王彩华
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摘要：当前我国的柔性直流输电控制系统运用效果较好，本文将对柔性直流输电控制系统的总体架构、硬件组成、控制功能以及保护功能进行设计研究，希望能够对相关研究人员的研究工作有帮助，不断推社会的快速发展。
关键词：直流电；输电控制；控制系统；功能设计
引言：与正常的直流相比，柔性直流不需要使用电网电压进行换相，不存在换相失败这一说法，同时柔性直流对交流系统的依赖性较低，能够完成黑启动等功能。因此，有必要大面积推广柔性直流，用以满足社会居民的高质量用电需求。
1 系统总体架构
本文所设计的柔性直流输电控制系统主要采用三层两网的双重化冗余配置分层分布式结构，所谓的三层是指I/O设备层、监控层以及控制保护层，控制保护层又包含了交直流站控层和柔性直流单元控制保护层，两网是指站控LAN网和监控LAN网。控制保护层属于柔性直流输电控制系统所处位置层，该控制系统由CSD-353A控制装置和CSD601扩展I/O装置组成。通过IEC61850/MMS协议，CSD-353A控制装置能够利用电以太网双网链路与SCADA进行通信。同时，使用IEC61850/MMS协议，能够使CSD-353A控制装置通过光以太网双网链路与I/O层CSD601设备进行通信，采用IEC60044-8协议与阀控点对点通信，即A-A通信和B-B通信。CSD-353A控制装置通过利用LAN冗余站控网与交流站控网一同完成对交流电开关刀闸的有效控制。另外，CSD-353A控制装置还能通过LAN冗余站控和直流站控完成对有功协调以及无功协调的控制，交换机和CSD-601通过扩展I/O通信，能够完成系统阀厅、阀冷、辅助设备以及连接变之间的信号交互。
2 系统硬件组成
本文设计的柔性直流输电控制系统能够完成的功能包括运行人员工作站和远动工作站之间的通信、通过LAN冗余站控网实现直流站控和交流站控之间的通信、实现与集中故障录波之间的通信、实现与柔性直流保护单元之间的通信、系统模拟量接入以及主时钟信号接入等功能。柔性直流输电控制系统主要采用插件式结构，插件包括DSP插件、智能网口插件、交流插件、直流插件、管理插件、直流保护接口插件、阀控接口插件以及逻辑处理插件等。不同插件具有不一样的功能，通过系统内部冗余高速总线实现数据之间的交互。其中，DSP插件的作用为运行系统非可视化DSP程序，交流插件的作用为负责交流电压和交流电流模拟量的收集，接口插件负责阀控的保护以及和阀控的通信，逻辑处理插件的作用是运行可视化程序，管理插件的作用为负责监控系统与控制装置之间的通信。
柔性直流输电控制装置与保护系统、交流直流站控系统以及控制系统之间的信息交互主要通过外部接口来完成。例如，假设有一柔性直流输电控制系统A，当系统控制装置与时钟装置通过B码对应时，控制系统A可通过与合并单元装置相连接，对直流侧电压以及电流量进行采集，同时可通过交流插件采集交流量。
另外，控制系统A可通过GOOSE网现场总线采集联接变、阀控厅设备以及阀冷等设备的运行状态信息，并通过LAN网与直流交流站控相连，实现和保护A、保护B的双收双法通信。同时，控制系统A能够与阀控A系统进行单套通信，并与单元控制系统B进行信息交互，最终将单元控制关键信息送到录波装置[1]。
3 系统控制功能
柔性直流输电控制系统的控制功能主要包含顺序开展功能和矢量控制功能，其中，顺序开展功能又包含顺序控制、功率控制、联接变分接头控制、解锁闭锁开展以及充电与解锁允许控制等，矢量控制功能为柔性直流输电控制系统基本电压外环与电流内环的逻辑功能。
第一，顺序控制简称SSQ，一般情况下，柔性直流单元主要有五种状态，分别为接地、停运、闭锁、解锁以及备用。可单独操作整流侧与逆变侧接地-停运-备用，联动操作整流侧与逆变侧备用-闭锁-解锁-备用。如果没有具体的系统使用说明，则认为南侧为整流侧，西侧为逆变侧，且五种状态之间可进行相互转换。第二，充电与解锁允许控制简称RSQ，该控制包括解锁允许命令和充电允许命令，其中充电允许命令允许换流阀，联动接变设备一开始就具备了带电条件，且已将保护功能投入。通过解锁允许能够判断换流阀能否被解锁，在两端概率传输方式下，需要保证解锁换流阀两端处于解锁的状态，在单端运行方式下，需要保证需本侧处于允许解锁的状态。第三，解锁控制的英文简称为MSQ，该控制能够根据柔性直流采集的开关量和模拟量信息，并根据后台下发的解锁和闭锁指令，形成柔性直流单元和解锁闭锁命令。第四，功率控制简称APC，该控制的主要作用为完成系统运行过程中各种目标值的生成，目标值包括直流电压值、无功功率目标值以及有功功率目标值等。
本文设计的柔性直流单元主要采用基于直流电流控制的矢量控制方式，该系统控制方式具有快速的电流响应特性和较好的电流电流能力。外环控制策略和内环控制策略共同组成了矢量控制，其中外环控制包含概率类的控制和无功率类控制，而内环控制主要采用正序电流和负序电流进行分解独立控制，内环控制与有功类控制和无功类控制之间相互独立。柔性直流输电控制系统还具备恒压控制和恒频控制和暂态控制策略[2]。
4 系统保护功能
本文设计的柔性直流输电装置具备系保护功能，保护功能使得输电装置能够适用于直流系统的各种运行方式，并能够保证系统具有较大的安全性、可靠性和快速性。通过配备OLT直流保护保护功能，能够有效保护输电系统输电环境的安全。输电控制装置通过物理信号与柔性直流保护单元系统、阀冷系统、阀控系统以及联变保护系统等进行连接，控制单元能对各系统和自身的运形状态进行监控，当系统出现异常情况的时候，可依靠装置出口跳闸，有效降低系统故障修造成的损失。与此同时，柔性直流输电控制单元还可以完成交流场和直流场之间的开关和刀阀顺序开展逻辑设定，使得当顺序控制失败后，控制单元能够执行顺序控制失败逻辑，有效保护系统的正常运行。
结论：柔性直流具有很多的优点，大面积推广柔性直流能够为社会带来巨大的好处。因此，电力行业要加强对柔性直流输电系统的设计与实现，为柔性直流换流站工程设计和运行维护提供参考，同时还能推动电力行业的不断发展。
参考文献：
[1]钟昆禹,王立平,李阳.柔性直流输电控制系统的功能与设计[J].电工技术,2020(07):66-68.
[2]陈瑞斌,达娃伦珠,姜兴昌,等.电平换流器柔性直流输电控制系统关键模块及安全性设计[J].电子测量技术,2019,42(23):30-34.