專利名稱：直流控制系統(tǒng)主控站與非主控站切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及直流輸電控制系統(tǒng)主控站與非主控站的一種切換裝置。
背景技術(shù)：
直流輸電系統(tǒng)已被成熟的應用于遠距離、大功率電力輸送。其特點是整個功率輸 送高度可控且允許兩端網(wǎng)絡異步運行等等。直流輸電系統(tǒng)的中樞是其控制系統(tǒng)，它通過不 間斷的對晶閘管觸發(fā)角的精確控制來完成直流功率輸送，此外控制系統(tǒng)還需要控制整個直 流輸電過程使其滿足各種運行方式的要求，并消除直流輸電諧波對交流系統(tǒng)以及周圍環(huán)境 的影響。直流輸電的整流站和逆變站通常位于相隔數(shù)百或上千公里兩地，在整流站和逆變 站中各自配置有一套冗余的控制系統(tǒng)負責本站換流閥及相關(guān)設(shè)備的控制功能。由于整個直 流功率輸送過程是一個整流逆變相互配合、連貫的過程，這便要求在直流系統(tǒng)運行時，兩個 換流站的控制系統(tǒng)需要時刻保持協(xié)調(diào)動作，按照預訂的控制目標共同完成整個直流功率輸 送過程。整流站和逆變站(整流站和逆變站可以統(tǒng)稱為換流站)的控制系統(tǒng)在協(xié)調(diào)控制的 過程中，將由一個整流站或逆變站的控制系統(tǒng)承擔主控功能，相應的該站稱為主控站 ’另一 個站的控制系統(tǒng)承擔配合控制功能，相應的該站稱為非主控站或稱為從控站。凡是涉及兩 站協(xié)調(diào)控制的命令，如系統(tǒng)輸送功率、系統(tǒng)運行方式轉(zhuǎn)換等均由且僅由主控站控制系統(tǒng)發(fā) 出，此時的非主控站主要負責配合執(zhí)行主控站發(fā)出的控制命令。通過這種主控站與非主控 站的協(xié)調(diào)控制來保證全直流輸電系統(tǒng)控制命令的一致性。主控站和非主控站的選擇由直流輸電系統(tǒng)的運行操作人員來確定的。運行操作人 員發(fā)出選擇命令后，控制系統(tǒng)需要通過專用硬件和軟件，實現(xiàn)主控站和非主控站的無縫切 換，同時還要保證整個切換過程的安全可靠。主控站和非主控站的切換功能在直流控制系統(tǒng)中的極控系統(tǒng)中實現(xiàn)。一般的直流 輸電系統(tǒng)均為雙極系統(tǒng)，即正負兩極對地，兩端換流站的中性點均接地的結(jié)構(gòu)，利用正負兩 極導線和兩端換流站的正負兩極相連，構(gòu)成直流側(cè)的閉環(huán)回路。據(jù)此，直流控制系統(tǒng)也是按 極配置的，即一個換流站內(nèi)配置兩個獨立的極控系統(tǒng)，分別負責兩個極的控制功能，在主控 站與非主控站的切換過程中，兩個極控系統(tǒng)還需要相互配合，統(tǒng)一動作。目前，普遍采用的切換方式是非主控站人工發(fā)出“進入主控模式”的命令，極控系 統(tǒng)隨即便取得主控權(quán)，另一站自動退到非主控狀態(tài)。這種方法的主要缺點是無法防止非主 控站的人為誤操作。一旦誤發(fā)主控命令，兩站將自動切換模式。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種實現(xiàn)直流控制系統(tǒng)主控站和非主控站的無縫可靠 切換裝置。本實用新型的技術(shù)方案為直流輸電控制系統(tǒng)主控站與非主控站的切換裝置，互為備用的主控站和非主控站均設(shè)有承擔換流站主控功能的直流輸電控制系統(tǒng)，主控站和非 主控站的直流輸電控制系統(tǒng)均設(shè)有用于顯示本站當前狀態(tài)和為操作員提供操作界面的人 機交互系統(tǒng)；主控站和非主控站之間設(shè)有站間遠動通訊系統(tǒng)，站間遠動通訊系統(tǒng)包括遠動 通訊系統(tǒng)的接口、遠動通信適配設(shè)備，所述遠動通訊系統(tǒng)的接口和遠動適配設(shè)備由通訊網(wǎng) 絡相連接；用于通過互為備用的主控站和非主控站站間通訊通道，實現(xiàn)換流站直流控制系 統(tǒng)之間的控制命令與狀態(tài)的高速數(shù)據(jù)傳輸；直流控制系統(tǒng)設(shè)有切換控制軟件模塊，切換控 制軟件模塊是根據(jù)直流輸電全系統(tǒng)當前狀態(tài)根據(jù)控制命令來實現(xiàn)兩端換流站的主控站與 非主控無縫可靠切換的模塊。其中，人機交互系統(tǒng)包括工作站，服務器和LAN網(wǎng)；LAN網(wǎng)連通工作站與服務器。其中，工作站是操作員監(jiān)視當前系統(tǒng)狀態(tài)和下發(fā)控制命令的界面。服務器包含實 時數(shù)據(jù)庫，用于保存所有與狀態(tài)轉(zhuǎn)換相關(guān)的數(shù)據(jù)與記錄。工作站、服務器均連接與LAN網(wǎng) 上。下層控制系統(tǒng)主機通過該LAN網(wǎng)與人機交互系統(tǒng)相互通訊。切換控制軟件模塊位于極 控制主機直流控制系統(tǒng)中中，通過LAN網(wǎng)與上層人機交互系統(tǒng)相互通訊。控制軟件包括操 作員指令交互、換流站主控與非主控邏輯運算。主控站和非主控站的切換功能在直流控制系統(tǒng)中的極控系統(tǒng)中實現(xiàn)，利用站間遠 動通訊，通過一種完備的軟件邏輯來實現(xiàn)主控站與非主控站按照人員指令進行無縫可靠切 換。由當前非主控站操作員發(fā)出“請求主控”命令，當前主控站收到該請求主控命令后，由 操作員發(fā)出“釋放主控”命令，控制系統(tǒng)將原非主控站切換為主控站，同時將原主控站切換 為非主控站。在切換過程中由控制系統(tǒng)自動完成切換命令銜接工作，從而實現(xiàn)主控站與非 主控站按照人工指令進行無縫可靠切換由邏輯運算為核心的軟件完成無縫切換，且保證 雙極一致以及切換過程控制器輸出平穩(wěn)。通過互為備用的站間通訊通道，實現(xiàn)整流站與逆 變站之間的主控站與非主控站命令與狀態(tài)的高速數(shù)據(jù)傳輸，從而完成兩站主控與非主控的 協(xié)調(diào)切換。站間遠動通訊系統(tǒng)，用于通過互為備用的2M站間通訊通道，實現(xiàn)整流站與逆變站 之間的控制命令與狀態(tài)的高速數(shù)據(jù)傳輸。其中，遠動系統(tǒng)在換流站1與換流站2中各配置一套，由控制主機遠動通訊模塊、 通訊適配設(shè)備、2M通訊光纖通道組成，完成換流站1與換流站2之間的控制命令與狀態(tài)的高 速數(shù)據(jù)傳輸。其中，切換控制軟件位于極控工控機中，包括操作員指令交互、換流站主控與非主 控邏輯運算。操作員指令交互模塊接收人機交互界面發(fā)出的“請求主控”命令和“釋放主控”命 令并將主控站狀態(tài)或非主控站狀態(tài)的返回給人機交互界面用于狀態(tài)顯示。換流站主控與非主控邏輯運算接收操作員的控制命令，根據(jù)本站當前狀態(tài)以及遠 動系統(tǒng)傳送來的對站的當前狀態(tài)，通過連續(xù)的邏輯運算完成主控站與非主控站的切換及狀 態(tài)保持功能。換流站1主控與非主控邏輯運算與換流站2主控與非主控邏輯運算功能一致， 兩者通過遠動通訊相互配合完成切換。切換完成后，兩站各自保持確定狀態(tài)，直到下一次切 換命令發(fā)出并完成切換。本實用新型的有益效果通過本實用新型實現(xiàn)了兩個換流站控制系統(tǒng)的主控與非 主控的無縫可靠切換，使相隔上千公里的兩個換流站可以協(xié)調(diào)一致的實現(xiàn)控制切換。這種
4切換方法充分利用了高速數(shù)據(jù)通訊通道，可以避免換流站內(nèi)操作員誤操作導致的控制權(quán)限 混亂的危險，同時通過嚴密的軟件邏輯來保證切換過程中兩端換流站控制器平穩(wěn)輸出。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。

圖1本實用新型的實施方式結(jié)構(gòu)圖。圖2為主控站與非主控站切換控制軟件框圖。圖3為站間遠動通訊系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型以兩站間高速遠動通訊系統(tǒng)為硬件基礎(chǔ)，通過嚴格且完善的軟件邏輯 來實現(xiàn)主控站與非主控站按照人員指令進行無縫可靠切換。技術(shù)方案包括三個部分的實現(xiàn)，如圖1所示。其一，人機交互系統(tǒng)，用于顯示本站 當前狀態(tài)和為操作員提供操作界面。其二，切換控制軟件，用于根據(jù)全系統(tǒng)當前狀態(tài)自動根 據(jù)操作員控制命令來實現(xiàn)兩端換流站主控/非主控無縫可靠切換。其三，站間遠動通訊系 統(tǒng)，用于通過互為備用的2M站間通訊通道，實現(xiàn)整流站與逆變站之間的控制命令與狀態(tài)的 高速數(shù)據(jù)傳輸。人機交互系統(tǒng)由工作站、服務器和LAN網(wǎng)組成。工作站是操作員監(jiān)視當前系統(tǒng)狀 態(tài)和下發(fā)控制命令的界面。服務器包含實時數(shù)據(jù)庫，用于保存所有與狀態(tài)轉(zhuǎn)換相關(guān)的數(shù)據(jù) 與記錄。工作站、服務器均連接與LAN網(wǎng)上。下層控制系統(tǒng)主機通過該LAN網(wǎng)與人機交互 系統(tǒng)相互通訊。切換控制軟件位于極控制主機中，通過LAN網(wǎng)與上層人機交互系統(tǒng)相互通訊?？?制軟件包括操作員指令交互、換流站主控與非主控邏輯運算。如圖2所示。其中操作員指令交互包括指令接收模塊、狀態(tài)顯示模塊，是控制主機與上層人機 交互界面的接口模塊，可靠的接收控制指令并在狀態(tài)變化后將當前狀態(tài)上送用于顯示。換流站主控與非主控邏輯運算接收操作員的控制命令，根據(jù)本站當前狀態(tài)以及遠 動系統(tǒng)傳送來的對站的當前狀態(tài)，通過連續(xù)的邏輯運算完成主控站與非主控站的切換及狀 態(tài)保持功能。換流站1主控與非主控邏輯運算與換流站2主控與非主控邏輯運算功能一致， 兩者通過遠動通訊相互配合首先用當前非主控站(代號站A)操作員發(fā)出的“請求主控”命 令啟動本站由非主控切換為主控的第一級切換邏輯，并將請求命令通過遠動系統(tǒng)發(fā)送給對 站。對站即當前的主控站(代號站B)用操作員發(fā)出的“釋放主控”命令啟動本站由主控切 換為非主控的第一級切換邏輯，滿足條件后將釋放主控的命令通過遠動系統(tǒng)送給站A。站A 收到B站傳來的釋放主控的命令后，在第一級邏輯自動判斷系統(tǒng)狀態(tài)滿足的條件下由第二 級切換邏輯將本站狀態(tài)由非主控切換為主控站，并同時將該狀態(tài)送給B站。B站收到A站確 定的主控站狀態(tài)后，由第二級切換邏輯將本站由主控站切換為非主控站。切換完成后，兩站 各自保持確定狀態(tài)，直到下一次切換命令發(fā)出并完成切換。其中，第一級邏輯還包含全站系統(tǒng)狀態(tài)校驗環(huán)節(jié)，當系統(tǒng)當前狀態(tài)滿足時才能進 入第二級邏輯。即在操作員發(fā)出切換命令后，當且僅當主控站/非主控站切換具備系統(tǒng)條 件后方才允許進入第二級切換邏輯。
5[0030]其中，第二級邏輯還包含雙極控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制環(huán)節(jié)。由于直流輸電系統(tǒng)一般是 雙極的，每極有一套控制系統(tǒng)，而主控站/非主控站的切換需要兩極統(tǒng)一，故而在第二級邏 輯中對兩極的切換邏輯進行一個協(xié)調(diào)，從而保證兩極一致。此外，第二級邏輯還包括切換中 間過程的銜接邏輯，保證在切換過程的4ms時間內(nèi)控制系統(tǒng)的所有其它控制指令保持平穩(wěn)一致。站間遠動通訊系統(tǒng)共有4個站間通訊的通道，極1和極2均具有各自的遠動系統(tǒng)， 在連接到2M接口通訊適配設(shè)備以前，它們是相互獨立的。每個極都配置兩個通道，分別作 為主通道和備用通道。為了保證兩個極的遠動系統(tǒng)的可靠性，把一個極的主通道和另一個 極的備用通道走同一路光纖。這樣當某一路光纖故障時，只有一個極的主通道受到影響。遠 動通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示?；谶@種高可靠性的遠動通訊系統(tǒng)，兩端換流站的極控制系 統(tǒng)相互傳輸主控/非主控站控制命令和當前狀態(tài)。
權(quán)利要求直流輸電控制系統(tǒng)主控站與非主控站的切換裝置，直流輸電控制系統(tǒng)設(shè)有互為備用的主控站和非主控站，均承擔換流站主控功能，其特征是主控站和非主控站的直流輸電控制系統(tǒng)均設(shè)有用于顯示本站當前狀態(tài)和為操作員提供操作界面的人機交互系統(tǒng)；主控站和非主控站之間設(shè)有站間遠動通訊系統(tǒng)，站間遠動通訊系統(tǒng)包括遠動通訊系統(tǒng)的接口、遠動通信適配設(shè)備，所述遠動通訊系統(tǒng)的接口和遠動適配設(shè)備由站間通訊網(wǎng)絡相連接；用于通過互為備用的主控站和非主控站站間通訊通道，實現(xiàn)換流站直流控制系統(tǒng)之間的控制命令與狀態(tài)的高速數(shù)據(jù)傳輸；直流控制系統(tǒng)設(shè)有切換控制軟件模塊，切換控制軟件模塊是根據(jù)直流輸電全系統(tǒng)當前狀態(tài)根據(jù)控制命令來實現(xiàn)兩端換流站的主控站與非主控無縫可靠切換的模塊。
2.由權(quán)利要求1所述的一種直流輸電控制系統(tǒng)主控站與非主控站的切換裝置，其特征 是人機交互系統(tǒng)包括工作站，服務器和LAN網(wǎng)；LAN網(wǎng)連通工作站與服務器。
3.由權(quán)利要求2所述的一種直流輸電控制系統(tǒng)主站和非主站的切換裝置，其特征是 所述站間通訊網(wǎng)絡由互為備用的2M通信光纖組成。
專利摘要直流輸電控制系統(tǒng)主控站與非主控站的切換裝置，直流輸電控制系統(tǒng)設(shè)有互為備用的主控站和非主控站，均承擔換流站主控功能，主控站和非主控站的直流輸電控制系統(tǒng)均設(shè)有用于顯示本站當前狀態(tài)和為操作員提供操作界面的人機交互系統(tǒng)；主控站和非主控站之間設(shè)有站間遠動通訊系統(tǒng)，所述遠動通訊系統(tǒng)的接口和遠動適配設(shè)備由站間通訊網(wǎng)絡相連接；用于通過互為備用的主控站和非主控站站間通訊通道，實現(xiàn)換流站直流控制系統(tǒng)之間的控制命令與狀態(tài)的高速數(shù)據(jù)傳輸；直流控制系統(tǒng)設(shè)有切換控制軟件模塊，根據(jù)直流輸電全系統(tǒng)當前狀態(tài)根據(jù)控制命令來實現(xiàn)兩端換流站的主控站與非主控無縫可靠切換的模塊。本實用新型使兩個換流站控制系統(tǒng)的主控與非主控無縫切換。
文檔編號H02J9/06GK201750206SQ201020282079
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者劉海彬, 張楠, 蔡永梁, 邵震霞 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心;南京南瑞繼保電氣有限公司