直流输电产品介绍.docx

DPS-3000系列控制保护系统产品DPS-3000直流控制保护系统DPS-3000直流输电控制保护系统基于许继集团在直流输电领域长期技术积累和工程经验，开发的具有自主知识产权的成套直流控制保护系统。国家能源局鉴定结论是DPS-3000直流控制保护系统功能和性能达到国际先进水平。平台运算速度、点火接口控制、全数字仿真功能模块生成技术达到国际领先水平。DPS-3000直流控制保护基础平台包括： HCM3000控制保护平台 DS3000运行人员控制系统 GWS-1直流专用远动通信系统 DFU410系列分布式测控装置 100系列换流变压器、交流滤波器成套保护装置HCM3000控制保护硬件平台HCM3000平台是由许继自主原创开发的国内第一款大型嵌入式高端工业控制系统软硬件平台。在整体平台体系结构设计、控制保护系统功能优化、系统软件以及工具软件应用、网络总线接口设计、内置录波功能设计等功能方面融合多家国外成熟技术的优点，在满足嵌入式系统高度运行可靠性和PC技术灵活性同时，并针对直流输电控制保护专业应用领域，配置正序滤波、数字锁相、优化的FPGA脉冲设计等专用功能，满足直流输电领域所有控制保护功能应用。HCM3000平台按照嵌入式工业控制的国际标准，采用紧密耦合的多主处理器硬件结构，由高性能的硬件系统、系统软件、图形化工程工具、应用软件功能块库、通信及接口系统等部分构成。总体结构分为硬件平台层、系统软件层、工具软件层、应用层。DS3000运行人员控制系统DS3000运行人员控制系统是许继集团为满足特高压直流输电工程运行人员控制与监视系统要求而专门设计，采用UNIX服务器和Windows工作站跨平台设计，性能稳定、安全可靠、组态灵活、接口友好、操作维护方便。DS3000系统特点如下： 客户机/服务器模式分布式结构设计数据处理工作分配给服务器，人机界面部分集中至客户端，充分利用网络系统各部分优势，实现资源的高度共享，大大提高系统整体性能。 混合操作系统平台设计采用UNIX/Windows混合平台，充分利用UNIX系统在运行稳定性和处理能力上优势以及Windows系统在人机界面上优势。充分保证整个SCADA系统的稳定可靠性以及强大的处理能力，给运行人员提供简捷易用的操作接口。 功能强大可靠的数据库管理系统配置在数据管理、输出处理能力、数据查询效率及运行稳定性更为优越的Oracle 10g大型商用数据库系统。 友好图形人机界面及功能强大页面编辑功能系统提供跨平台应用的统一的图形格式，设计全新的用户接口风格，在提供赏心悦目的外观同时，提供简便快捷的页面浏览、面向对象的直观操作。 周密的安全设计数据安全方面，利用软件或硬件集群技术、主备机同步存储以及自动数据备份，确保数据的完成性及一致性。权限管理方面，系统规定不同的操作权限，每个用户只能在其权限内操作，有效防止对系统人为误操作。操作安全方面，系统模拟五防系统，提供可编辑脚本的各种验证条件，有效避免人为误操作。网络安全方面。采用硬件或软件防火墙进行严密的网络隔离设计，有效防止病毒侵入和不同网段间访问冲突。 创新跨平台设计支持各种主流操作系统，具体涵盖UNIX操作系统、各种32位Windows操作系统以及Linux操作系统。各平台共享一套代码。 多节点服务器集群设计支持多个节点在一个群组内共同工作，集群内任何节点故障都会自动切换到正常节点工作，增强系统运行可靠性。 广泛数据库支持能力DS3000运行人员控制系统采用商用数据库系统来存储历史数据，支持所有基于SQL语言的标准商用数据库系统。如Oracle、Microsoft SQL Server、Sybase等商用数据库系统。 IEC对象模型DS3000对象服务遵循IEC-61850协议构建。该对象模型，从换流站到间隔、线路、装置等，形成一个相互关联的层次结构，图形与模型相互对应。允许用户查看每一个对象属性、参数、运行值，可直观操作对象。GWS-1远动通信系统GWS-1型远动通信系统是专业面向直流输电领域开发专用型通讯系统，整机符合电力4级认证。全面支持标准规约，具备与各个级别调度系统的匹配能力。目前，该套远动通讯系统已成功应用于多个背靠背、高压、特高压直流输电工程，系统运行稳定可靠。GWS-1型远动通讯系统特征如下： 面向直流输电领域专业机箱结构设计采用无风扇、无硬盘结构嵌入式工控硬件平台，紧凑型机箱结构设计。具有运行稳定和免维护的特点，能够很好适应高压直流输电工程现场强烈电磁干扰以及其它恶劣环境。 远动软件跨平台设计软件系统不拘泥于特定操作系统，适用于UNIX和Windows等其它主流操作系统平台。 分布式软件构架体系引用面向对象的IEC中间件，构成模块化开发设计，简化分布式应用系统开发过程。允许人机界面远程连接服务主系统，在运行人员工作站即可完成对远动系统配置操作及运行维护，大大方便工程应用。 系统自恢复能力系统失电重新恢复供电后，装置具有自启动能力，程序自恢复；程序异常退出后，能自动重新启动；备机实时监控主机运行状态，当主机出现运行故障时能自动完成主备机切换。 多层次调度系统匹配能力创新性扩展规约和传输能力，具备与国内各个级别调度系统匹配能力。 多线程多任务实时调度控制策略设计引用优化的多线程、多任务实时调度控制策略，确保系统实时性、极高失效性以及大批量数据传输，满足特高压直流输电工程特别需求。 冗余结构设计同时支持主备切换模式和双机值班模式。可以通过配置，设置为主备方式，仅主机向外界提供服务，备机处于热备用状态；亦可设计双极值班模式，两台机器同时向外界提供服务，负载均衡运行。 优化硬件结构设计，提高多通道连接能力装置的串行接口和以太网接口数量完成能够满足换流站对专线和网络通道的需要，无需配置串口服务器等扩展串口及以太网口所需设备，精简远动软件硬件结构，减少数据故障点。 人机接口功能配置人机界面集中了配置、调制以及运行状况监视等各种功能于一体，不同方式之间可以自由切换，极大简化调试人员现场工作量，易于运检人员进行日常监视、故障维护。图GWS-1正面图GWS-1背面DFU410系列分布式测控装置DFU410测控装置用于构成DPS-3000直流控制保护系统现场层I/O设备，实现数据采集、同期连锁控制、SOE事件记录功能。 标准硬件模块结构设计标准6U结构，软硬件模块化设计。将交流采样、同期测量、控制逻辑、总线通信等功能进行分布式集成，便于根据间隔对开关量和模拟量等实际需要合理配置模块资源，工程组态更加方便。 双重化配置双重化电源和现场总线接口配置，可实现冗余系统交叉连接，确保装置和系统可靠性。 图形化调试工具引用图形化调试工具DFU410DIA进行参数配置和就地控制。在Windows运行环境下，在线实时监视数据，方便调试维护。 双总线接口设计装置同时配备Profibus和CAN两种现场总线接口，提高了工程应用灵活性。 高精度数据处理能力采用16位精度模数转换和高性能频率跟踪和交流同步采样技术，使监视数据的准确度、抗扰度及同期测量性能得到大幅提升。 功能丰富的人机接口界面人机接口界面具有三相矢量图、同期数据、装置运行状态灯信息的实时显示功能，同时具有工程组态、功能配置、就地操作等丰富的运行维护功能，方便工程应用。 先进同期检测技术能够实现同频/非同频网络的自动判别以及8组历史同期数据的记忆功能。 精确的光电同步时钟对时功能 双重化电源、总线结构配置图DFU410测控装置100系列换流变压器、交流滤波器成套保护装置100A和100B系列是在许继成熟的交流继电保护平台基础上针对直流输电交流保护应用研制开发的，包括SBH-100A系列微机型换流变压器成套保护装置、SDR-100A和SDR-100B系列微机型交流滤波器成套保护装置、SDZ-100A和SDZ-100B系列微机型交流滤波器大组成套保护装置。其中100A系列保护装置适用于常规互感器接入模式，100B系列保护装置既能适用于常规互感器接入模式，也能适用于光互感器的接入模式。SBH-100A系列微机型换流变压器成套保护装置控制保护系统分层结构直流输电控制保护系统采用分层分布式的冗余结构设计，根据功能划分和控制级别分为：远方监控通信层、运行人员控制层、控制保护设备层、现场I/O设备层等四个层次。分层之间以及同一层的不同设备之间主要通过网络或总线相互连接，构成完整的控制保护系统。 远方监控通信层远方监控通信层设备主要由远动工作站、保护及故障录波信息子站、能量计费系统工作站等组成，其主要作用是将换流站的运行信息经远动LAN网和远动通道接入远方监控中心，同时将监控中心的操作指令传送到换流站内的控制保护系统。远方监控通信层的核心设备是远动工作站，DPS-3000直流控制保护系统的远动工作站是GWS-1直流远动装置。运行人员控制层运行人员控制层由运行人员控制系统、培训工作站、硬件防火墙和网络打印机等设备组成。其中运行人员控制系统是运行人员控制层的核心设备，由数据库服务器、运行人员工作站、工程师工作站等构成，其主要功能是对直流系统一、二次设备和交直流系统的运行数据进行采集和存储，并为运行人员提供监视和控制操作的界面。除上述功能外，运行人员控制层设备还具备全站事件顺序记录和报警、网络对时信号的接收和下发、文档管理、以及运行人员培训等功能。DPS-3000直流控制保护系统的运行人员控制层设备以DS3000运行人员控制系统为主构成。控制保护层控制保护层设备包括极控（双极、极和换流器控制）、交直流站控、直流系统保护（直流保护、换流变压器保护、交直流滤波器保护）、交流保护（线路保护、母线保护、断路器保护、站用辅助电源的保护）等设备。其中极控、站控和直流保护是整个直流输电系统最为核心的控制保护设备，一般基于统一的高速控制保护系统平台构成。在DPS-3000系统中，上述核心控制保护设备采用HCM3000控制保护平台构成。换流变压器保护和交流滤波器保护采用100A/B系列保护装置构成。现场层现场层设备实现与交直流系统一次设备和换流站辅助系统的接口,完成对一次设备状态和系统运行信息的采集处理和上传，顺序事件记录，控制命令的输出以及就地控制和连锁等功能。现场层的核心设备是分布式I/O单元（测控装置），DPS-3000直流控制保护系统的现场层设备以DFU410测控装置为主构成。DPS-3100柔性直流控制保护系统概述针对如何将风能、太阳能、光伏能等新型清洁能源可靠引入交流系统、如何实现对岛屿等无源系统稳定供电等电力系统新问题，许继开发出新一代基于IGBT控制技术柔性直流输电控制保护系统DPS-3100柔性直流输电控制保护系统。该套控保装置在实现风能、太阳能等间歇性能够稳定接入交流电网、无源系统网络供电、城市扩容、多端直流电网构建具有无可比拟优越性。控制保护系统分层结构借鉴DPS-3000直流输电控制保护系统成熟分层结构，DPS-3000柔性直流输电控制保护系统采用4层分布式冗余结构设计，具体包括远方监控层、运行人员控制层、控制保护层以及现场层。各个分层之间以及同层相关设备间采用网络形式或总线形式完成相互信息交换，通讯链路完成双重化冗余配置，确保整个系统可靠、稳定运行。远方监控层远方监控层设备主要由远动工作站、保护及故障录波信息子站、能量计费系统工作站等构成。同时，根据客户应用需求，额外配置集控中心控制系统。配置集控中心远方监控层除具有DPS-3000远方监控层所有类似控制、监视功能外，在集控中心能够完成所有相关联的换流站运行设备的监视、操作、直流系统启停、功率调制等相关功能。远动监控层相关功能在GWS-1型直流远动装置上开发实现。运行人员控制层运行人员控制层由运行人员控制系统、培训工作站、硬件防火墙和网络打印机等设备组成。其中运行人员控制系统是运行人员控制层的核心设备，由数据库服务器、运行人员工作站、工程师工作站等构成，其主要功能是对直流系统一、二次设备和交直流系统的运行数据进行采集和存储，并为运行人员提供监视和控制操作的界面。除上述功能外，运行人员控制层设备还具备全站事件顺序记录和报警、网络对时信号的接收和下发、文档管理以及运行人员培训等。运行人员控制层相关监控系统在DS3000运行人员监控平台上开发而成。控制保护层控制保护层设备包括直流控制系统、站用电控制系统、直流保护系统、交流保护系统（联接变保护系统、非电量保护系统）以及辅助接口系统等。直流控制保护系统作为整个控制系统的核心系统，除肩负起本站运行设备监控、系统启停、功率调制、故障保护等本站相关控制保护功能外。对于多端柔性直流系统，控制保护层设备额外肩负起直流电压协调控制以及直流功率协调控制等多端直流系统相关控制功能。控制保护层相关控制设备基于HCM3000平台开发；直流保护设备基于HCM3000平台开发；交流保护设备依据客户需求可基于HCM3000平台开发亦可基于许继100A/B系统保护平台开发。现场层柔性直流系统现场设备主要用于完成控制保护系统与现场一次设备间信息交互，完成对一次设备运行状态信息采集和上传，顺序事件记录，控制命令的输出以及就地控制和连锁等功能。现场层相关测控信息通过DFU410装置来完成采集，并通过Profibus总线完成与相关控制保护装置信息交互。DPS-3200统一潮流控制器控制保护系统概述UPFC控制保护系统主要包括系统控制层和装置控制层，其中系统控制层主要完成：双（多）回线路功率协调控制、断面功率控制、自诊断；装置控制层主要完成：线路有功控制、线路无功控制、并联系统无功控制、电流、电压闭环控制、UPFC的正常起动/停运控制、联结变抽头控制（如果需要）、主机间通信、运行方式控制、开关顺序控制、过负荷限制、换流阀IGBT监视、自诊断。UPFC保护的范围为并联联结变阀侧至串联联结变阀侧之间的区域，按保护区域可分为交流连接保护区、换流器保护区、直流母线保护区。典型的保护配置有：交流异常电压保护、并联侧交流频率异常保护、桥臂电抗器差动保护、阀差动保护、换流器过流保护、桥臂过流保护、直流电压异常保护、直流过流欠压保护、桥臂环流监视。DPS3200 UPFC控制保护系统的核心装置包括：DS3200 UPFC运行人员控制系统；DFU410测量控制装置；HCM3000/F柔性直流控制保护平台。系统级控制双（多）回线路功率协调控制双（多）回线路功率控制是UPFC系统的主要控制模式。当采用UPFC控制双（多）回线路潮流时，各台串联侧换流器控制保护系统可根据具体需求在以下两种控制方式中进行选择，同时各台串联侧换流器控制保护系统通过双（多）回线路协调控制策略，确保受控线路的有功潮流与设定值一致。a) 单回线路功率控制方式：线路功率独立控制应能把本回线路有功、无功功率控制为由远方调度中心调度人员或主控站运行人员整定的功率值。该控制模式应按每回线路单独实现。单回功率独立控制应具备以下功能要求：可以设置一个新的线路功率整定值和线路功率变化速率，然后执行功率变化指令增减传输功率，功率将按设定的速率平稳地变化到新的功率参考值；线路功率整定值只可以手动调整；所有的调制控制功能，在该模式下仍应有效。b) 双（多）回线路功率控制方式：控制系统应当使双（多）回线的有功、无功功率等于远方调度中心调度人员或主控站运行人员整定的功率值；如果两个串联换流器都处于双（多）回功率控制状态，双（多）回功率控制功能应该为每个换流器分配相应的有功、无功指令，以使双（多）回线路功率与输电能力匹配；在双（多）回线路功率控制模式下，如果其中一个换流器被选为独立控制模式（单回功率控制），则该条线路的传输功率可以独立改变，整定的双（多）回功率由处于双（多）回功率控制状态的另一换流器来维持。在这种情况下，双（多）回功率控制线路的功率参考值等于双（多）回功率参考值和独立运行换流器控制线路实际传输功率的差值。双回线路功率控应具有两种控制方式：手动模式，期望的双回线路功率定值及功率升降速率，通过主控站运行人员控制系统输入；自动模式，当选择这种运行控制方式时，双回功率定值及功率变化率按预先编好的线路传输功率日（或周或月）负荷曲线自动变化。运行人员应能自由地从手动控制方式切换到自动控制方式，反之亦然。断面功率控制断面功率控制应能实时检测电网中的指定断面是否发生了N-1故障，并根据实际运行线路的过载情况把流过该断面的功率控制在线路允许的范围之内。功率范围由调度人员或主控站运行人员预先进行设定。自诊断UPFC控制系统系统具有自诊断功能，自诊断覆盖率达到100%，即自诊断功能能覆盖从测量二次线圈开始包括完整的测量回路，信号输入/输出回路，总线，主机，微处理器板，和所有相关设备，能够检测出上述设备内发生的所有故障，并根据不同的故障等级作出相应的响应。换流器级控制（1）起动/停运控制启动/停运控制应能根据主控站运行人员指令自动完成UPFC的启动或停机流程。（2）串联侧换流器线路有功控制串联侧有功控制应能根据系统级控制结果自动调节线路有功功率。（3）串联侧换流器线路无功控制串联侧无功控制应能根据系统级控制结果自动调节线路无功功率。（4）并联侧换流器线路无功控制并联侧无功控制应能根据系统级控制结果自动调节线路无功功率。（5）并联侧换流器交流电压控制并联侧交流电压控制应能将线路交流电压控制为主控站运行人员按照斜率整定的电压值。（6）电流、电压闭环控制电流、电压闭环控制应能根据主控站运行人员指令直接调节换流器阀侧电流、电压。（7）串联侧SSSC模式控制串联侧SSSC模式控制应能保证串联侧换流器按照SSSC（静态同步串联补偿器）模式独立运行。（8）并联侧STATCOM模式控制并联侧STATCOM模式控制应能保证并联侧换流器按照STATCOM（静态同步补偿器）模式独立运行。（9）交流系统暂态故障穿越控制UPFC系统的控制系统具有快速响应的特点，因此可以利用其快速性抑制UPFC系统出现的过流、过压等异常工况。对于交流系统的暂态故障，UPFC系统应能自动识别，并采取合适的措施，以维持UPFC系统的稳定运行。（10）联结变抽头控制（如果需要）连接变抽头的控制策略为控制换流器的调制比，使调制比位于死区范围内。当调制比超过上限值时调低换流变阀侧电压，低于下限值时调高换流变阀侧电压。保护功能UPFC保护系统应具有系统各级通讯故障检测及保护功能，并能接收阀控（包含TBS）的故障信号，进行相应的保护动作。保护设计原则UPFC保护系统应进行多重化配置；UPFC保护系统的目的是在故障情况下，尽可能的通过改变控制策略或者移除最少的故障元件，使得故障对于系统和设备的影响最小；UPFC保护系统应具有完整的自监测功能，保证100%的自检覆盖率；对于事件报警信号，应按照报警事件的严重程度设置不同的颜色和声音；UPFC保护系统应具有内置故障录波功能，方便对故障及保护动作的分析。保护动作及相应后果保护动作后可能产生下述动作后果，保护应根据故障的类型通过如下措施来清除和隔离故障： 报警 控制系统切换 子模块晶闸管开通 暂时性闭锁 永久性闭锁 交流断路器跳闸 触发串联变压器二次侧晶闸管旁路开关TBS和旁路开关紧急合闸在触发晶闸管旁路开关同时，旁路开关紧急合闸，防止在串联侧换流器闭锁及旁路晶闸管开关闭锁后串联变压器过压。 串联变压器一次侧旁路开关紧急合闸在控制保护系统发送串联变压器二次侧旁路开关紧急合闸后，若检测到二次侧旁路开关合闸失败，则发送串联变压器一次侧旁路开关紧急合闸命令。 交流线路断路器跳闸通过串联变压器旁路开关的闭合不能有效切除故障时，通过跳开交流线路断路器。 串联变压器二次侧旁路开关锁定 串联变压器一次侧旁路开关锁定 启动断路器失灵保护 SL保护分区UPFC保护范围为并联变压器以及串联变压器阀侧之间的区域，同时需要考虑与交流保护的配合。并联侧换流器保护的范围为并联变压器至直流电缆区域，按保护区域可分为变压器保护区、交流连接保护区、换流器保护区和直流极保护区。相邻保护区域之间重迭，不存在保护死区。串联侧换流器保护的范围为串联联变压器至直流电缆区域，按保护区域可分为变压器保护区、交流连接保护区、换流器保护区和直流极保护区。相邻保护区域之间重迭，不存在保护死区。保护配置串并联侧应至少配置如下保护： 阀侧交流母线过流保护 阀侧交流母线零序过压保护 阀侧交流母线差动保护 换流器过流保护 桥臂过流保护 桥臂电抗器差动保护 换流器差动保护 直流低压过流保护 直流过电压保护 直流电压不平衡保护 直流低电压保护通讯UPFC控制保护系统的通讯接口，主要用于实现与站监视后台的通信、换流器控制保护系统间的通信、与阀控系统的通信。接口可采用以太网、TDM光纤通信方式、现场总线等。1） 与站监视后台的通信UPFC控制保护系统通过以太网、RS485、TDM光纤等通信方式，把UPFC运行状态信息、报警、故障信息等上传到站监视后台，便于运行维护人员掌握UPFC运行状态；同时UPFC控制保