一種直流功率緊急控制裝置制造方法
【專利摘要】一種直流功率緊急控制裝置，所述緊急控制裝置包括控制主機(jī)和控制從機(jī)，所述控制主機(jī)安裝在直流線路整流側(cè)站端，其輸入端與直流線路整流側(cè)的相量測量裝置相連，輸出端與直流系統(tǒng)的控制部分相連；所述控制從機(jī)安裝在直流線路逆變側(cè)站端，其輸入端與直流線路逆變側(cè)的相量測量裝置相連；主從機(jī)之間采用電力專用數(shù)據(jù)通道進(jìn)行實時通信。本實用新型裝置能對交流電網(wǎng)短路引起的區(qū)域間有功失衡和同步發(fā)電機(jī)功角搖擺問題進(jìn)行有效的處理，尤其能在抑制大電網(wǎng)擾動后的暫態(tài)失穩(wěn)問題時提供適量和適速的有功調(diào)節(jié)，提高復(fù)雜交直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。
【專利說明】一種直流功率緊急控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制領(lǐng)域，是一種針對直流功率緊急控制的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著交直流互聯(lián)電網(wǎng)的快速發(fā)展，越來越多的大功率直流輸電集中落點到負(fù)荷中心，直流輸電的龐大規(guī)模、快速控制響應(yīng)能力對電網(wǎng)的動態(tài)特性、穩(wěn)定風(fēng)險和控制手段帶來了一系列復(fù)雜的影響和深刻的變化。直流線路因故停運(yùn)后，大量原來由直流線路輸送的功率將轉(zhuǎn)移到與之相并聯(lián)的交流通道上，造成交流線路潮流過重及交流沿線電壓降低，容易引發(fā)穩(wěn)定問題；交流系統(tǒng)故障切除后，交流系統(tǒng)特別是直流換流母線的電壓波動，影響了直流功率的傳輸，阻礙了交流系統(tǒng)電壓、功角擺動的平息，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。在這種情況下，針對健全的直流線路運(yùn)用妥善的策略對交流系統(tǒng)進(jìn)行功率緊急支援，彌補(bǔ)送受端功率的不平衡，對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。
[0003]交直流大電網(wǎng)在嚴(yán)重交流故障或直流雙極閉鎖等故障下的暫態(tài)失穩(wěn)仍然是限制電網(wǎng)輸電能力的主要約束。目前，交流電網(wǎng)對于短路引起的區(qū)域間有功失衡和同步發(fā)電機(jī)功角搖擺問題一直缺少真正有效的抑制手段。抑制大電網(wǎng)擾動后的暫態(tài)失穩(wěn)需要快速的大幅度的有功調(diào)節(jié)手段。而無論發(fā)電機(jī)PSS (電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)還是FACTs (柔性交流輸電系統(tǒng))受其有功潮流調(diào)節(jié)能力限制，均只能對小幅度的功率振蕩提供阻尼，卻難以對大規(guī)模電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定，尤其是第1-3個搖擺周期內(nèi)功角失穩(wěn)起到良好的抑制作用。直流輸電方式的存在為改善大電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性提供了全新的、更加有效的控制手段。直流輸電系統(tǒng)有功功率幅度較大，調(diào)節(jié)速度較快。采用多回直流共同參與調(diào)節(jié)，可進(jìn)一步提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)功率的幅度和速度，使得直流輸電系統(tǒng)的快速功率調(diào)制為改善大電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定裕度提供了新的有效的控制手段。當(dāng)嚴(yán)重交流故障或者單回直流雙極閉鎖等故障發(fā)生時，輸電通道中的其它直流可以在快速辨識故障模式的基礎(chǔ)上，通過直流功率的快速、緊急調(diào)制，有效地控制發(fā)電機(jī)群搖擺過程中區(qū)域間的功率平衡關(guān)系，起到抑制功角搖擺，提高穩(wěn)定極限的作用。
[0004]傳統(tǒng)的直流功率支援功能封裝在保護(hù)裝置或穩(wěn)控裝置的插件板卡中，一般作為直流輸電系統(tǒng)的附加功能來使用，需要借用其它裝置的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，沒有形成獨立的控制裝置系統(tǒng)；傳統(tǒng)裝置的直流功率支援動作優(yōu)先級不高，往往由保護(hù)裝置或穩(wěn)控裝置的邏輯信號來激活啟動，不能對電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行快速有效、精確、適速的直流功率緊急支援；傳統(tǒng)的直流功率支援裝置缺少人機(jī)操作接口，不利于控制管理和使用。傳統(tǒng)的直流調(diào)制裝置系統(tǒng)作為直流輸電系統(tǒng)的附件調(diào)制器，具有裝置動作的優(yōu)先級低、數(shù)據(jù)獲取不直接、功率支援動作不及時、支援量值精度低、支援速率調(diào)節(jié)不便、防誤功能有限等缺點，急需進(jìn)行重新設(shè)計和改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型發(fā)明的目的是公開一種就地化設(shè)置和實時控制的直流功率緊急控制裝置，該發(fā)明通過設(shè)計一種功能獨立、結(jié)構(gòu)合理的直流功率緊急支援裝置，實現(xiàn)直流功率緊急支援的就地化高效控制性能，能有效快速緩解電力系統(tǒng)短時故障對輸電系統(tǒng)的影響。
[0006]本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種直流功率緊急控制裝置，其特征在于:
[0008]所述緊急控制裝置包括控制主機(jī)和控制從機(jī)，所述控制主機(jī)安裝在直流線路整流側(cè)站端，其輸入端與直流線路整流側(cè)的相量測量裝置相連，輸出端與直流系統(tǒng)的控制部分相連；
[0009]所述控制從機(jī)安裝在直流線路逆變側(cè)站端，其輸入端與直流線路逆變側(cè)的相量測量裝置相連；
[0010]主從機(jī)之間采用電力專用數(shù)據(jù)通道進(jìn)行實時通信。
[0011]本發(fā)明還進(jìn)一步優(yōu)先采用以下技術(shù)方案:
[0012]所述控制主機(jī)包括信號采集及處理模塊、控制器模塊、輸出接口模塊、人機(jī)接口模塊；
[0013]其中所述控制主機(jī)的信號采集與處理模塊的輸入端與直流線路整流側(cè)的相量測量裝置相連，所述信號采集及處理模塊、輸出接口模塊以及人機(jī)接口模塊均與控制器模塊相連。
[0014]所述控制從機(jī)包括信號采集及處理模塊、輸出接口模塊、人機(jī)接口模塊；
[0015]所述控制從機(jī)的信號采集及處理模塊與直流線路逆變側(cè)的相量測量裝置相連，控制從機(jī)的輸出接口模塊、人機(jī)接口模塊均連接至信號采集及處理模塊。
[0016]所述控制從機(jī)的輸出接口模塊通過電力專用數(shù)據(jù)通道與控制主機(jī)的控制器模塊相連。
[0017]所述控制主機(jī)和控制從機(jī)還分別包括電源模塊；
[0018]其中，控制主機(jī)與控制從機(jī)的電源模塊連接至反應(yīng)各自裝置電源工作狀態(tài)的節(jié)點繼電器。
[0019]所述控制主機(jī)還包括信號模塊，所述信號模塊與系統(tǒng)報警裝置相連。
[0020]本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0021]本實用新型涉及一種直流功率緊急控制的裝置，本裝置在輸電系統(tǒng)兩端分別設(shè)置控制主機(jī)和控制從機(jī)，改善直流功率緊急支援控制器數(shù)據(jù)源的獲取渠道，保證裝置能實時有效讀取電網(wǎng)系統(tǒng)的量測數(shù)據(jù)，就地化控制提高動作的可靠性；本裝置控制主機(jī)中單獨設(shè)置了控制器模塊，實時完成對電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的判斷和直流功率支援量的邏輯運(yùn)算，有效改善了功率支援裝置動作的優(yōu)先級；本裝置控制主機(jī)中設(shè)置輸出接口模塊，建立控制命令的轉(zhuǎn)換與傳輸渠道，提高直流功率緊急支援控制的靈活性并保證控制量值的精度。本發(fā)明裝置能在直流功率緊急支援中提供高效、實時的控制命令，在抑制大電網(wǎng)擾動后的暫態(tài)失穩(wěn)問題時提供適量和適速的有功調(diào)節(jié)，提高復(fù)雜交直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型提供的一種直流功率緊急控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖中，I為控制主機(jī)，2為控制從機(jī)，3為控制主機(jī)中的信號采集及處理模塊，4為主機(jī)的控制器模塊，5為主機(jī)的輸出接口模塊，6為主機(jī)的信號模塊，7為主機(jī)的人機(jī)接口模塊，8為控制主機(jī)的電源模塊，9為從機(jī)的信號采集及處理模塊，10為從機(jī)的輸出接口模塊，11為從機(jī)的人機(jī)接口模塊，12為控制從機(jī)的電源模塊，13為電力專用數(shù)據(jù)通道，14為整流器，15為逆變器，LI為交流輸電線，L2為直流輸電線，16整流側(cè)母線，17逆變側(cè)母線。
具體實施方案
[0024]下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
[0025]如圖1所示，直流功率緊急控制裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理是:
[0026]所述緊急控制裝置包括控制主機(jī)I和控制從機(jī)2，所述控制主機(jī)I安裝在直流線路整流側(cè)站端，實現(xiàn)裝置在整流側(cè)就地化安裝，其輸入端與直流線路整流側(cè)的相量測量裝置相連，實時獲取整流側(cè)交直流系統(tǒng)量測信號；輸出端與直流系統(tǒng)的控制部分相連，將控制器裝置的控制命令實時發(fā)送給整流側(cè)的極控系統(tǒng)；
[0027]所述控制從機(jī)2安裝在直流線路逆變側(cè)站端，實現(xiàn)裝置在逆變側(cè)就地化安裝，其輸入端與直流線路逆變側(cè)的相量測量裝置相連，實時獲取逆變側(cè)交直流系統(tǒng)量測信號；
[0028]主從機(jī)之間采用電力專用數(shù)據(jù)通道13進(jìn)行實時通信，使控制從機(jī)的量測數(shù)據(jù)和控制狀態(tài)實時上送給控制主機(jī)。
[0029]本發(fā)明優(yōu)先采用以下技術(shù)方案:
[0030]所述控制主機(jī)I包括信號采集及處理模塊3、控制器模塊4、輸出接口模塊5、人機(jī)接口模塊7。其中采集及處理模塊3通過數(shù)據(jù)總線將處理好的數(shù)據(jù)片段傳輸給控制器模塊4，控制器模塊4通過數(shù)據(jù)總線將邏輯計算結(jié)果傳輸給輸出接口模塊5，人機(jī)接口模塊7將從數(shù)據(jù)總線獲取所有數(shù)據(jù)，所有模塊共用控制主機(jī)I的對時總線完成對時，輸出接口模塊5通過控制總線將控制命令輸送給整流側(cè)的極控系統(tǒng)；
[0031]其中所述控制主機(jī)I的信號采集與處理模塊3的輸入端與直流線路整流側(cè)的相量測量裝置相連，實時獲取整流側(cè)交直流線路量測信號；所述信號采集及處理模塊3、輸出接口模塊5以及人機(jī)接口模塊7均與控制器模塊4相連，進(jìn)行量測數(shù)據(jù)和控制命令的交互。
[0032]所述控制從機(jī)2包括信號采集及處理模塊9、輸出接口模塊10、人機(jī)接口模塊11。其中采集及處理模塊9通過數(shù)據(jù)總線將處理好的數(shù)據(jù)片段傳輸給輸出接口模塊10，人機(jī)接口模塊11將從數(shù)據(jù)總線獲取所有數(shù)據(jù)，所有模塊共用控制從機(jī)2的對時總線完成對時；
[0033]所述控制從機(jī)2的信號采集及處理模塊9與直流線路逆變側(cè)的相量測量裝置相連，實時獲取逆變側(cè)交直流線路量測信號；控制從機(jī)2的輸出接口模塊10、人機(jī)接口模塊11均連接至信號采集及處理模塊9，進(jìn)行量測數(shù)據(jù)和控制命令的交互。
[0034]所述控制從機(jī)2的輸出接口模塊10通過電力專用數(shù)據(jù)通道13與控制主機(jī)I的控制器模塊4相連，使逆變側(cè)量測數(shù)據(jù)和控制狀態(tài)及時傳送到控制主機(jī)I。
[0035]所述控制主機(jī)I包括電源模塊8，所述控制從機(jī)2包括電源模塊12，為各機(jī)箱模塊提供正常工作所需電源；
[0036]其中，控制主機(jī)I的電源模塊8與控制從機(jī)2的電源模塊12連接至反應(yīng)各自裝置電源工作狀態(tài)的節(jié)點繼電器，實時向監(jiān)控系統(tǒng)提供正常工作和異常告警的信號。
[0037]所述控制主機(jī)I還包括信號模塊6，所述信號模塊6與系統(tǒng)報警裝置相連，實時向監(jiān)控系統(tǒng)提供裝置正常工作和異常告警的信號。
[0038] 申請人:結(jié)合說明書附圖對本實用新型的實施做了詳細(xì)的說明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實施例僅為本實用新型的優(yōu)選實施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好地理解本實用新型精神，而并非對本實用新型保護(hù)范圍的限制，相反，任何基于本實用新型的實用新型精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直流功率緊急控制裝置，其特征在于: 所述緊急控制裝置包括控制主機(jī)和控制從機(jī)； 所述控制主機(jī)安裝在直流線路整流側(cè)站端，其輸入端與直流線路整流側(cè)的相量測量裝置相連，輸出端與直流系統(tǒng)的控制部分相連； 所述控制從機(jī)安裝在直流線路逆變側(cè)站端，其輸入端與直流線路逆變側(cè)的相量測量裝置相連； 主從機(jī)之間采用電力專用數(shù)據(jù)通道進(jìn)行實時通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流功率緊急控制裝置，其特征在于:所述控制主機(jī)包括信號采集及處理模塊、控制器模塊、輸出接口模塊、人機(jī)接口模塊；其中所述控制主機(jī)的信號采集與處理模塊的輸入端與直流線路整流側(cè)的相量測量裝置相連，所述信號采集及處理模塊、輸出接口模塊以及人機(jī)接口模塊均與控制器模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流功率緊急控制裝置，其特征在于: 所述控制從機(jī)包括信號采集及處理模塊、輸出接口模塊、人機(jī)接口模塊； 所述控制從機(jī)的信號采集及處理模塊與直流線路逆變側(cè)的相量測量裝置相連，控制從機(jī)的輸出接口模塊、人機(jī)接口模塊均連接至信號采集及處理模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流功率緊急控制裝置，其特征在于: 所述控制從機(jī)的輸出接口模塊通過電力專用數(shù)據(jù)通道與控制主機(jī)的控制器模塊相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的直流功率緊急控制裝置，其特征在于: 所述控制主機(jī)和控制從機(jī)還分別包括電源模塊；其中，控制主機(jī)和從機(jī)的電源模塊連接至反應(yīng)各自裝置電源工作狀態(tài)的節(jié)點繼電器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的緊急控制裝置，其特征在于: 所述控制主機(jī)還包括信號模塊，所述信號模塊與系統(tǒng)報警裝置相連。
【文檔編號】H02J1/14GK204068253SQ201420475128
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】涂亮, 李剛, 門錕, 熊春暉, 柳勇軍, 吳爽, 楊誠, 劉學(xué)子 申請人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 北京四方繼保自動化股份有限公司