光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)； 所述執(zhí)行agent與所述策略單元通過千兆光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
9.如權(quán)利要求1所述的閥基控制設(shè)備，其特征在于，所述策略單元將處理后的數(shù)據(jù)傳給級(jí)控系統(tǒng)，所述級(jí)控系統(tǒng)用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于高壓大容量柔性直流輸電的閥基控制設(shè)備，柔性直流輸電系統(tǒng)包括模塊化多電平換流器；閥基控制設(shè)備包括感受單元、策略單元、公共信息單元、預(yù)處理agent、演繹agent、監(jiān)視agent和執(zhí)行agent；感受單元采集模塊化多電平換流器的數(shù)據(jù)，傳給預(yù)處理agent和演繹agent進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將處理后的數(shù)據(jù)傳給策略單元，策略單元根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，將控制信號(hào)傳給執(zhí)行agent，控制模塊化多電平換流器；監(jiān)視agent用于監(jiān)視閥基控制設(shè)備采集的數(shù)據(jù)；公共信息單元保存?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)，并用于數(shù)據(jù)共享。本發(fā)明解決了閥控技術(shù)上的大規(guī)模高速信息采集問題、復(fù)雜決策運(yùn)算以及綜合評(píng)價(jià)保護(hù)等問題。
文檔編號(hào)H02J1/00GK103036402SQ20121053405
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者姜喜瑞, 謝敏華, 王韌秋, 高陽, 楊岳峰, 賀之淵 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞電力工程有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司