一种统一潮流控制器UPFC的控制保护系统技术方案

本发明专利技术提供了一种统一潮流控制器UPFC的控制保护系统，包括：冗余配置的两套控制系统和两套保护系统；所述两套控制系统均包括：冗余配置的两套并联侧控制系统和两套串联侧控制系统；所述两套保护系统均包括：冗余配置的两套并联侧保护系统和两套串联侧保护系统。本发明专利技术提供的技术方案控制和保护功能相互独立并且控制保护双套冗余配置，大大提高了统一潮流控制器UPFC的控制保护系统可靠性，提高了整个UPFC装置的运行可靠性。

A Unified Power Flow Controller UPFC Control and Protection System

【技术实现步骤摘要】
一种统一潮流控制器UPFC的控制保护系统
本专利技术属于电力系统灵活交流输电(FACTS)领域，具体涉及一种统一潮流控制器UPFC的控制保护系统。
技术介绍
在灵活交流输电系统(FlexibleAlternativeCurrentTransmissionSystems,FACTS)领域，基于变流器的并联型补偿器，如STATCOM装置，它可以有效地产生无功电流，补偿系统无功功率，维持节点的电压，但是对线路的电压补偿能力较弱；而基于变流器的串联型补偿装置，如SSSC装置，可以有效地补偿线路的电压，控制线路潮流，但是对无功电流的补偿能力有限。将并联补偿的STATCOM和串联补偿SSSC综合起来，组成统一潮流控制器(UnifiedPowerFlowController，UPFC)，是迄今为止通用性最好的FACTS装置。通过不同控制策略设计，UPFC不仅可以用于控制母线电压、线路潮流、提高系统动态和暂态稳定性，抑制系统振荡，而且可以在动态方面，通过快速无功吞吐，动态支撑接入点电压，提高系统电压稳定性。若适当控制，还可以改善系统阻尼，提高功角稳定性，以适应电力系统紧急状态下的需要。对于电力系统一些老旧线路，往往处于负荷较重的地区，受输电能力的限制，通常会存在潮流输送能力不足的问题，同时由于输电通道及占地面积限制，通过增加输电通道而增加输电能力的代价巨大。若利用UPFC，可以做到均衡电网的潮流分布，合理调整线路潮流，在不改变线路原有通道的基础上，提升电网的输电能力。UPFC装置一般包括控制保护系统、换流阀、阀控及冷却系统、旁路开关、线路串并联变压器、刀闸开关、避雷器以及PTCT等。UPFC控制保护系统主要功能为：实时检测UPFC系统电气量，根据控制策略，触发换流阀，实现潮流控制；同时检测UPFC系统的各种故障状态，正确动作相关保护，及时准确的隔离故障，保证装置的安全稳定运行。除此之外，UPFCA控制保护系统还应具有通信、录波、人机交互等功能。截止目前，国内外投入运行的UPFC有四套，国外3套，国内1套。其中，国内1套是2015年底投运的南京西环网UPFC，换流阀采用模块化多电平换流器MMC。现有统一潮流控制器UPFC控制保护系统很多仍为控制保护一体化设计以及单系统设计；有的为了提高可靠性，采取单板卡多CPU设计。另外，现有UPFC控制保护系统装置间通信协议五花八门，没有统一的通信协议，降低了底层通信协议的通用性，增加了系统开发复杂度及后期维护难度。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种统一潮流控制器UPFC的控制保护系统。串联侧采用旁路晶闸管阀(BypassThyristorValve)BTV，故障时实现串联变压器和串联侧换流阀快速保护，控制保护系统各装置间光纤通信均采用相同的协议，解决了控制装置和保护装置协议不统一导致的通信问题，提高了通信协议的通用性。一种统一潮流控制器UPFC的控制保护系统，包括：冗余配置的两套控制系统和两套保护系统；所述两套控制系统均包括：冗余配置的两套并联侧控制系统和两套串联侧控制系统；所述两套保护系统均包括：冗余配置的两套并联侧保护系统和两套串联侧保护系统。进一步的，所述并联侧控制系统和所述串联侧控制系统均包括：冗余配置的两套控制测量装置和两套控制装置；所述并联侧保护系统和所述串联侧保护系统均包括：冗余配置的两套保护测量装置和两套保护装置。进一步的，所述控制测量装置和保护测量装置均用于电流互感器和电压互感器的电气量数据的采集和转发、光电压互感器和直流电压测量装置测量数据的汇总和转发、同步信号的产生和转发。进一步的，所述控制装置接收对应控制测量装置发送的采样数据，用于完成UPFC的控制调节功能；接收外部监控系统下发的控制命令并上报相关状态信息。进一步的，所述保护装置接收对应保护测量装置发送的采样数据，用于完成UPFC的本体保护功能；接收监控系统下发的控制命令并上报相关状态信息。进一步的，所述串联侧保护系统还包括：阀基电子VBE装置和VBE测控装置。进一步的，所述VBE测控装置对串联侧系统的电压电流进行采样，输出ABC三相同步信号及阀检测允许信号至VBE装置。进一步的，所述阀基电子VBE装置包括：CPU单元、触发单元和回检单元；所述CPU单元接收回检单元发送的阀状态信息，发给串联侧保护系统和VBE测控装置，同时接收串联侧保护系统发送的触发命令并转发给触发单元。进一步的，所述VBE测控装置包括：采样单元、数据汇总单元、光接口单元和数据转接单元；所述采样单元对串联侧保护系统的电压电流进行采样并发送至数据汇总单元；所述数据汇总单元输出ABC三相同步信号及阀检测允许信号至光接口单元；所述数据转接单元用于VBE测控装置和VBE装置间的通信。进一步的，所述控制装置、保护装置和VBE测控装置均包括通信管理单元，各装置之间通过通信管理单元采用IEC60044-8标准中的FT3通信协议进行通信。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：1、本专利技术提供的技术方案控制和保护功能相互独立并且控制保护双套冗余配置，大大提高了统一潮流控制器UPFC的控制保护系统可靠性，提高了整个UPFC装置的运行可靠性。2、本专利技术提供的技术方案各装置间均采用高速光纤通信，采用IEC60044-8标准中FT3通信协议，使给装置间通信协议统一，增强了底层通信协议通用性，降低了系统开发难度和后期维护难度。而且FT3通信协议支持扩展，可方便后期协议扩展。3、本专利技术提供的技术方案控制装置和保护装置间配置互联光纤，控制和保护系统既做到了物理上相互独立。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术应用于如图1所示的UP安普控制保护平台(简称“安普平台”)，该平台主要有测量装置ME-10、控保装置CP-10、测控装置MC-10、阀控装置VCU-12、阀基电子装置VBE-10等组成，通过软硬件灵活配置，可适用于串补、SVG、SVC及UPFC等装置。UPFC控制保护系统主要由测量装置ME-10、控保装置CP-10、阀基电子装置VBE-10以及VBE测控装置MC-10组成，其中控保装置CP-10可按照控制、保护功能分别配置为控制装置和保护装置。控制系统部分包括测量装置ME-10、控制装置CP-10，分别按照串并联侧双套A/B冗余配置。保护系统部分包括测量装置ME-10、保护装置CP-10，分别按照串并联侧双套A/B冗余配置。其中，串联侧SSSC保护系统还包括阀基电子装置VBE-10以及VBE测控装置MC-10。测量装置ME-10负责PT、CT电气量数据采集及转发、光CT及直流电压测量装置测量数据汇总及转发、同步信号产生及转发。测量装置ME-10包括AD采样单元、光接口单元、同步信号转发单元、数据汇总单元。所述AD采样单元用于采集传统PT、CT电压电流模拟量并转化为数字量给本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种统一潮流控制器UPFC的控制保护系统，其特征在于，包括：冗余配置的两套控制系统和两套保护系统；所述两套控制系统均包括：冗余配置的两套并联侧控制系统和两套串联侧控制系统；所述两套保护系统均包括：冗余配置的两套并联侧保护系统和两套串联侧保护系统。

【技术特征摘要】
1.一种统一潮流控制器UPFC的控制保护系统，其特征在于，包括：冗余配置的两套控制系统和两套保护系统；所述两套控制系统均包括：冗余配置的两套并联侧控制系统和两套串联侧控制系统；所述两套保护系统均包括：冗余配置的两套并联侧保护系统和两套串联侧保护系统。2.如权利要求1所述的一种统一潮流控制器UPFC的控制保护系统，其特征在于，所述并联侧控制系统和所述串联侧控制系统均包括：冗余配置的两套控制测量装置和两套控制装置；所述并联侧保护系统和所述串联侧保护系统均包括：冗余配置的两套保护测量装置和两套保护装置。3.如权利要求2所述的一种统一潮流控制器UPFC的控制保护系统，其特征在于，所述控制测量装置和保护测量装置均用于电流互感器和电压互感器的电气量数据的采集和转发、光电压互感器和直流电压测量装置测量数据的汇总和转发、同步信号的产生和转发。4.如权利要求2所述的一种统一潮流控制器UPFC的控制保护系统，其特征在于，所述控制装置接收对应控制测量装置发送的采样数据，用于完成UPFC的控制调节功能；接收外部监控系统下发的控制命令并上报相关状态信息。5.如权利要求2所述的一种统一潮流控制器UPFC的控制保护系统，其特征在于，所述保护装置接收对应保护测量装置发送的采样数据，用于完成UPFC的本体保护功能；接收监控系统下发的控制命令并上报相关状态信息。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：詹雄，张佃青，王宇红，燕翚，袁洪亮，杨立，陈伟亚，郭雷，
申请(专利权)人：中电普瑞科技有限公司，南瑞集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11