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1、 本文来至原创性论文网http:/ 1 同塔双回直流输电工程控制系统的新特点以溪洛渡右岸电站送电广东500kV同塔双回直流输电工程（以下简称溪洛渡工程）为例，同塔双回直流输电工程控制系统与已往相比,具有以下的主要特点。（1）工程965km线路(线路全长1251km)采用同塔并架方式，额定输送容量达到6400 MW。 （2）整流侧和逆变侧换流站均按照双回直流共建换流站设计，且逆变侧从化换流站还考虑远景与交流变电站共建。2回直流输电系统的直流场设备相对独立，本期送/受端换流站交流场设备均为2回直流共用。（3）双回直流既要适应独立运行方式（即对2回的2个双极分别进行控制，一回直流的双极输送功率和运行
2、状态与另一回直流的双极无关，一回直流的一个极如因故障退出运行功率将转移到本回直流的另一个极直至达到健全极的长期过负荷能力为止，但不会转移到另一回直流上），又要适应联合运行方式(即2回500 kV线路的4个极作为一个整体进行控制，根据系统送电要求对 4个极的运行电压与输送功率进行控制，如发生极退出运行，将在健全极之间进行功率分配直至不超过健全极的长期过负荷能力。2回直流联合运行时，4个极之间的功率既可平均分配也可不等分配，运行电压既可相同也可不相同，考虑70%和80%不同降压运行的组合方式。2 常规直流输电控制系统方案分析直流控制系统采用分层结构的原则配置。根据IEC606331998中确定的分
3、层配置原则，其功能分为：交/直流系统级、区域级、高压直流双极级、高压直流极级、换流单元级，分层结构如图1所示。图中，后3级为换流站内控制系统的分层。图1 常规高压直流控制系统标准分层结构3 双回直流输电工程控制系统分层结构和实现方案分析3.1双回直流输电工程控制系统基本结构及相应功能根据双回直流系统的设计特点，按照控制系统的功能分层配置原则，溪洛渡工程控制系统分成以下几个层次：系统控制层、站系统控制层(即双回直流协调控制层)、双极控制层、极控制层、阀组控制层。由于每极只有一个阀组，实际工程中将极控制层和阀组控制层的功能放在同一层中。双回直流输电工程控制系统基本结构及及其相应的功能如图 2 所示
4、。图2 直流工程控制系统的分层结构系统控制层为直流输电控制系统中级别最高的控制层次。主要功能：接受调度中心的控制指令，根据指令分配各直流回路的输电功率，向通信中心传输有关的运行信息、紧急功率支援控制指令、潮流反转控制指令、各种调制控制指令等。 站控制层主要指直流站控层(双回直流协调控制层)，其功能包括双回直流的有功功率控制、全站无功控制、主从站选择、系统稳定控制及与安稳装置接口、双回直流的顺序控制等。 双极控制层的功能包括执行直流站控层的功率控制指令、双极功率定值设定、双极电流平衡(即接地极电流平衡)、极间功率转移控制、向极控制层提供功率指令、双极设备顺序控制及直流场设备控制、后备无功控制功能
5、。 极控制层的功能主要包括根据双极控制层的功率指令计算本极的电流定值，再向换流单元控制层下传电流指令。主控站的电流整定值由功率控制单元给定或人工设置，并传送给从控站；单极的程序起动和停运；故障处理控制，包括移相停运和自动再起动控制、低压限流控制等；与对端换流站的相应极进行信息交换及数据处理，包括电流整定值和其他连续控制信息的传输、交直流设备运行状态信息和测量值的传输等。 换流单元控制层是比极控制层更低的控制层，也是直流控制系统的最低级。该控制层负责接收极控制层的电流指令，再通过各种调节器进行运算、处理后，将触发脉冲指令发送给阀基电子设备。阀基电子设备负责接收换流单元控制层下达的触发脉冲指令，转
6、换为相应的触发脉冲信号，直接发送给每一个可控硅元件对其进行触发控制，从而实现对换流器的控制调节。可将极控制层和换流单元控制层合并。 根据上述直流控制系统功能在硬件设备中的集成方式的不同，本文提出2种可行方案，并进行技术性能比较。3.2 双回直流输电工程控制系统实现方案分析 （1）方案1 全站设置独立的双回直流控制层(站控制层)、双极控制层和极控层，其硬件及功能的分层结构如图3所示。图3 直流工程控制系统分层结构(方案1)注：站层控制无功功率控制、功率协调控制；双极层控制双极协调控制、直流场顺序控制；极层控制极控制、阀组控制；HSGS高速接地开关；LAN区域网络；HSNBS中性母线开关；MRS金
7、属回线开关；MRTB金属回线转换断路器。 该方案中，双回直流控制层仅负责执行与双回直流系统相关的控制功能，主要有2 回直流输电系统之间的同步协调控制功能、站功率设定、无功控制等。 双极控制层(与常规高压直流工程的直流站控相似)执行单回直流系统与双极控制相关的控制功能。极控制层/阀组控制层的功能与常规直流工程基本一致。由于该方案中站层控制单独设置且功能包括全站的无功协调控制功能，在冗余的站控同时失效或故障情况下，对 2个双极的运行将产生很大影响，在目前的设备制造技术水平下这种情况出现的概率很小。 控制系统配置：全站 1套冗余的双回直流控制系统，每回直流配置 1套冗余的双极控制系统，每极配置 1
8、套冗余的极控系统，相关的就地接口装置按双回、双极、极分别配置。 该方案的特点是：在双回直流控制系统与双极控之间、2 个双极控之间、同一双极的双极控制与2 个极控之间的交换信息相对较少，对不同控制主机间的通信或电气接口要求不高，减少了各个控制系统间的相互干扰。该方案中控制系统的分层结构清晰，控制逻辑也比较简单；但是由于不同控制系统与对应的接口装置通过现场总线组成互不干扰的不同控制网络，全站的网络规模很大。无论在何种运行接线方式下，直流工程换流站的无功功率控制都应按全站的交流滤波器协调控制。相关的无功功率控制功能应设置在双回控制层中；同时还应考虑设置后备无功功率控制功能，该功能应合理配置以保证在双
9、回控制层失效时， 直流系统能够正常运行， 并保证控制的唯一性。后备无功功率控制功能仅在冗余配置的站控全部失去的情况下起临时的无功控制作用，使用概率很小，且为临时性措施，不能长期运行，建议将此功能尽可能简化。 该方案的后备无功功率控制功能集成在在双极控制层硬件中。交流滤波器就地接口装置的接口需在常规配置的基础上增加2个。4套双极控系统的后备无功功率控制功能被启动时应具有竞争机制，保证操作的唯一性。（2）方案2 全站设置1套独立的双回直流控制层，双极层功能下放到极控中，通过选择主控极保证只由 1个极控完成双极功能， 直流控制系统的分层结构见图4。 图4 直流工程控制系统分层结构(方案2)该方案中，
10、总体结构采用“站控+极控”技术方案，充分考虑了直流工程特点和运行习惯，与方案1不同的是，不设置独立的双极控制层，所有双极层功能均下放到极控中。双极层功能下放与直流控制系统分层原则相一致。站层控制单独设置且功能主要为双回直流系统协调控制功能。直流控制系统配置：全站1套冗余的双回直流控制系统，每极 1 套冗余的极控系统。相关的就地接口装置按双回、极分别设置。 该方案的特点：在双回直流控制系统与各极控之间、同一双极的 2 个极控之间采用总线连接，其中，双回直流控制系统与各极控之间的交换信息比较少，但同一双极的 2个极控之间的交换信息相对较多。不同控制系统与对应的接口装置通过现场总线组成互不干扰的不同
11、控制网络，且与双极相关的就地接口装置需配置 4 个总线接口(冗余)或配置双倍的就地接口单元分别接入 2 个极控网络中。这可能会对双极系统的安全可靠性有所影响。 该方案的后备无功功率控制功能集成在极控制硬件中。交流滤波器的就地接口装置的接口需在常规配置的基础上增加 46 个。8 套双极控系统的后备无功功率控制功能被启动时应具有竞争机制。4 方案的优点及缺点比较4.1 方案的优点方案1的优点：（1）分层结构清晰，控制逻辑比较简单；（2）交换信息相对较少，对不同控制主机间的通信或电气接口要求不高；（3）结构合理，控制可靠性高，可用率高。方案1的缺点：（1）装置数量多，硬件成本偏高；（2）网络规模很大
12、。4.1 方案的优点方案2的优点：（1）软件功能集成度较高；（2）设备集成度高，装置数量少；（3）节约硬件成本。方案2的缺点：（1）双极层和极层功能集成在一起，极层装置负荷率高，极层控制装置间需要交换的数据量大；（2）软件编程复杂，控制装置复杂；（3）双极公共区域直流就地控制 I/O 接口数量加倍。通过分析，方案 1 中直流控制系统的分层结构最为清晰，就地单元的设置也相对清楚简单，各控制层之间交换的信息也相对较少，该方案的配置充分考虑了直流控制系统的可靠性，且该方案更能体现直流工程双回直流系统共建的特点，因此直流工程直流控制系统的分层配置推荐采用方案1。5 结束语 对于共建换流站的双回高压直流输电工程，高压直流控制系统宜采用全站设置独立的双回直流控制层、双极控制层、极控层。双回直流控制层主要完成2 回直流输电系统之间的同步协调控制功能、站功率设定、无功控制等。其他控制层的功能划分可参考常规高压直流输电工程。
