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专利名称：一种换流站运行方式的检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于换流站领域，尤其涉及一种换流站运行方式的检测装置。
背景技术：
换流站的运行方式分为两种，一种是孤岛运行，一种是联网运行。换流站的孤岛运行方式，指的是接入送端换流站的电源经整流后直接通过直流线路送出，电源、换流站均不与交流系统发生电气连接，换流站的联网运行意为换流站或接入换流站的电站与主网的变电站有电气连接。现有技术中，一般大容量直流换流站采取孤岛方式运行，可以避免直流故障后大规模地向交流系统转移，避免由于不受控潮流转移可能带来的电网稳定破坏事故，是一种较优电网结构。高压直流工程特别是大容量直流工程的送端换流站采用孤岛运行方式是目前的一种发展趋势。换流站采用孤岛运行方式后，孤岛系统将呈现出一系列与联网运行时不同的特点，需要采取与联网运行时不同的控制策略(1)换流站孤岛运行，降低了孤岛系统直流故障影响程度。联网运行时直流发生双极闭锁，除了需要切除接入换流站的机组外，可能还需要切除主网部分机组；换流站采取孤岛运行，直流发生双极闭锁，一般只需要切除接入换流站的机组；(2)换流站孤岛运行，直流双极闭锁后的过电压水平一般远远超过常规变电站允许的水平1. 3pu,可达到1. Π. 7 pu, 一般要求换流变延时6(Tl00mS后再切除，以利用换流变对工频过电压的抑制作用，这一点是与换流站联网运行时是不同的；(3)孤岛系统发生交流或直流线路故障，系统频率、电压波动比联网方式更严重。 因此换流站处于孤岛运行时，孤岛系统发生机组故障，交流或直流线路故障，换流站孤岛系统允许的暂态频率波动更大，一般达到士 1Hz，孤岛或联网运行方式转换时需要切换直流控制系统中的频率限制器(FLC)参数，以取得最佳的频率控制效果；(4)孤岛系统在直流发生单极闭锁时，允许换流站重启动不成功次数达到限定值后(通常为广2次)，直接闭锁故障单极。换流站流联网运行时，直流单极闭锁后允许重启动不成功的次数一般比孤岛运行时更多。针对上述问题，换流站孤岛运行需要采取一系列与联网运行时不同的运行控制策略。但是，目前还没有一种检测装置来检测换流站的运行方式，为换流站运行控制策略的切换提供依据。换流站运行方式检测，与用于分布式能源(如风电、太阳能)的微网的孤岛运行检测状态具有很大的不同，后者通常通过主动或被动检测方法，如被动检测并网点的电压、电流、频率、相位的变化而对孤岛状态进行检测，或通过在分布式电源的输出中加入特定的谐波信号，通过对比电源近区的与主网中该谐波信号的有无、幅值大小、相位变化、阻抗大小变化等来判断换流站是否处于孤岛运行。换流站的孤岛运行与微网的孤岛运行具有很大的不同(1)换流站的孤岛运行，孤岛系统与可能具有与主网系统具有相同的电压、电流、频率或相位，因此，通过上述量的变化而判断换流站是否处于孤岛运行是不可靠的。(2)由于高压直流的输送功率比较大，常规可到3000MT7200MW，接入电源处的装机规模比较大，采用在电源处加入调制谐波的方法来判断是否处于孤岛状态，如需要可靠检出，谐波电流或电压幅值需要达到一定值，现有技术无法实现，即使实现投资也较高，在电源处注入的谐波有可能恶化孤岛系统的电能质量。另方一面，还需要与从主网检测到的谐波进行对比，因此，检测速度无法满足要求。(3)由于孤岛、联网运行采取不同的控制策略，换流站的孤岛检测不仅需要检测出换流站是出于孤岛运行状态，还需要检测换流站是否处于联网运行状态；常规的微网孤岛检测方法检出孤岛状态后即与系统解列结束程序运行，换流站的孤岛检测在检出孤岛状态后还需要继续检测系统是否恢复至联网运行。因此，换流站孤岛状态检测要求更高。本方法不仅适用于非计划孤岛运行，还适用于计划孤岛运行。

实用新型内容考虑到换流站的运行方式检测的重要性，而现有技术中尚没有一种有效的换流站运行方式的检测装置。本实用新型公开了一种换流站运行方式的检测装置，包括电站、换流站、变电站，所述电站、换流站、变电站分别与各自相应的断路器连接；断路器信号采集装置，所述断路器信号采集装置与所述断路器连接；逻辑计算单元用于计算检测装置的逻辑输出值；所述逻辑计算单元与换流站的站控装置、换流站的稳控装置连接；所述逻辑计算单元与电站稳控装置通过光纤连接。优选地，所述换流站运行方式的检测装置为两套，每套装置独立采集电站、换流站、变电站的相关断路器状态信息。优选地，所述换流站运行方式的检测装置还包括报警装置，所述报警装置连接换流站。本实用新型的有益效果为通过本实用新型公开的方法及装置，通过判别换流站及接入电源对外送联络线的断路器状态来判别换流站是出于孤岛还是联网运行方式，不需要采集、检测换流站的电压、频率、相位、阻抗等信息，也不需要向电网注入扰动信号，对电网无干扰，判别快速、准确性高，尤其适合对速度和可靠性要求很高的大容量高压直流换流站孤岛运行方式的判别。

图1为换流站联网运行接线示意图。图2为换流站孤岛运行接线A示意图。图3为换流站孤岛运行接线B示意图。图4为电站A电气主接线示意图。图5为换流站B电气主接线示意图。图6为变电站C电气主接线示意图。图7为孤岛状态判别装置软件流程图。图8为换流站孤岛运行状态检测装置结构图。[0031]图9为孤岛检测装置输入、输出接口示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图以及一个士800kV/6400MW换流站的具体例子对本实用新型的实施方式作具体说明。如图1所示的联网运行时的换流站接线示意图。电站A装机9X70(MW，共出4回 500kV线路接入系统，其中3回直接接入换流站B，另外1回接至变电站C，换流站B通过2 回500kV线路与变电站C相联。电站A的功率主要通过1回额定功率为士800kV/6400MW 的高压直流送出。由于直流输送功率大，直流故障对系统安全稳定影响甚大，从简化安稳设置出发， 换流站B可实现以下两种孤岛运行方式接线(1)如图2所示的孤岛运行方式，电站A的6台机组通过4回500kV线路接入换流站B，换流站B中至电站A、至换流站B这一回线路所在串的两个边断路器断开运行，换流 B至变电站C另一回500kV线路退出运行，实现了电站A、换流站B的与主网的电气隔离。(2)如图3所示的孤岛运行方式，电站A 4机3线接入换流站B，电站A至变电站B 所在这一个4/3串中的两个边断路器断开，电站剩下的7台机组通过3回500kV线路接入换流站B，换流站B至变电站C的两回500kV线路均退出运行。孤岛运行方式B的接线示意图如图3所示。各站的电气主接线，如图4至图6所示。如图4所示，电站A为3/2、4/3混合接线。 如图5、图6所示，换流站B、变电站C均为3/2接线。各站的电气主接线设设计可实现满足换流站B灵活进行孤岛与联网运行方式的灵活转换的要求，其中电站A至变电站C的这一回线路与变电站C至换流站B的其中一回线路在变电站C配在同一串上。本实用新型公开的一种换流站运行方式的检测方法，如图7所示，其包含以下步骤步骤1 采集电站A、换流站B、变电站C的断路器的状态值S1Xn,(对应本例子为 S1 S14)；步骤2 计算逻辑表达式CS13 S2, ……，的值；求取的表达式可设定，对本例子则为S7- S；-S9 ■( S4-C S5+S^S10-S11) +Sb ■ S14 · ( S1 ■ ( S2 S7 ■ Se) ■ ( S4 ■ ( S5 +S^+Sjo ■ S11) 0步骤3 将逻辑表达式值输出至换流站站控、稳控装置，电站稳控装置；优选地，上述换流站运行方式的检测方法还进一步包括步骤4 获取当前时间T1 ；并获取步骤1执行时的当前时间Ttl，并判断T1-Ttl是否大于ΔΤ，是则转至步骤1，否则重复执行步骤4。其中ΔΤ为根据装置的延时情况设置的时间。优选地，孤岛检测装置通过检测电站A、换流站B、变电站C的断路器开、合状态来实现换流站B的孤岛、联网状态的检测。孤岛检测装置只给出孤岛、联网的逻辑检测，通过计算电站A、换流站B、变电站C断路器S1至S14 (如图4-图6)的状态逻辑变量表达式实现，各断路器S1至S14均用“ 1 “表示“打开”，“0”表示“闭合”，逻辑表达式值为“ 1 ”表示换流站处于孤岛运行方式，为“o”表示处于联网运行方式。基于上述假定，孤岛检测中存在以下逻辑表达式[0047] (1)B—C工回换流站B侧连接状态为S、．(S，+S，)；即S、打开(逻辑变量为“l”)，S，与S，其中之一必须打开，S、．(S，+S，)的逻辑表达式值为l；[0048] (2)B—C工回变电站C侧连接状态为S，。。。。。(S。+S。)；[0049] (3)B—C II回换流站B侧连接状态为S+．(S。+S。)；[0050] (4)B—C II回变电站C侧连接状态为S，。。S11；[0051] (5)A—C线的变电站C侧连接状态为雕。島‘乩；其中為表示与S。取反符号；[0052] (6)B—C工回连接状态为S1．(S+Ss)+Sy．。。。。。Ss；[0053] (7)B—C II回连接状态为S+．(Ss+Ss)+Sl。．S11；[0054] (8)电站A与主网电气隔离状态为S，，．S，+；[0055] 孤岛运行方式A的逻辑判断关系式为[0056]
权利要求1.一种换流站运行方式的检测装置，其特征在于包括电站、换流站、变电站，所述电站、换流站、变电站分别与各自相应的断路器连接； 断路器信号采集装置，所述断路器信号采集装置与所述断路器连接； 逻辑计算单元用于计算检测装置的逻辑输出值； 所述逻辑计算单元与换流站的站控装置、换流站的稳控装置连接； 所述逻辑计算单元与电站稳控装置通过光纤连接。
2.如权利要求1所述的换流站运行方式的检测装置，其特征在于所述换流站运行方式的检测装置为两套，每套装置独立采集电站、换流站、变电站的相关断路器状态信息。
3.如权利要求2所述的换流站运行方式的检测装置，其特征在于所述换流站运行方式的检测装置还包括报警装置，所述报警装置连接换流站的控制系统。
专利摘要本实用新型公开了一种换流站运行方式的检测装置，包括电站、换流站、变电站，所述电站、换流站、变电站分别与各自相应的断路器连接；断路器信号采集装置，所述断路器信号采集装置与所述断路器开关辅助触点连接；逻辑计算单元用于计算检测装置的逻辑输出值；所述逻辑计算单元与换流站的站控装置、换流站的稳控装置连接；所述逻辑计算单元与电站稳控装置通过光纤连接。通过判别换流站及接入电源对外送联络线的断路器状态来判别换流站是出于孤岛还是联网运行方式，判别快速、准确性高。
文档编号G01R31/00GK201966609SQ20112005985
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者丁君, 伍文城, 余波, 夏雪, 李彬, 黄晓明 申请人:中国电力工程顾问集团西南电力设计院