一种海上风电柔性直流输电紧凑化控制保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种海上风电柔性直流输电紧凑化控制保护系统，将非参控信号单重化，而需要参控的核心信号接入采用双重化方式接入的极控制保护主机、站控主机、站用电主机，保证高可靠性。通过该划分，不仅保证柔性直流输电“大脑”控制保护系统的可靠性，同时大大减少了设备数量，为海上平台紧凑化提供有力保障。为海上平台紧凑化提供有力保障。为海上平台紧凑化提供有力保障。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电柔性直流输电紧凑化控制保护系统


[0001]本专利技术属于电力系统柔性直流输电
，特别涉及了一种海上风电柔性直流输电控制保护系统。

技术介绍

[0002]当前，各国相继制定了碳达峰/碳中和的技术路线图，力图解决全球变暖和化石能源枯竭问题。风力发电作为一种重要的新能源，相对于海上风电相对于陆上风电，具有不占用土地资源、风资源更稳定、利用小时更高等优势。在海上风电资源中，远海风电资源更为广阔稳定。目前各国近海风电场还未开发资源有限，为获取更多的海上风能资源，海上风电场逐渐向深远海方向发展。交流传输因为容性无功电流、损耗、无功补偿和占用水域面积较宽等综合因素，使得柔性直流输电方式成为优选项。
[0003]柔性直流输电自产电压源特性特别适用于海上风电新能源传输。柔性直流输电控制保护系统是柔性直流输电的“大脑”。柔性直流输电换流站配置在海上平台上，整个海上平台一般包括主要设备空间和运行人员空间。现有的海上柔性直流输电控制保护系统通常采用陆上站柔性直流输电控制保护系统来进行配置。陆上站柔性直流输电控制保护系统通常按照运维最小分区来进行划分。例如，专利文献CN110021954A公布了一种柔性直流输电控制保护系统描述了控制保护包含的控制模块，主要偏向功能描述，对紧凑化未涉及。专利文献CN105823945A公布了海上风电柔性直流换流站紧凑化控制保护配置方法和系统，该方案将交流站控功能和站用电控制功能集成在交流站控系统中，将直流极保护区和联结变保护区集成在极控系统中，将联结变保护设备集成在直流极保护系统中。该方案将交流站控和站用电控制集成后将减少运维灵活性，同时未针对柔直大量非参控信号单重化处理机制，紧凑化程度不高。专利文献CN110021950A公布了一种柔直配网紧凑化控制保护主机，基于实时通信体系架构、采用开放式、模块化、紧凑化设计原则，实现了保护和控制装置结构和功能的紧凑化设计，但对柔性直流输电控制保护系统未涉及。
[0004]海上平台空间狭小局促，无人值守，因此以往陆上换流站按照运维最小分区进行控制保护系统布置不太适用海上风电柔直，迫切需要根据海上风电特性，在保障柔性直流输电高可靠性的前提下实现紧凑设计。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了一种海上风电柔性直流输电紧凑化控制保护系统，减少二次控制保护设备数量，实现控制保护系统的紧凑化设计。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：一种海上风电柔性直流输电紧凑化控制保护系统，包括：用于主机互联和监控后台互联的标准化接口；以双重化配置接入参控信号和重要监视信号的站控主机、极控制保护主机、站用电主机以及各主机配套的IO装置；所述极控制保护主机包括极控制主机和极保护主机，所
述极控制主机与极保护主机合并为同一主机，或者所述极控制主机与极保护主机分离，极控制主机采用双重化配置，极保护主机采用三重化配置；以单极化配置接入非参控制信号的辅助控制主机及其IO装置；以及，采用三重化配置的联接变保护主机及其IO装置。
[0007]进一步地，所述标准化接口包括光纤接口和网络接口。
[0008]进一步地，所述光纤接口为基于光纤的LC、ST标准接口；所述网络接口为基于网线的百兆和千兆LAN网接口。
[0009]进一步地，系统包括两台站控主机，与核心参控和重要监视信号IO机箱实现交流场开关、刀闸控制和模拟量检测。
[0010]进一步地，系统包括两台站用电主机，与核心参控和重要监视信号IO机箱实现站用电监视与控制。
[0011]进一步地，系统包括单套辅助控制主机，包括一台主机和多台IO机箱，其接入信号涵盖原有接入站控主机、极控保护主机和站用电主机的所有非参控信号和辅助控制设备节点。
[0012]进一步地，系统包括三套的联接变保护主机，执行对联接变压器的电量和非电量的保护。
[0013]进一步地，所述站控主机、极控制保护主机、站用电主机、联接变保护主机通过标准化接口互联组成极层控制LAN和站层控制LAN以实现主机间通信。
[0014]进一步地，所述站控主机、极控制保护主机、站用电主机、联接变保护主机、辅助控制主机通过标准化接口互联组成SCADA层控制LAN以实现后台监控。
[0015]采用上述技术方案带来的有益效果：本专利技术在保证海上风电柔直可靠传输前提下，将非参控信号单重化，而需要参控的核心信号接入采用双重化方式接入的极控制保护主机、站控主机、站用电主机，保证高可靠性。通过该划分，不仅保证柔性直流输电“大脑”控制保护系统的可靠性，同时大大减少了设备数量，为海上平台紧凑化提供前期保障。
附图说明
[0016]图1为传统的海上风电输出直流控制保护系统组成示意图；图2为紧凑化的海上风电输出直流控制保护系统组成示意图；图3为典型的柔性直流输电换流站的试验系统组成示意图。
具体实施方式
[0017]下面将参考附图更全面地描述实施例。然而，实施例能以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例。提供这些实施例是为使得本申请更全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
[0018]此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，
或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。
[0019]本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，可能不是按比例的。附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的，因此不能用于限制本申请的保护范围。
[0020]如图1所示，现有的海上风电并网的柔性直流工程，采用分层设计原则开展柔直电网控制保护系统设计，分为三个层次：系统监视与控制层、控制保护层、现场I/O层。
[0021]（1）系统监视与控制层系统监视与控制层是运行人员进行操作和系统监视的SCADA系统，主要包括：服务器、运行人员工作站、工程师工作站、站局域网设备、网络打印机等。其功能是为换流站运行人员提供运行监视和控制操作的界面。完成包括运行监视、控制操作、故障或异常工况处理、控制保护参数调整、与调度交互数据等监控任务。
[0022]（2）控制保护层控制保护层设备实现交直流系统的控制和保护功能。包括双重化极控制主机PCP，三重化极保护主机PPR，双重化交流站控主机ACC，通常1串3/2接线采用一组双重化ACC主机组成，一般是4到8个3/2接线串，三重化联接变保护（换流变保护）主机CTP、双重化站用电主机SPC、双重化辅助控制主机ASC。控制保护层根据运行人员指令实现全站核心控制和保护功能。就地控制主机和谐波监视主机布置在两个屏柜。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电柔性直流输电紧凑化控制保护系统，其特征在于，包括：用于主机互联和监控后台互联的标准化接口；以双重化配置接入参控信号和重要监视信号的站控主机、极控制保护主机、站用电主机以及各主机配套的IO装置；所述极控制保护主机包括极控制主机和极保护主机，所述极控制主机与极保护主机合并为同一主机，或者所述极控制主机与极保护主机分离，极控制主机采用双重化配置，极保护主机采用三重化配置；以单极化配置接入非参控制信号的辅助控制主机及其IO装置；以及，采用三重化配置的联接变保护主机及其IO装置。2.根据权利要求1所述海上风电柔性直流输电紧凑化控制保护系统，其特征在于，所述标准化接口包括光纤接口和网络接口。3.根据权利要求2所述海上风电柔性直流输电紧凑化控制保护系统，其特征在于，所述光纤接口为基于光纤的LC、ST标准接口；所述网络接口为基于网线的百兆和千兆LAN网接口。4.根据权利要求1所述海上风电柔性直流输电紧凑化控制保护系统，其特征在于，系统包括两台站控主机，与核心参控和重要监视信号IO机箱实现交流场开关、刀闸控制和模拟量检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨张斌，李钢，彭代晓，蒋伟，郭旺，王仙荣，王宇庭，陈飞宇，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，
类型：发明
国别省市：