一種直流輸電系統功率指令偏差監測裝置和偏差監測方法與流程
2024-03-24 23:36:05 1
本發明涉及一種直流輸電系統功率指令偏差監測裝置和偏差監測方法。
背景技術：
高壓直流輸電具有遠距離、大容量、低損耗的優點，是實現我國能源優化配置的有效途徑，能夠取得良好的社會經濟綜合效益。隨著直流輸電工程建設的快速發展，形成的交直流並聯運行系統加強了電網結構，但當直流輸電系統發生換流器故障閉鎖、極故障閉鎖時，有可能會導致故障前所設定的直流功率指令與故障後直流輸電系統實際輸送的功率不一致。而當直流故障消除後重新投入運行時，若沒有及時調整直流功率指令，將會使得直流輸電系統的輸送功率發生驟變，從而對電網的穩定運行造成較大影響。
目前，換流站運行人員通過人工查看直流輸電系統的功率指令與實際輸送功率值，若發現不一致則及時調整功率指令，以確保其與輸送功率實際值相同。但因換流站運行人員監盤工作繁重，且人工核對功率指令與功率實際值間的差值相對比較被動，容易遺漏且發現問題不夠及時，故存在一定的安全隱患。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明提供一種直流輸電系統功率指令偏差監測裝置和偏差監測方法，當直流系統的功率指令與功率實際值的差值大於所設定的誤差允許值時，能夠及時準確的發出提醒，避免人工操作帶來的失誤。
為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：
一種直流輸電系統功率指令偏差監測裝置，包括檢測單元和數據處理單元，其中：
檢測單元：檢測直流輸電系統的功率指令、直流電流、直流電壓，直流極的控制方式、運行狀態，識別主控換流站；
數據處理單元：結合直流極的控制方式、運行狀態和主控換流站狀態選擇目標極，計算直流輸電系統目標極的功率指令與功率實際值間的差值，比較差值與誤差允許值，根據計算結果觸發或復位相應的報警事件。
優選，還包括通信單元，所述通信單元實時監測報警事件信號的狀態，當報警事件信號的狀態變位後推送相應的信息至監控系統。
優選，誤差允許值根據直流電流、直流電壓測量時允許的最大誤差來設定。
優選，所述主控換流站為整流換流站或逆變換流站。
優選，當直流極的運行狀態為雙極運行，且直流極的控制方式為兩極均為雙極功率控制時，則選取主控換流站的控制極所屬的直流極為目標極；
當直流極的運行狀態為雙極運行，且直流極的控制方式為一極為雙極功率控制同時另一極為單極功率控制時，則選取主控換流站的控制極所屬的直流極為目標極；
當直流極的運行狀態為雙極運行，直流極的控制方式為兩極均為單極功率控制時，則選取主控換流站的直流極為各自的目標極；
當直流極的運行狀態為單極運行時，則選取主控換流站的運行極為目標極。
一種直流輸電系統功率指令偏差監測方法，包括如下步驟：
步驟1、檢測直流輸電系統的功率指令、直流電流、直流電壓，直流極的控制方式、運行狀態，識別主控換流站；
步驟2、結合直流極的控制方式、運行狀態和主控換流站狀態選擇目標極，計算直流輸電系統目標極的功率指令與功率實際值間的差值，比較差值與誤差允許值，根據計算結果觸發或復位相應的報警事件。
優選，步驟2中，具體步驟如下：
s201、計算直流輸電系統所有極的功率指令與功率實際值間的差值，且比較差值與誤差允許值；
s202、結合直流極的控制方式、運行狀態和主控換流站狀態選擇目標極；
s203、當目標極的功率指令與功率實際值間的差值大於誤差允許值，則觸發相應的報警事件。
或者，步驟2中，具體步驟如下：
s211、結合直流極的控制方式、運行狀態和主控換流站狀態選擇目標極；
s212、計算目標極的功率指令與功率實際值間的差值，且比較差值與誤差允許值；
s213、當目標極的功率指令與功率實際值間的差值大於誤差允許值，則觸發相應的報警事件。
優選，所述主控換流站為整流換流站或逆變換流站；
當直流極的運行狀態為雙極運行，且直流極的控制方式為兩極均為雙極功率控制時，則選取主控換流站的控制極所屬的直流極為目標極；
當直流極的運行狀態為雙極運行，且直流極的控制方式為一極為雙極功率控制同時另一極為單極功率控制時，則選取主控換流站的控制極所屬的直流極為目標極；
當直流極的運行狀態為雙極運行，直流極的控制方式為兩極均為單極功率控制時，則選取主控換流站的直流極為各自的目標極；
當直流極的運行狀態為單極運行時，則選取主控換流站的運行極為目標極。
本發明的有益效果是：通過實時計算直流輸電系統的功率指令與功率實際值間的差值，判斷出差值是否超出了測量允許的誤差值，結合直流極的控制方式、運行狀態和主控換流站，綜合處理後自動產生相應的報警事件。運行人員則根據報警提示調整功率指令來消除偏差，提高了直流輸電系統輸送功率的穩定性，有效抑制了直流輸送功率的波動對電網的影響。
附圖說明
圖1是本發明一種直流輸電系統功率指令偏差監測裝置的結構示意圖；
圖2是本發明一種直流輸電系統功率指令偏差監測方法的示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體的實施例對本發明技術方案作進一步的詳細描述，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明並能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。
一種直流輸電系統功率指令偏差監測裝置，如圖1所示，包括檢測單元和數據處理單元，其中：
檢測單元：檢測直流輸電系統的功率指令、直流電流、直流電壓，直流極的控制方式、運行狀態，識別主控換流站。
直流極的控制方式按極設置，包括單極電流控制、單極功率控制和雙極功率控制；直流極的運行狀態包括極運行和極停運，若直流極停運，其功率指令與功率實際值都為0，不存在偏差，所以只需考慮極運行，可分為單極運行和雙極運行；主控換流站為整個直流系統協調兩站進行相關操作的換流站，為整流換流站或逆變換流站，主控換流站可以在整流換流站和逆變換流站之間進行人工切換。
其中，直流輸電系統在單極電流控制方式運行時，不存在故障恢復後的功率指令與功率實際值偏差，所以只需考慮單極功率控制和雙極功率控制的控制方式，可細分為兩極均為雙極功率控制、一極為雙極功率控制同時另一極為單極功率控制、兩極均為單極功率控制。直流輸電系統的功率指令都是由主控換流站下發的，所以只需要在主控換流站實現功率指令與實際功率值的偏差報警。
數據處理單元：結合直流極的控制方式、運行狀態和主控換流站狀態選擇目標極，選取目標極後，計算直流輸電系統目標極的功率指令與功率實際值間的差值，比較差值與誤差允許值，根據計算結果觸發或復位相應的報警事件。當差值大於誤差允許值後自動產生報警事件來提示換流站運行人員。
優選，還包括通信單元，所述通信單元實時監測報警事件信號的狀態，當報警事件信號的狀態變位後推送相應的信息至監控系統。通信單元基於標準通信規約實現控制裝置與換流站監控系統的通信，監測偏差報警事件信號，以通信方式上送其狀態。
誤差允許值根據直流電流、直流電壓測量時允許的最大誤差來設定，比如，測量誤差最大允許值為0.2%，則可根據這個原則計算出誤差允許值。
結合直流極的控制方式、運行狀態和主控換流站狀態選擇目標極，具體為：
當直流極的運行狀態為雙極運行，且直流極的控制方式為兩極均為雙極功率控制時，則選取主控換流站的控制極所屬的直流極為目標極；
當直流極的運行狀態為雙極運行，且直流極的控制方式為一極為雙極功率控制同時另一極為單極功率控制時，則選取主控換流站的控制極所屬的直流極為目標極；
當直流極的運行狀態為雙極運行，直流極的控制方式為兩極均為單極功率控制時，則選取主控換流站的直流極為各自的目標極；
當直流極的運行狀態為單極運行時，則選取主控換流站的運行極為目標極。
相應的，如圖2所示，一種直流輸電系統功率指令偏差監測方法，包括如下步驟：
步驟1、檢測直流輸電系統的功率指令、直流電流、直流電壓，直流極的控制方式、運行狀態，識別主控換流站；
步驟2、結合直流極的控制方式、運行狀態和主控換流站狀態選擇目標極，計算直流輸電系統目標極的功率指令與功率實際值間的差值，比較差值與誤差允許值，根據計算結果觸發或復位相應的報警事件。當差值大於誤差允許值後自動產生報警事件來提示換流站運行人員。
圖2中，通過差值計算功能塊1計算出功率指令與功率實際值的差值。功率指令是由運行人員整定的，功率實際值是根據採集的直流電流、直流電壓計算的。在計算功率實際值時：
對於整流換流站：功率實際值=直流電流*直流電壓；
對於逆變換流站：功率實際值=直流電流*[直流電壓+直流線路壓降]。
通過比較器功能塊2比較差值與誤差允許值。比較器功能塊可採用帶延遲數的比較器，可避免差值在誤差允許值上下浮動時輸出結果頻繁變化。誤差允許值根據直流電流、直流電壓測量時允許的最大誤差來設定，比如，測量誤差最大允許值為0.2%，則可根據這個原則計算出誤差允許值。
比較器功能塊2的輸出通過非邏輯計算功能塊3與sr觸發器5相連，同時比較器功能塊2的輸出還與與邏輯計算功能塊4相連。
直流極的控制方式按極設置，包括單極電流控制、單極功率控制和雙極功率控制；直流極的運行狀態包括極運行和極停運，若直流極停運，其功率指令與功率實際值都為0，不存在偏差，所以只需考慮極運行，可分為單極運行和雙極運行；主控換流站為整個直流系統協調兩站進行相關操作的換流站，為整流換流站或逆變換流站，主控換流站可以在整流換流站和逆變換流站之間進行人工切換。
其中，直流輸電系統在單極電流控制方式運行時，不存在故障恢復後的功率指令與功率實際值偏差，所以只需考慮單極功率控制和雙極功率控制的控制方式，可細分為兩極均為雙極功率控制、一極為雙極功率控制同時另一極為單極功率控制、兩極均為單極功率控制。直流輸電系統的功率指令都是由主控換流站下發的，所以只需要在主控換流站實現功率指令與實際功率值的偏差報警。
結合直流極的控制方式、運行狀態和主控換流站狀態選擇目標極，具體為：
當直流極的運行狀態為雙極運行，且直流極的控制方式為兩極均為雙極功率控制時，則選取主控換流站的控制極所屬的直流極為目標極；
當直流極的運行狀態為雙極運行，且直流極的控制方式為一極為雙極功率控制同時另一極為單極功率控制時，則選取主控換流站的控制極（直流系統中一個極的控制層次）所屬的直流極為目標極；
當直流極的運行狀態為雙極運行，直流極的控制方式為兩極均為單極功率控制時，則選取主控換流站的直流極為各自的目標極；
當直流極的運行狀態為單極運行時，則選取主控換流站的運行極為目標極。
其中，步驟2可以採用兩種方法，第一種方法具體包括如下步驟：
s201、計算直流輸電系統所有極的功率指令與功率實際值間的差值，且比較差值與誤差允許值；
s202、結合直流極的控制方式、運行狀態和主控換流站狀態選擇目標極；
s203、當目標極的功率指令與功率實際值間的差值大於誤差允許值，則觸發相應的報警事件。
第二種方法具體包括如下步驟：
s211、結合直流極的控制方式、運行狀態和主控換流站狀態選擇目標極；
s212、計算目標極的功率指令與功率實際值間的差值，且比較差值與誤差允許值；
s213、當目標極的功率指令與功率實際值間的差值大於誤差允許值，則觸發相應的報警事件。
比如，圖2中，當比較器輸出為1時，則通過步驟2的與邏輯計算，最終由sr觸發器功能模塊5來觸發報警事件；當比較器輸出為0時，經過非邏輯計算功能塊3來復位報警事件。
通過實時計算直流輸電系統的功率指令與功率實際值間的差值，判斷出差值是否超出了測量允許的誤差值，結合直流極的控制方式、運行狀態和主控換流站，綜合處理後自動產生相應的報警事件。運行人員則根據報警提示調整功率指令來消除偏差，提高了直流輸電系統輸送功率的穩定性，有效抑制了直流輸送功率的波動對電網的影響。尤其適用於高壓/特高壓直流輸電功率指令與功率實際值的偏差消除。
以上僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或者等效流程變換，或者直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。