一种柔性直流输电的换流站解锁方法和控制系统与流程

1.本发明实施例涉及直流输电技术，尤其涉及一种柔性直流输电的换流站解锁方法和控制系统。


背景技术：

2.柔性直流输电技术具有良好的经济性、互连性和控制性，近年来在电力系统中得到了广泛的应用进而迅速的发展。
3.在传统的柔性直流换流站解锁的方法中，解锁一般设计为先解锁直流电压站，后解锁直流功率站传送功率。但这种解锁方式下后解锁的直流功率站容易遭受解锁冲击，可靠性不高。


技术实现要素：

4.本发明提供一种柔性直流输电的换流站解锁方法和控制系统，以提高换流站的解锁安全性和可靠性。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种柔性直流输电的换流站解锁方法，该方法应用于柔性直流输电控制系统，所述柔性直流输电控制系统包括：至少两个控制模块，所述控制模块与直流换流站一一对应，与对应的所述直流换流站中的换流阀连接，至少两个所述控制模块之间通讯连接，其中，所述直流换流站包括直流电压站或直流功率站。
6.所述柔性直流输电的换流站解锁方法，包括：
7.在任一所述控制模块检测到用户输入的解锁命令时，所述控制模块将所述解锁命令下发至其他所述控制模块；
8.接收到所述解锁命令后，与所述直流功率站对应的所述控制模块控制所述直流功率站中的所述换流阀全闭锁；
9.在所述直流功率站中的所述换流阀全闭锁的情况下，与所述直流电压站对应的所述控制模块控制所述直流电压站中的所述换流阀解锁；
10.在直流输电线的电压达到预设范围内的情况下，与所述直流功率站对应的所述控制模块控制所述直流功率站中的所述换流阀解锁。
11.可选地，所述控制模块包括极控单元和阀控单元；所述极控单元与所述阀控单元连接，各所述控制模块的所述极控单元之间通讯连接，所述阀控单元分别与所述换流阀中的各个子模块连接，所述极控单元用于接收并传输所述解锁命令；所述阀控单元与对应的直流换流站中的所述换流阀连接，用于根据所述极控单元的控制信号控制所述换流阀中各个子模块的状态；
12.接收到所述解锁命令后，与所述直流功率站对应的所述控制模块控制所述直流功率站中的所述换流阀全闭锁，包括：
13.在接收到所述解锁命令时，与所述直流功率站对应的所述极控单元立即向对应的所述阀控单元发出全闭锁命令；
14.与所述直流功率站对应的所述阀控单元控制所述换流阀中的所有子模块均闭锁。
15.可选地，在所述直流功率站中的所述换流阀全闭锁的情况下，与所述直流电压站对应的所述控制模块控制所述直流电压站中的所述换流阀解锁，包括：
16.在接收到所述解锁命令后的第一预设时间，与所述直流电压站对应的所述极控单元向对应的所述阀控单元发出解锁命令；
17.与所述直流电压站对应的所述阀控单元控制所述换流阀解锁。
18.可选地，柔性直流输电控制系统还包括：电压传感模块，所述电压传感模块设置于直流输电线的母线上，与所述控制模块通讯连接，用于采集所述直流输电线的电压值并传输至所述控制模块；
19.在直流输电线的电压达到预设范围内的情况下，与所述直流功率站对应的所述控制模块控制所述直流功率站中的所述换流阀解锁，包括：
20.所述电压传感模块采集所述直流输电线路的电压值并传输至与所述直流功率站对应的所述控制模块；
21.在接收到所述解锁命令的第二预设时间后，若所述直流输电线路的电压值在所述预设范围内，与所述直流功率站对应的所述极控单元则向对应的所述阀控单元发出解锁命令，其中，所述第二预设时间大于所述第一预设时间；
22.与所述直流功率站对应的所述阀控单元控制所述换流阀解锁。
23.可选地，所述预设范围为高于额定电压值的95％。
24.可选地，所述控制模块的数量为2，所述直流电压站和所述直流功率站的数量均为1。
25.第二方面，本发明实施例还提供了一种柔性直流输电控制系统，该柔性直流输电控制系统包括：至少两个控制模块；
26.所述控制模块，用于在检测到用户输入的解锁命令时，将所述解锁命令下发至其他所述控制模块；
27.与直流功率站对应的所述控制模块，用于接收到所述解锁命令后，控制所述直流功率站中的所述换流阀全闭锁，且在直流输电线的电压达到预设范围内的情况下，控制所述直流功率站中的所述换流阀解锁；
28.与直流电压站对应的所述控制模块，用于在所述直流功率站中的所述换流阀全闭锁的情况下，控制所述直流电压站中的所述换流阀解锁。
29.可选地，所述控制模块包括极控单元和阀控单元；
30.与所述直流功率站对应的所述极控单元，用于在接收到所述解锁命令时，立即向对应的所述阀控单元发出全闭锁命令；
31.与所述直流功率站对应的所述阀控单元，用于根据所述全闭锁命令控制所述换流阀中的所有子模块均闭锁；
32.与所述直流电压站对应的所述极控单元，用于在接收到所述解锁命令后的第一预设时间，向对应的所述阀控单元发出解锁命令；
33.与所述直流电压站对应的所述阀控单元，用于根据解锁命令控制所述换流阀解锁。
34.可选地，柔性直流输电控制系统还包括：电压传感模块，所述电压传感模块设置于
直流输电线的母线上，与所述控制模块通讯连接，用于采集所述直流输电线的电压值并传输至与所述直流功率站对应的所述控制模块。
35.第三方面，本发明实施例还提供了一种柔性直流输电系统，该柔性直流输电系统包括第二方面任一所述的柔性直流输电控制系统、至少一个直流功率站、至少一个直流电压站和直流输电线路。
36.本实施例提供的柔性直流输电的换流站解锁方法和控制系统，控制模块在检测到解锁命令则下发至其他的控制模块，而直流功率站对应的控制模块在检测或接收到解锁命令则立即将直流功率站全闭锁，防止直流输电线侧对直流功率站的影响，并在直流功率站全闭锁后控制直流电压站解锁，在直流输电线的电压等级上升到预设范围后控制直流功率站解锁，实现了柔性直流输电的换流站的解锁，防止解锁过程中直流输电线对直流功率站的冲击，提高换流站的解锁安全性和可靠性。
附图说明
37.图1为本发明实施例提供的一种柔性直流输电控制系统和直流换流站的结构示意图；
38.图2为本发明实施例提供的一种柔性直流输电的换流站解锁方法的流程图；
39.图3为本发明实施例提供的另一种柔性直流输电的换流站解锁方法的流程图；
40.图4为本发明实施例提供的另一种柔性直流输电控制系统和直流换流站的结构示意图；
41.图5为本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的结构示意图。
具体实施方式
42.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
43.如背景技术，传统的柔性直流输电的换流站解锁方法中，解锁顺序一般为控制直流电压站先解锁，在直流电压站建立了直流电压后直流功率站再解锁，实现功率的传送。在换流站解锁之前，直流电压站和直流功率站的换流阀均处于可控充电状态。在此状态下，换流阀投入的子模块个数少且子模块电容电压已升至额定值附近。在控制直流电压站先解锁后，直流线路上的直流电压将会由当前电压以较快速率升至额定值，直流功率站的换流阀将被升高的直流电压从直流侧充电，子模块电容电压会升高且出现投切操作。如果直流功率站解锁时子模块电容电压还未完全稳定，解锁冲击将会较大。故这种解锁方式下后解锁的直流功率站容易遭受解锁冲击，可靠性不高。
44.本发明实施例提供了一种柔性直流输电控制系统。图1为本发明实施例提供的一种柔性直流输电控制系统和直流换流站的结构示意图，参照图1，柔性直流输电控制系统100包括：至少两个控制模块101和电压传感模块106，控制模块101与直流换流站105一一对应，与对应的直流换流站105中的换流阀连接，至少两个控制模块101之间通讯连接，其中，直流换流站105包括直流电压站或直流功率站；电压传感模块106设置于直流输电线的母线上，与控制模块101通讯连接，用于采集直流输电线的电压值并传输至控制模块101；
45.具体地，控制模块101为设置于各个直流换流站105的通讯和控制装置，控制模块101包括极控单元103和阀控单元104。极控单元103与阀控单元104连接，各控制模块101的极控单元103之间通讯连接，当任一极控单元103接收到解锁命令时，该极控单元103会将解锁命令通讯传输至其他的极控单元103，实现命令共享。阀控单元104分别与换流阀中的各个子模块连接，阀控单元104为阀控制保护装置，可以直接控制直流换流站105的换流阀中各个子单元的开关状态。极控单元103用于接收并传输解锁命令，还可以将解锁命令发送至阀控单元104；阀控单元104与对应的直流换流站105中的换流阀连接，用于根据极控单元103的控制信号控制换流阀中各个子模块的状态。其中，换流阀可以为模块化多电平换流器，包括多个子模块。电压传感模块106可以为直流电压传感器，可以检测直流输电线上的直流电压值，并反馈给控制模块101。
46.继续参照图1，可选地，控制模块101用于在检测到用户输入的解锁命令时，将解锁命令下发至其他控制模块101；与直流功率站对应的控制模块101用于接收到解锁命令后，控制直流功率站中的换流阀全闭锁，且在直流输电线的电压达到预设范围内的情况下，控制直流功率站中的换流阀解锁；与直流电压站对应的控制模块101用于在直流功率站中的换流阀全闭锁的情况下，控制直流电压站中的换流阀解锁。
47.继续参照图1，可选地，与直流功率站对应的极控单元103用于在接收到解锁命令时，立即向对应的阀控单元104发出全闭锁命令；与直流功率站对应的阀控单元104用于根据全闭锁命令控制换流阀中的所有子模块均闭锁；与直流电压站对应的极控单元103用于在接收到解锁命令后的第一预设时间，向对应的阀控单元104发出解锁命令；与直流电压站对应的阀控单元104用于根据解锁命令控制换流阀解锁。电压传感模块106设置于直流输电线的母线上(图中未示出电压传感模块106与直流输电线的母线之间的相对关系)，与控制模块101通讯连接，用于采集直流输电线的电压值并传输至与直流功率站对应的控制模块101。
48.本实施例提供的柔性直流输电控制系统，控制模块在检测到解锁命令则下发至其他的控制模块，而直流功率站对应的控制模块在检测或接收到解锁命令则立即将直流功率站全闭锁，防止直流输电线侧对直流功率站的影响，并在直流功率站全闭锁后控制直流电压站解锁，在直流输电线的电压等级上升到预设范围后控制直流功率站解锁，实现了柔性直流输电的换流站的解锁，防止解锁过程中直流输电线对直流功率站的冲击，提高换流站的解锁安全性和可靠性。
49.本发明实施例还提供了一种柔性直流输电的换流站解锁方法，应用于柔性直流输电控制系统。图2为本发明实施例提供的一种柔性直流输电的换流站解锁方法的流程图，参照图2，柔性直流输电的换流站解锁方法，包括：
50.s201、在任一控制模块检测到用户输入的解锁命令时，控制模块将解锁命令下发至其他控制模块。
51.具体地，控制模块还可以设置有解锁命令输入装置或者解锁命令接收装置。解锁命令输入装置可以为键盘、触摸屏或按钮等信号输入装置，运维人员可以利用解锁命令输入装置输入解锁命令。解锁命令接收装置可以为蓝牙接收器、蜂窝网络信号接收器或移动网络信号接收器等信号接收装置，可以与信号输入装置无线或有线通信连接。运维人员可以在需要解锁直流换流站的时候利用解锁命令输入装置输入解锁命令或者将解锁命令通
讯传输至控制模块，在柔性直流输电控制系统中任一控制模块检测到解锁命令时，控制模块将该解锁命令发送至柔性直流输电系统内的其他控制模块，共享解锁命令。
52.s202、接收到解锁命令后，与直流功率站对应的控制模块控制直流功率站中的换流阀全闭锁。
53.具体地，控制模块与对应的直流换流站连接，若对应的直流换流站为直流功率站，则控制模块在检测到解锁命令后，立即控制直流换流站中的换流阀全闭锁，全闭锁为将换流阀中所有的子模块均关闭并与直流线路相隔离，防止直流线路电压升高对直流功率站的影响。
54.s203、在直流功率站中的换流阀全闭锁的情况下，与直流电压站对应的控制模块控制直流电压站中的换流阀解锁。
55.具体地，在确定直流功率站全闭锁的情况下，与直流电压站对应的控制模块可以根据解锁命令控制直流电压站的换流阀解锁，解锁命令中可以包括解锁换流阀子模块的个数和子模块的标号。确定直流功率站全闭锁的方式可以为直流电压站对应的控制模块根据直流功率站对应的控制模块发出的全闭锁完成信号确定直流功率站已完成全闭锁，也可以为直流电压站在接收到解锁命令的预设时间段后直接控制直流电压站中的换流阀解锁，其中，该预设时间段为多次实验测得的接收到解锁命令至直流功率站完成全闭锁之间的最长时间，在接收到解锁命令的预设时间段后，可以保证直流功率站中的换流阀已经完成全闭锁。
56.s204、在直流输电线的电压达到预设范围内的情况下，与直流功率站对应的控制模块控制直流功率站中的换流阀解锁。
57.具体地，在直流电压站解锁后直流输电线的电压会开始上升，在直流输电线的电压达到预设范围的情况下，与直流功率站对应的控制模块可以控制直流功率站中的换流阀解锁，示例性地，预设范围可以为高于3/4倍的额定电压值。直流输电线的电压可以由电压传感模块采集并传输至控制模块。
58.本实施例提供的柔性直流输电的换流站解锁方法，控制模块在检测到解锁命令则下发至其他的控制模块，而直流功率站对应的控制模块在检测或接收到解锁命令则立即将直流功率站全闭锁，防止直流输电线侧对直流功率站的影响，并在直流功率站全闭锁后控制直流电压站解锁，在直流输电线的电压等级上升到预设范围后控制直流功率站解锁，实现了柔性直流输电的换流站的解锁，防止解锁过程中直流输电线对直流功率站的冲击，提高换流站的解锁安全性。
59.图3为本发明实施例提供的另一种柔性直流输电的换流站解锁方法的流程图，图4为本发明实施例提供的另一种柔性直流输电控制系统和直流换流站的结构示意图，参照图3，柔性直流输电的换流站解锁方法包括：
60.s301、在任一控制模块检测到用户输入的解锁命令时，控制模块将解锁命令下发至其他控制模块。
61.其中，步骤301与步骤201内容相同，此处不再赘述。
62.s302、在接收到解锁命令时，与直流功率站对应的极控单元立即向对应的阀控单元发出全闭锁命令。
63.具体地，无论是第一个检测到解锁命令的控制模块，还是被其他控制模块下发解
锁命令的控制模块，只要与直流功率站对应的控制模块中的极控单元接收到解锁命令，就立即向极控单元对应的发控单元发出全闭锁命令。
64.s303、与直流功率站对应的阀控单元控制换流阀中的所有子模块均闭锁。
65.具体地，与直流功率站对应的阀控单元在接收到全闭锁命令，则控制对应直流功率站的换流阀中的所有子模块均闭锁，闭锁既包括关闭换流阀中子模块还包括将子模块与直流输电线路之间设置隔离。
66.s304、在接收到解锁命令后的第一预设时间，与直流电压站对应的极控单元向对应的阀控单元发出解锁命令。
67.具体地，与直流电压站对应的控制模块接收到解锁命令后的第一预设时间，与直流电压站对应的极控单元则向对应的阀控单元发出解锁命令，示例性地，第一预设时间可以为20分钟，以保证直流输电系统内的所有直流功率站已完成全闭锁。
68.s305、与直流电压站对应的阀控单元控制换流阀解锁。
69.具体地，在接收到解锁命令后，直流电压站对应的阀控单元则控制直流电压站中换流阀解锁。在直流电压站解锁后，直流输电线的电压开始上升，趋于额定电压。
70.s306、电压传感模块采集直流输电线路的电压值并传输至与直流功率站对应的控制模块。
71.具体地，在直流电压站解锁之后，与直流功率站对应的控制模块时刻根据电压传感器才驾到的直流输电线路的电压值判断是否符合直流功率站的解锁要求。电压传感模块可以为设置于直流输电线上的数字电压计量器，该计量器带有信号输出功能，可以时刻将直流输电线路的电压值传输至与直流功率站对应的控制模块。
72.s307、在接收到解锁命令的第二预设时间后，若直流输电线路的电压值在预设范围内，与直流功率站对应的极控单元则向对应的阀控单元发出解锁命令。
73.具体地，第二预设时间大于第一预设时间。在与直流功率站对应的极控单元接收到解锁命令后的第二预设时间，极控单元判断接收到的电压传感模块发出的直流输电线路的电压值是否在预设范围内，若是则表示直流输电线路的电压已趋于稳定，不会有过大的电压波动对直流功率站中各个子模块造成冲击，此时极控单元向阀控单元发出解锁命令。否则极控单元继续判断接收到的电压传感模块发出的直流输电线路的电压值是否在预设范围内，直至直流输电线路的电压值在预设范围，极控单元向阀控单元发出解锁命令。
74.s308、与直流功率站对应的阀控单元控制换流阀解锁。
75.具体地，阀控单元接收到对应极控单元发出的解锁命令，则控制直流功率站的换流阀解锁，解锁命令中还可以包括直流功率模块需要解锁的子模块的数目和序号。
76.示例性地，参照图4，直流换流站的数目为2，其中，直流电压站401为1，直流功率站402为1，对应地，柔性直流输电控制系统100中控制模块101的数量为2。直流功率站402为主控制站，运维人员可以仅向主控制站对应的控制模块101输入或传输解锁指令。首先，在直流功率站402对应的极控单元103下发解锁命令时，直流功率站402对应的极控单元103将解锁命令立即传输给直流电压站401的极控单元103。同时，直流功率站402对应的极控单元103收到解锁命令后，立即下发换流阀停止主动充电命令给直流功率站402对应的阀控单元104，控制阀控单元104执行阀全闭锁。然后，直流电压站401对应的极控单元103收到解锁命令后，延时20分钟下发解锁命令给对应的阀控单元104，待阀解锁后将直流电压升至额定
值。最后，直流功率站402的极控单元103收到解锁命令后，延时25分钟且检测到直流电压高于额定电压值的95％后，下发解锁命令给阀控单元104，待阀解锁后将直流功率控制至设定值。需要特别说明的是，上述延时20分钟按直流功率站402全闭锁的最长时间来设计，延时25分钟按直流电压站401直流电压已升至额定值的最长时间来设计。
77.本实施例提供的柔性直流输电的换流站解锁方法，控制模块在检测到解锁命令则下发至其他的控制模块，而直流功率站对应的控制模块在检测或接收到解锁命令则立即将直流功率站全闭锁，防止直流输电线侧对直流功率站的影响，并在直流功率站全闭锁后控制直流电压站解锁，在直流输电线的电压等级上升到预设范围后控制直流功率站解锁，实现了柔性直流输电的换流站的解锁，防止解锁过程中直流输电线对直流功率站的冲击，提高换流站的解锁安全性。
78.本发明实施例还提供了一种柔性直流输电系统。图5为本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的结构示意图，参照图5，该柔性直流输电系统500包括前述任意的柔性直流输电控制系统100、至少一个直流功率站402、至少一个直流电压站401和直流输电线路501。
79.上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
80.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。