直流输电工程-控制保护系统总概

德宝工程控制保护系统总概提纲一．直流控制保护系统概况二．直流控制保护系统构成三．德宝工程控制保护设备配置情况四．系统特点与主要技术改进五．直流控制保护系统硬件简介直流控制保护系统概况直流输电的控制保护系统是直流输电系统的“大脑”。–控制交、直流功率转换、直流功率输送的全部过程–保护换流站所有电气设备以及直流输电线路免受电气故障的损害。直流控制保护系统概况直流输电的过程依赖于控制保护系统，这点与交流输电技术存在显著不同。–直流输电是建立在阀导通和截止控制上的一种电能传输方式。直流输电的控制系统运行从不间断，这与交流系统二次部分只在运行状态改变或故障时起作用是不同的。直流控制保护系统概况直流输电要求控制保护系统完成以下功能：–直流输电系统的起停控制；–直流输送功率的大小和方向的控制；–抑制换流器不正常运行及对所联交流系统的干扰；–发生故障时，保护换流站设备；–对换流站、直流线路的各种运行参数(如电压及电流等)以及控制系统本身的信息进行监视。直流控制保护系统概况直流控制保护系统的对象:–全换流站所有设备。换流器换流变压器、分接头直流场开关/隔刀/地刀直流滤波器交流滤波器交流场开关/隔刀/地刀……直流控制保护系统概况控制位置要求：–远方调度中心、集控中心–换流站主控室–控制系统就地–设备就地控制位置层次关系：–分层结构上越低的位置，其控制优先级越高提纲一．直流控制保护系统概况二．直流控制保护系统构成三．德宝工程控制保护设备配置情况四．系统特点与主要技术改进五．直流控制保护系统硬件简介直流控制保护系统构成1.直流控制（极控）系统是换流站控制系统的核心，主要功能是通过对整流侧和逆变侧触发角的调节，实现系统要求的输送功率或输送电流。该部分主要包括每个极的极控系统的主机、分布式现场总线和分布式I/O等设备。2.直流系统保护主要包括直流极保护（换流器保护、直流场保护、直流线路保护、以及接地极引线保护）、换流变保护、直流滤波器保护、交流滤波器保护。3.交、直流站控系统负责执行交/直流设备的投切、起停、运行方式转换、状态监视、测量等功能，该部分主要包括站控系统的主机、分布式现场总线和分布式I/O等设备。直流控制保护系统构成4.运行人员控制系统运行人员控制系统，是换流站正常运行时运行人员的主人机界面和监控数据存储系统。主要包括站时钟系统、站LAN网、运行人员工作站、工程师工作站、站长工作站、系统服务器、培训系统、MIS接口工作站、网络打印机等。5.与远方控制中心的接口子系统包括：远动系统，用于与网调、省调、直流集控中心等交换直流换流站的监控数据并执行远方调度命令，由远动工作站、远动通讯设备等组成。直流控制保护系统构成典型系统解决方案:极控系统是整个换流站控制系统的核心，主要功能是通过对整流侧和逆变侧触发角的调节，实现系统要求的输送功率或输送电流。极控系统的控制性能将直接决定直流系统的各种响应特性以及功率/电流稳定性。直流控制（极控）系统直流控制（极控）系统极控制系统主要包括:每个极的极控系统主机分布式现场总线分布式I/O等设备直流控制（极控）系统–完成对换流站内换流器、换流变压器、直流场设备等的控制和监视功能。收集极控系统范围内的“事件”并上传送入运行人员控制系统。–在每套系统上均配置了显示器和键盘，可完成就地的监视和就地控制功能。PCP控制主机：直流控制（极控）系统–包括：换流器触发控制；换流变压器分接头控制；极功率控制；无功功率控制；直流顺序控制、连锁；直流调制；过负荷控制；空载加压试验控制；·······系统监视与分散I/O的通信与阀控制单元的通信SCADA接口极间通信站间通信直流控制（极控）系统–完成I/O与控制主机之间的数据传输。–总线采用标准CAN和TDM总线，通讯介质采用光纤。现场总线：直流控制（极控）系统完成极控系统所需要的各种模拟量和状态量的采集，完成与交/直流场一次设备、水冷却系统、阀基电子设备及其它二次子系统间的接口。主要包括：–DFT：直流场接口–BFT：双极部分接口–TMI/TSI：换流变接口–RSI：平抗接口–CCP：水冷接口–VCU：阀控接口I/O系统直流控制（极控）系统MODSVARCTCCRPCPPCCFCVCSWCSSQMSQRSQOLLTCOMOLTIdUdACFiltersIdUdIdUdUdProtectionsUacFreqTheotherstationBSQCPGOWSTCOMCurrentorderManualorderPower/CurrentManualorderstosequencesManualorderQ/Uref.Voltageandangleref.Block/deblockSwitchordersFiringpulsesStepordersAC-FilterswitchordersDelta-powerRFOStart/stoporderRamppermitCurrentmaxlimitSwitchordersSwitchordersSEQ.block/deblockPROT.block/deblockAlphaorderManualorderstosequencesManualorderstosequencesTheotherpole高压直流控制系统功能框图直流控制（极控）系统极功率控制/电流控制PPC过负荷限制OLL直流功率调制MODS换流器触发控制CFC控制脉冲发生单元CPG无功功率控制RPC开关顺序控制SSQ模式顺序控制MSQ准备顺序控制RSQ电压角度参考值计算VARC换流变压器分接头控制TCC线路开路试验控制OLT站间通讯TCOM控制功能模块直流控制（极控）系统在换流站控制系统中，直流极控系统为完全冗余的双重化系统，该部分的双重化的系统之间可以在故障状态下进行自动系统切换或由运行人员进行手动系统切换。系统切换遵循如下原则：在任何时候运行的有效系统应是双重化系统中较为完好的那一重系统系统切换逻辑禁止以任何方式将有效系统切换至不可用系统。系统切换总是从当前有效的系统来发出。这个切换原则可避免在备用系统中的不当的操作或故障造成不希望的切换。另外，当另一系统不可用时，系统切换逻辑将禁止该切换指令的执行。极控系统的冗余与切换直流控制（极控）系统直流系统保护主要包括:–换流器保护–直流场保护–直流线路保护–接地极引线保护–换流变保护–直流滤波器保护–交流滤波器保护直流系统保护–每一套保护具有全部的保护功能。每一套保护的测量回路、电源回路、出口跳闸回路及通信接口回路均按完全独立的原则设计,并采取措施保证单一元件故障不会造成保护误动。–任一套保护动作可以出口，确保安全性。–采取这样的配置方案每套保护的防误不依赖于它套保护，使设备之间关系简单，易维护，既保证可靠性，又保证安全性。电缆连接减少，任何一套保护出现问题进行维护时，仍保留有全部的保护功能。配置原则---采用完全双重化的保护配置方案直流系统保护控制、保护功能分别由不同的主机完成保护区内所有保护功能集成在一台主机内控制、保护主机模拟量采集I/O独立，共享部分状态采集I/O启动+保护动作出口的防误逻辑，保护系统不切换完全双重化保护配置111215141316171918通讯10通讯6+1B10978+1B54532正面视图NR(安装平面B)1=P1.PCP+1极1极控柜一通讯+1B15主机二+1B2920+2B374039343837353633323130272829262524232122端子排+2B20通讯接口+2B251118191716131415126109784532(安装平面B)NR1正面视图=P1.PCP+2极1极控柜二+2B22+2B34端子排RCS-9519ARCS-9519B+2B4+2B12MODEM1MODEM220383929343637353132333024272825262223211101517181916131412116897354240NR+3B37主机一+3B23(安装平面B)正面视图端子排=P1.PCP+3极1极控柜三+3B15通讯通讯通讯+3B10+3B5主机二+3B2920383929343637353132333024272825262223211101517181916131412116897354240NR+3B37主机一+3B23203940端子排303132333635373834+1B37222123242526292827+1B23主机一(安装平面B)正面视图端子排=P1.PCP+3极1极控柜三+3B15通讯通讯通讯+3B10+3B5主机二+3B2920383929343637353132333024272825262223211101517181916131412116897354240NR+3B37主机一+3B23(安装平面B)正面视图端子排=P1.PCP+3极1极控柜三+3B15通讯通讯通讯+3B10+3B5主机二+3B29直流系统保护直流保护构成换流变压器保护RCS-977采用独立装置实现启动+保护动作出口的防误逻辑完全双重化保护配置非电量保护RCS-974双重化换流变压器保护构成直流系统保护直流滤波器保护RCS-976D采用独立装置实现启动+保护动作出口的防误逻辑完全双重化保护配置直流滤波器保护构成直流系统保护每一台交流滤波器保护RCS－976A采用独立装置实现，方便运行维护启动+保护动作出口的防误逻辑完全双重化保护配置交流滤波器保护构成直流系统保护交、直流站控系统交、直流站控系统，负责执行交/直流设备的投切、起停、运行方式转换、状态监视、测量等功能。站控系统主要包括：站控系统的主机、分布式现场总线和分布式I/O等设备。在每套系统上均配置了显示器和键盘，可完成就地的监视和就地控制功能。交、直流站控系统交流站控系统主要完成：交流场、交流滤波器的监视和控制。直流站控系统主要完成：直流场的监视和控制，与水冷、TM及其它系统的接口。直流站控和直流阀控共用控制主机（合称为极控主机），不设置独立的直流站控设备，具有更高的冗余度。–站控系统主要功能•整个换流站范围内的数据采集及信息处理、上送运行人员控制系统；•全站范围内的开关、刀闸和地刀的操作控制；•顺序控制；•联锁；•同期；•站控系统内部及辅助系统的事件生成和上传至运行人员控制系统；•在线谐波监视；•对辅助系统的监控（包括站用电系统的控制/监视，以及对其它辅助系统的监视功能）等。交、直流站控系统–站控系统配置原则•采用分散式结构，按面向物理对象的原则进行各站控子系统的设置，不同子系统之间尽可能少的交换信息，某一对象异常不影响其它对象功能的正确运行。•采用分布式I/O系统，I/O采用按对象设计的原则，即关闭某一对象相关I/O的电源不影响系统及其它对象的运行；双极I/O完全独立设计，关闭另一极I/O不会影响本极控制系统的运行。•采用标准总线CAN和TDM。通讯介质采用光纤，提高系统抗干扰能力。CAN总线用于信号量及控制命令的传输，TDM总线用于电压和电流信号的传输。交、直流站控系统•站控系统从I/O接口至系统主机整个环节均采用完全双重化设计，双重化设计确保不会因为任一系统的单重故障而发生停运，也不会因为单重故障而失去对换流站的监视。•站控系统具有完整的自身内部监视和自诊断能力，以便在故障时容易定位问题所在。站控系统具有足够高的的可靠性、可用率和可维护性。交、直流站控系统运行人员控制系统运行人员控制系统是换流站正常运行时运行人员的主人机界面和监控数据存储系统。运行人员控制系统包括：站LAN网、运行人员工作站、工程师工作站、站长工作站、服务器、网络打印机、规约转换工作站或规约转换器（实现与辅助系统的接口）等。运行人员控制系统运行人员控制系统设计原则一体化设计：ＳＣＡＤＡ系统与控制保护系统一体化设计。开放性:选用通用的、标准化的软硬件产品；系统采用开放式体系结构