高压直流输电换流站的高压工作方法及工作装置

摘要

本发明提供了一种高压直流输电换流站的高压工作方法及工作装置，分离出高压直流输电换流站的交流PLC滤波器；基于所述交流PLC滤波器调整所述高压直流输电换流站中的电抗器及其调谐元件；模拟所述交流PLC滤波器分别与电抗器及其调谐元件的运行状态，并通过仿真分析进行分解；在所述交流PLC滤波器装设旁路开关及隔离刀闸，当所述交流PLC滤波器、所述电抗器及所述调谐元件中任一设备发生故障后，通过快速合上所述旁路断路开关将故障的PLC设备旁路并隔离，实现高压直流输电系统不停电隔离故障，并开展设备故障紧急检修，不影响直流输送功率。

说明书

技术领域

本发明涉及高压直流输电领域，具体地，涉及一种高压直流输电换流站的高压工作方法及工作装置。

背景技术

高压直流输电系统是电力系统中非常重要的能源传输系统。为避免高压直流输电系统(HVDC)换流阀产生的高频谐波对电力载波通讯的干扰，通常在换流站交/直流侧安装PLC滤波器。我国所采用电力线载波通讯频率范围典型值为40kHz～500kHz。

PLC滤波器的设计主要为降低换流阀输出交流母线的电力载波频段的高频谐波噪声，然而交流PLC噪声滤波调谐元件由于线过热、调谐电容器烧毁导致直流系统停运事件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压直流输电换流站的高压工作方法及工作装置，解决现有技术中直流系统停运的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种高压直流输电换流站的高压工作方法，包括：分离出高压直流输电换流站的交流PLC滤波器；基于所述交流PLC滤波器调整所述高压直流输电换流站中的电抗器及其调谐元件；模拟所述交流PLC滤波器分别与电抗器及其调谐元件的运行状态，并通过仿真分析进行分解；在所述交流PLC滤波器装设旁路开关及隔离刀闸，当所述交流PLC滤波器、所述电抗器及所述调谐元件中任一设备发生故障后，通过快速合上所述旁路断路开关将故障的PLC设备旁路并隔离，实现高压直流输电系统不停电隔离故障。

根据本公开的一方面，提供了一种高压直流输电换流站的高压工作装置，包括：分离模块，用于分离出高压直流输电换流站的交流PLC滤波器；调整模块，用于基于所述交流PLC滤波器调整所述高压直流输电换流站中的电抗器及其调谐元件；模拟模块，用于模拟所述交流PLC滤波器分别与电抗器及其调谐元件的运行状态，并通过仿真分析进行分解；隔离模块，用于在所述交流PLC滤波器装设旁路开关及隔离刀闸，当所述交流PLC滤波器、所述电抗器及所述调谐元件中任一设备发生故障后，通过快速合上所述旁路断路开关将故障的PLC设备旁路并隔离，实现高压直流输电系统不停电隔离故障。

根据本公开的一方面，提供了一种计算机可读程序介质，其存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被计算机执行时，使计算机执行根据上述的方法。

根据本公开的一方面，提供了一种电子装置，包括：处理器；存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，实现上述的方法。

由上述技术方案可知，本发明实施例至少具有如下优点和积极效果：

在本发明的一些实施例所提供的技术方案中，分离出高压直流输电换流站的交流PLC滤波器；基于所述交流PLC滤波器调整所述高压直流输电换流站中的电抗器及其调谐元件；模拟所述交流PLC滤波器分别与电抗器及其调谐元件的运行状态，并通过仿真分析进行分解；在所述交流PLC滤波器装设旁路开关及隔离刀闸，当所述交流PLC滤波器、所述电抗器及所述调谐元件中任一设备发生故障后，通过快速合上所述旁路断路开关将故障的PLC设备旁路并隔离，实现高压直流输电系统不停电隔离故障，并开展设备故障紧急检修，不影响直流输送功率。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种高压直流输电换流站的高压工作方法的流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的分离出高压直流输电换流站的交流PLC滤波器的示意流程图。

图3是常规换流站设备结构简图。

图4为取消L1电抗器及其调谐元件TDL1后交流出线端部的干扰水平和噪声滤波器的电压、电流情况的示意图。

图5为取消L1电抗器及调谐元件TDL1、TDL2后交流出线端部的干扰水平和噪声滤波器的电压、电流情况的示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种变电站的一体化控制装置框图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种电子装置的硬件图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种高压直流输电换流站的高压工作方法的计算机可读存储介质。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

高压直流输电系统是电力系统中非常重要的能源传输系统。为避免高压直流输电系统(HVDC)换流阀产生的高频谐波对电力载波通讯的干扰，通常在换流站交/直流侧安装PLC滤波器。我国所采用电力线载波通讯频率范围典型值为40kHz～500kHz。

PLC滤波器的设计主要为降低换流阀输出交流母线的电力载波频段的高频谐波噪声，然而交流PLC噪声滤波调谐元件由于线过热、调谐电容器烧毁导致直流系统停运事件。

另外，金中直流输电系统自2016年投运以来，先后发生3起因为交流PLC噪声滤波调谐元件引线过热、调谐电容器烧毁的导致直流系统停运事件。南方电网系统内近几年来发生过多起换流站交流PLC滤波器调谐元件冒烟起火事故，设备故障均发生在迎峰度夏期间直流系统满负荷运行期间。交流PLC滤波器故障后，需要将直流系统故障极操作停电后才能处理故障，整个检修过程大概需要12小时，损失电量约为1900万千瓦时，导致云南水电严重弃水。

根据本公开的一个实施例，提供了一种高压直流输电换流站的高压工作方法，如图1至图5所示，该高压直流输电换流站的高压工作方法,包括：

步骤S110、分离出高压直流输电换流站的交流PLC滤波器；

步骤S120、基于所述交流PLC滤波器调整所述高压直流输电换流站中的电抗器及其调谐元件；

步骤S130、模拟所述交流PLC滤波器分别与电抗器及其调谐元件的运行状态，并通过仿真分析进行分解；

步骤S140、在所述交流PLC滤波器装设旁路开关及隔离刀闸，当所述交流PLC滤波器、所述电抗器及所述调谐元件中任一设备发生故障后，通过快速合上所述旁路断路开关将故障的PLC设备旁路并隔离，实现高压直流输电系统不停电隔离故障。

如图1至图5所示，在本发明的一些实施例中，基于前述方案，分离出高压直流输电换流站的交流PLC滤波器；基于所述交流PLC滤波器调整所述高压直流输电换流站中的电抗器及其调谐元件；模拟所述交流PLC滤波器分别与电抗器及其调谐元件的运行状态，并通过仿真分析进行分解；在所述交流PLC滤波器装设旁路开关及隔离刀闸，当所述交流PLC滤波器、所述电抗器及所述调谐元件中任一设备发生故障后，通过快速合上所述旁路断路开关将故障的PLC设备旁路并隔离，实现高压直流输电系统不停电隔离故障，并开展设备故障紧急检修，不影响直流输送功率。

下面对这些步骤进行详细描述。

在步骤S110中，分离出高压直流输电换流站的交流PLC滤波器；

交流PLC滤波器作为高压直流输电换流站的一部分，通过将交流PLC滤波器从高压直流输电换流站中进行分离，以便于交流PLC滤波器的后续建模，并且基于交流PLC滤波器为模型进行后续的模拟测算。

如图1至图5所示，所述分离出高压直流输电换流站的交流PLC滤波器，包括：

步骤S111、建立所述交流PLC滤波器的高频模型；

步骤S112、通过Matlab对交流母线的高频谐波电压分布进行仿真计算，其中交流系统采用系统等值模型代替线路模型，并根据换流阀高频谐波对电力线载波干扰研究为高频噪声水平设定限制值。

其中，照直流工程中PLC滤波器研究报告中所采用的12脉动换流阀高频电压频谱以及换流变、交流滤波器等设备的高频模型，通过Matlab对交流母线的高频谐波电压分布进行仿真计算，其中交流系统采用系统等值模型代替线路模型，并根据换流阀高频谐波对电力线载波干扰研究为高频噪声水平设定限制值。

其中，所述所述交流PLC滤波器的高频模型为12脉动换流阀高频电压频谱以及换流变、交流滤波器的设备模型。

如图1至图5所示，步骤S120中，基于所述交流PLC滤波器调整所述高压直流输电换流站中的电抗器及其调谐元件。

电抗器及其调谐元件作为高压直流输电换流站的电子部件，起到调整的效果，其中，电抗器及其调谐元件分别具有两个，电抗器具有L1和L2型号，调谐元件具有TDL1、TDL2型号。

如图1至图5所示，步骤S130中，模拟所述交流PLC滤波器分别与电抗器及其调谐元件的运行状态，并通过仿真分析进行分解。

基于所述交流PLC滤波器调整所述高压直流输电换流站中的电抗器及其调谐元件。通过建模计算、仿真分析交流PLC滤波器取消电抗器及其调谐元件TDL的优化研究，得出对于换流阀产生的高频谐波，取消交流PLC滤波器电抗器L1、L2及调谐元件TDL1、TDL2后仍有良好的高频谐波抑制效果，不会对高压直流输电系统换流站交流进出线上的PLC通讯系统或其他输电工程所使用的PLC通讯系统造成影响。

所述模拟所述交流PLC滤波器分别与电抗器及其调谐元件的运行状态，并通过仿真分析进行分解，包括：

取消所述电抗器及其所述调谐元件；

将所述交流PLC滤波器的噪声范围限制为40kHz以上。

其中，经仿真计算发现，对于换流阀产生的高频谐波，取消L1电抗器及调谐元件TDL1、TDL2后仍有良好的高频谐波抑制效果。也同样在30kHz附近存在高频谐波越限的情况，但不影响载波通讯正常工作。同时对比完整PLC滤波器以及取消元件后的滤波器的电气量响应，发现在同一个谐波电压源下，取消L1电抗器后，剩下的元件L2、C2中电流、电压更小，在不改变设备参数的条件下满足实际运行要求。取消TDL2调谐元件后，L2、C2的电流电压也仅比不取消增加20％，仍低于设备额定水平。

另外，，取消L1电抗器及其调谐元件TDL1的方案可以有效限制40kHz以上的高频噪声；在30kHz～40kHz区间，高频谐波干扰水平虽存在越限的情况，但该频段的谐波不影响桂中换流站所连接交流站的载波通讯。同时C2耦合电容器、L2电抗器及其调谐元件TDL2不存在过电压、过电流的情况。

如图1至图5所示，在步骤S140中，在所述交流PLC滤波器装设旁路开关及隔离刀闸，当所述交流PLC滤波器、所述电抗器及所述调谐元件中任一设备发生故障后，通过快速合上所述旁路断路开关将故障的PLC设备旁路并隔离，实现高压直流输电系统不停电隔离故障，包括：

通过快速合上所述隔离刀闸，可实现高压直流输电系统不停电的同时，进行故障故障检修处理，待故障处理结束，可在直流系统运行中在线投入交流PLC。

其中，通过仿真分析取消PLC滤波器L1、L2电抗器及其调谐元件TDL1、TDL2的可行性分析，在交流PLC滤波器电抗器L1、L2及调谐元件TDL1、TDL2中任何元件发生故障后，通过研究快速合上旁路开关并拉开两侧的刀闸实现将故障的PLC设备旁路并隔离，实现高压直流输电系统不停电隔离故障，并开展设备故障紧急检修，不影响直流输送功率。

进一步地，在交流PLC滤波器电抗器L1、L2及调谐元件TDL1、TDL2中任何元件发生故障后，通过研究快速合上旁路断路器将故障的PLC设备旁路并隔离，实现高压直流输电系统不停电隔离故障，不影响送电能力及输电可靠性。

另外，通过合上交流PLC设备地刀，可实现高压直流输电系统不停电的同时，进行故障故障检修处理，待故障处理结束，可在直流系统运行中在线投入交流PLC。与之前交流PLC设备故障导致直流系统停运检修，单次节约大概12小时，输送电量约为1900万千瓦时，极大减少了云南水电弃水，为企业赢得良好社会声誉。

在所述交流PLC滤波器装设旁路开关及隔离刀闸，当所述交流PLC滤波器、所述电抗器及所述调谐元件中任一设备发生故障后，通过快速合上所述旁路断路器将故障的PLC设备旁路并隔离，实现高压直流输电系统不停电隔离故障，还包括：

所述旁路断路开关将所述交流PLC滤波器进行隔离处理，以便于所述交流PLC滤波器与所述故障的PLC设备相分开。

通过所述旁路断路开关将所述交流PLC滤波器进行隔离处理，将所述交流PLC滤波器与所述故障的PLC设备进行分开处理，实现所述交流PLC滤波器的独立和可控，并被所述旁路断路开关有效地进行隔离。

通过研究设置交流PLC滤波器旁路开关及刀闸，在交流PLC滤波器电抗器L1、L2及调谐元件TDL1、TDL2中任何元件发生故障后，快速合上旁路断路器将故障的交流PLC设备旁路并隔离，通过合上隔离开关的地刀，实现直流系统不停电进行故障检修处理，待故障处理结束，可在直流系统运行中在线投入交流PLC，不影响送电能力及输电可靠性。与之前交流PLC设备故障导致直流系统停运检修，单次节约大概12小时，输送电量约为1900万千瓦时，极大减少了云南水电弃水，为企业赢得良好社会声誉。

另外，，通过建模计算、仿真分析交流PLC滤波器取消电抗器及其调谐元件TDL的优化研究，得出对于换流阀产生的高频谐波，取消交流PLC滤波器电抗器L1、L2及调谐元件TDL1、TDL2后，换流站出线端部的干扰水平和噪声滤波器的电压、电流仍在限制范围内，对谐波仍有良好的高频谐波抑制效果，不会对换流站交流出线上的PLC通讯系统或其他输电工程所使用的PLC通讯系统造成影响。

由上述技术方案可知，本发明实施例至少具有如下优点和积极效果：

在本发明的一些实施例所提供的技术方案中，分离出高压直流输电换流站的交流PLC滤波器；基于所述交流PLC滤波器调整所述高压直流输电换流站中的电抗器及其调谐元件；模拟所述交流PLC滤波器分别与电抗器及其调谐元件的运行状态，并通过仿真分析进行分解；在所述交流PLC滤波器装设旁路开关及隔离刀闸，当所述交流PLC滤波器、所述电抗器及所述调谐元件中任一设备发生故障后，通过快速合上所述旁路断路开关将故障的PLC设备旁路并隔离，实现高压直流输电系统不停电隔离故障，并开展设备故障紧急检修，不影响直流输送功率。

还有的是，在交流PLC滤波器电抗器L1、L2及调谐元件TDL1、TDL2中任何元件发生故障后，通过研究快速合上旁路开关并拉开两侧的刀闸实现将故障的PLC设备旁路并隔离，通过合上交流PLC设备地刀，可实现高压直流输电系统不停电的同时，进行故障故障检修处理，待故障处理结束，可在直流系统运行中在线投入交流PLC，实现高压直流输电系统不停电隔离故障并进行检修处理，不影响送电能力及输电可靠性。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

如图6所示，在一个实施例中，所述变电站的一体化控制装置200还包括：

分离模块210，用于分离出高压直流输电换流站的交流PLC滤波器；

调整模块220，用于基于所述交流PLC滤波器调整所述高压直流输电换流站中的电抗器及其调谐元件；

模拟模块230，用于模拟所述交流PLC滤波器分别与电抗器及其调谐元件的运行状态，并通过仿真分析进行分解；

隔离模块240，用于在所述交流PLC滤波器装设旁路开关及隔离刀闸，当所述交流PLC滤波器、所述电抗器及所述调谐元件中任一设备发生故障后，通过快速合上所述旁路断路开关将故障的PLC设备旁路并隔离，实现高压直流输电系统不停电隔离故障。

下面参照图7来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备40。图4显示的电子设备40仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图7所示，电子设备40以通用计算设备的形式表现。电子设备40的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元41、上述至少一个存储单元42、连接不同系统组件(包括存储单元42和处理单元41)的总线43。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元41执行，使得所述处理单元41执行本说明书上述“实施例方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。

存储单元42可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)421和/或高速缓存存储单元422，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)423。

存储单元42还可以包括具有一组(至少一个)程序模块425的程序/实用工具424，这样的程序模块425包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线43可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备40也可以与一个或多个外部设备(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备40交互的设备通信，和/或与使得该电子设备40能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口45进行。并且，电子设备40还可以通过网络适配器46与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图7所示，网络适配器46通过总线43与电子设备40的其它模块通信。应当明白，尽管图7中未示出，可以结合电子设备40使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

根据本公开一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。

参考图8所示，描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品50，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围执行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限。