[实用新型]一种多端特高压混合直流输电系统的控制设备

说明书

一种多端特高压混合直流输电系统的控制设备，该设备包括系统层装置、协调控制层和双极控制层集成装置、极控制层装置和阀组控制层装置，其中所述系统层装置包括运行人员控制主机，所述协调控制层和双极控制层集成装置包括直流双极控制主机及其分布式I/O，所述极控制层装置包括直流极控制主机及其分布式I/O，所述阀组控制层装置包括常规直流换流站的换流器控制层装置或者柔性直流换流站的换流器控制层装置。本设备简化物理层次，缩短控制链路；简化接口处理，易于系统扩展；通过极层进行站间通讯，完成站间协调，通过站内物理通讯链路完成本站的控制功能，最终实现对多端特高压混合直流输电系统的控制。

技术领域

本发明属于特高压直流输电技术领域，尤其涉及一种适用于多端特高压混合直流输电的控制设备。

背景技术

基于晶闸管技术的电网换相换流器(LCC)的高压直流(LCC-HVDC)输电系统技术已经非常成熟。目前LCC-HVDC输电系统广泛应用于远距离大容量输电、异步电网互联等场合。然而LCC-HVDC输电系统由于换相对所连交流电网要求较高，存在逆变侧换相失败，无法对弱交流系统供电，无法实现无源运行，运行过程中需要消耗大量无功功率等缺陷，在一定程度上制约了其进一步发展。

基于模块化多电平换流器(MMC)的高压直流(MMC-HVDC)输电系统无需无功功率补偿，结构紧凑、占地面积小，无需交流电网的短路容量支持换相，不存在换相失败，从而解决了直流输电向弱系统或无源电网供电的问题。但是其本身建设成本高、无法有效处理直流线路故障的缺陷制约了其在远距离大容量输电场合的运用。

目前常规直流输电技术与柔性直流输电技术各有利弊，国内各学者也提出了多种组合方案，例如多端特高压常规直流输电系统，多端特高压柔性直流输电系统，多端特高压混合直流输电系统等。其中，多端特高压混合直流输电系统，在送端换流站采用LCC-HVDC输电系统，受端换流站采用MMC-HVDC输电系统，将LCC换流站与MMC换流站直流侧并联运行，能从根本上实现两者的优势互补：一方面可以用柔性直流单元连接低短路比的弱交流电网或无源电网，有效避免换相失败，另一方面能够发挥常规直流单元成本和损耗较低的优势。

尽管世界上已有为数不多的几个多端柔性直流工程案例，但国内尚无远距离多端柔性特高压直流输电系统的应用经验，更无多端混合直流特高压直流输电系统的工程先例。相比于两端常规直流系统，和多端柔性直流系统，多端特高压混合直流输电系统，具有更多的运行方式、更复杂的控制算法，这就对其控制系统的通讯架构、控制速度、功能分部等提出了更高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多端特高压混合直流输电系统的控制设备，确保多端特高压混合直流输电系统在运行中快速、准确地应对各种工况。

一种多端特高压混合直流输电系统的控制设备，该设备包括系统层装置、协调控制层和双极控制层集成装置、极控制层装置和阀组控制层装置，其中所述系统层装置包括运行人员控制主机，所述协调控制层和双极控制层集成装置包括直流双极控制主机及其分布式I/O，所述极控制层装置包括直流极控制主机及其分布式I/O，所述阀组控制层装置包括常规直流换流站的换流器控制层装置或者柔性直流换流站的换流器控制层装置。

其中直流双极控制主机及其分布式I/O具体配置为CPU插件、智能网口插件、FT3插件、ZYNQ插件、管理插件、DI/DO插件和电源插件。

其中直流极控制主机及其分布式I/O具体配置为CPU插件、智能网口插件、FT3插件、ZYNQ插件、管理插件、DI/DO插件和电源插件。

其中常规直流换流站的换流器控制层装置包括阀组控制装置和阀控接口装置。其中阀组控制装置配置为2个CPU插件、智能网口插件、FT3插件、ZYNQ插件、管理插件、DI/DO插件和电源插件，阀组控制装置完成控制算法，输出触发信号至阀控接口装置；阀控接口装置配置为CPU插件、光纤接口插件和电源插件，负责接收阀组控制装置发送的触发命令，生成最终的触发脉冲，控制由晶闸管构成的双12脉动常规直流换流站。