一种分布式潮流控制器任意子单元投退实现方法及系统与流程

1.本发明涉及柔性交流输电应用技术领域，具体涉及一种分布式潮流控制器任意子单元投退实现方法及系统。


背景技术：

2.由于统一潮流控制器(upfc)的广泛应用受制其可靠性及成本高昂等不足，分布式潮流控制器(dpfc)应运而生，相较于upfc，dpfc的拓扑结构更为简单，分布式串联在线路中，造价可大幅降低，且运行维护将更为便捷。dpfc装置具有强大的线路潮流调控能力，并能够很大程度地改善电网运行的电能质量，从而动态优化电网潮流分布，有效缓解部分重载线路的“超限”压力，提升区域电网的整体承载力和安全性。
3.分布式潮流控制器(dpfc)控制系统由远方调度控制系统、站内集中控制层、就地控制保护层等分层布置组成，其中就地控制保护层是由多个独立的分布式子单元串联组成，各单元通过串联的的线路电流取能供电，此种架构下每相有一个模块即可运行，基本不受模块冗余个数的限制，模块可冗余度非常高，因此控保系统需要具备任意位置子单元单独灵活投退功能。常规的控保加阀控这种架构不方便实现任意子单元灵活投退问题。
4.dpfc属于新兴的柔性交流输电设备，目前在实际应用及相关学术研究中介绍dpfc投退方法的文献较少，目前还没有文章介绍实现分布式潮流控制器任意子单元投退方法。


技术实现要素：

5.基于现有技术中存在的常规的控保加阀控架构不方便实现子单元灵活投退的问题，本发明提出了一种分布式潮流控制器任意子单元投退实现方法，包括：
6.基于调度端下发的投入工况或退出工况指令以及dpfc子单元发送的通信内容，由dpfc控制保护系统向阀层控制器下发投退命令信号和模块故障信号；
7.基于接收到的所述投退命令信号和所述模块故障信号，由阀层控制器生成相应的模块投入信号或模块退出信号，并控制所述dpfc子单元的投入或退出。
8.优选的，所述基于调度端下发的投入工况或退出工况指令以及dpfc子单元发送的通信内容，由dpfc控制保护系统向阀层控制器下发投退命令信号和模块故障信号，包括：
9.基于所述dpfc子单元发送的通信内容，得到dpfc子单元的故障信息；
10.基于所述dpfc子单元的故障信息以及调度端下发的dpfc装置投入工况或退出工况的指令，向阀层控制器下发投退命令信号和模块故障信号。
11.优选的，所述基于所述dpfc子单元的故障信息以及调度端下发的dpfc装置投入工况或退出工况的指令，向阀层控制器下发投退命令信号和模块故障信号，包括：
12.当调度端下发投入工况指令时，向阀层控制器下发广播命令信号cmd_all、投入命令信号cmd_autoput、需要投入的模块id号和模块故障信号；
13.当调度端下发退出工况指令时，向阀层控制器下发广播命令信号cmd_all、退出命令信号cmd_autostop和需要投入的模块id号；
14.其中，所述投退命令信号包括：广播命令信号cmd_all、投入命令信号cmd_autoput、退出命令信号cmd_autostop和需要投入的模块id号。
15.优选的，所述基于接收到的所述投退命令信号和所述模块故障信号，由阀层控制器生成相应的模块投入信号或模块退出信号，并控制所述dpfc子单元的投入或退出，包括：
16.当检测到广播命令信号cmd_all为无效、投入命令信号cmd_autoput为有效、需要投入的模块id号与本模块id号一致且模块故障信号里对应本模块故障为无效时，由阀层控制器生成单个子单元投入信号；
17.当检测到广播命令信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效且模块故障信号为无效时，由阀层控制器生成所有子单元整体投入信号；
18.当检测到广播命令信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效且模块故障信号对应本模块故障为无效时，由阀层控制器生成有故障冗余子单元时整体投入中的未冗余子单元整体投入信号；
19.当检测到广播信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效且模块故障信号model_fault对应本模块故障为有效，由阀层控制器生成有故障冗余子单元时整体投入中的冗余单元整体不投入信号；
20.当检测到广播命令信号cmd_all为无效、退出命令信号cmd_autostop为有效且需要投入的模块id号与本模块号一致时，由阀层控制器生成单个子单元退出信号；
21.当检测到广播命令信号cmd_all为有效且退出命令信号cmd_autostop为有效时，由阀层控制器生成所有子单元整体退出信号。
22.基于同一发明构思，本发明还提出了一种分布式潮流控制器任意子单元投退实现系统，包括：
23.dpfc控制保护系统，用于基于调度端下发的投入工况或退出工况指令以及dpfc子单元发送的通信内容，向阀层控制器下发投退命令信号和模块故障信号；
24.阀层控制器，用于基于接收到的所述投退命令信号和所述模块故障信号，生成相应的模块投入信号或模块退出信号，并控制所述dpfc子单元的投入或退出。
25.优选的，所述dpfc控制保护系统，包括：
26.获取故障信息模块，用于基于所述dpfc子单元发送的通信内容，得到dpfc子单元的故障信息；
27.下发信号模块，用于基于所述dpfc子单元的故障信息以及调度端下发的dpfc装置投入工况或退出工况的指令，下发投退命令信号和模块故障信号。
28.优选的，所述下发信号模块，包括：
29.投入工况的下发信号子模块，用于当调度端下发投入工况指令时，向阀层控制器下发广播命令信号cmd_all、投入命令信号cmd_autoput、需要投入的模块id号和模块故障信号；
30.退出工况的下发信号子模块，用于当调度端下发退出工况指令时，向阀层控制器下发广播命令信号cmd_all、退出命令信号cmd_autostop和需要投入的模块id号；
31.其中，所述投退命令信号包括：广播命令信号cmd_all、投入命令信号cmd_autoput、退出命令信号cmd_autostop和需要投入的模块id号。
32.优选的，所述阀层控制器，包括：
33.单个子单元投入模块，用于检测到广播命令信号cmd_all为无效、投入命令信号cmd_autoput为有效、需要投入的模块id号与本模块id号一致且模块故障信号里对应本模块故障为无效时，生成单个子单元投入信号；
34.所有子单元整体投入模块，用于当检测到广播命令信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效且模块故障信号为无效时，生成所有子单元整体投入信号；
35.未冗余子单元整体投入模块，用于当检测到广播命令信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效且模块故障信号对应本模块故障为无效时，生成有故障冗余子单元时整体投入中的未冗余子单元整体投入信号；
36.冗余子单元整体不投子模块，用于当检测到广播信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效且模块故障信号model_fault对应本模块故障为有效，生成有故障冗余子单元时整体投入中的冗余子单元整体不投入信号；
37.单个子单元退出模块，用于当检测到广播命令信号cmd_all为无效、退出命令信号cmd_autostop为有效且需要投入的模块id号与本模块号一致时，生成单个子单元退出信号；
38.所有子单元整体退出模块，当检测到广播命令信号cmd_all为有效且退出命令信号cmd_autostop为有效时，生成所有子单元整体退出信号。
39.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
40.一种分布式潮流控制器任意子单元投退实现方法，包括：基于调度端下发的投入工况或退出工况指令以及dpfc子单元发送的通信内容，由dpfc控制保护系统向阀层控制器下发投退命令信号和模块故障信号；基于接收到的所述投退命令信号和所述模块故障信号，由阀层控制器生成相应的模块投入信号或模块退出信号，并控制所述dpfc子单元的投入或退出。本发明通过子单元投退命令信号和模块故障信号可以灵活实现任意位置、任意个数子模块投退，通过设置模块id号，准确定位子单元是否需要投入运行，通过向dpfc控制保护系统发送信息，使dpfc装置具备子单元冗余位置掉电存储能力，确保整体投入时，故障子单元位置记忆且不会参与投入。
附图说明
41.图1为本发明的一种分布式潮流控制器任意子单元投退实现方法流程图；
42.图2为本明的分布式潮流控制器(dpfc)控制系统通用框图；
43.图3为本发明的单个子单元投入信号生成框图；
44.图4为本发明的所有子单元整体投入信号生成框图；
45.图5为本发明的有故障冗余子单元时无故障子单元整体投入信号生成框图；
46.图6为本发明的有故障冗余子单元时有故障子单元的信号生成框图；
47.图7为本发明的单个子单元退出信号生成框图；
48.图8为本发明的所有子单元整体退出信号生成框图。
具体实施方式
49.为了更好的理解本发明，下面结合说明书附图对本发明的内容做进一步的说明。本发明可以解决常规的控保加阀控这种架构不方便实现任意子单元灵活投退问题，提高设
备总体可利用率。
50.实施例1：
51.一种分布式潮流控制器任意子单元投退实现方法，具体实现过程如图1所示，包括：
52.步骤1，基于调度端下发的投入工况或退出工况指令以及dpfc子单元发送的通信内容，由dpfc控制保护系统向阀层控制器下发投退命令信号和模块故障信号；
53.步骤2，基于接收到的所述投退命令信号和所述模块故障信号，由阀层控制器生成相应的模块投入信号或模块退出信号，并控制所述dpfc子单元的投入或退出。
54.步骤1中的，基于调度端下发的投入工况或退出工况指令以及dpfc子单元发送的通信内容，由dpfc控制保护系统向阀层控制器下发投退命令信号和模块故障信号，具体包括：
55.dpfc控制系统由调度端、dpfc控制保护系统和若干dpfc子单元阀层控制器组成，各子单元独立，控制保护系统和子单元之间通过一对光纤进行通信，控制系统架构如图2所示。
56.dpfc控制保护系统接收来自调度层的指令，执行功率控制、冗余逻辑策略，将dpfc子单元模块启动旁路命令、注入电压指令或等效注入阻抗指令、值班信息等数据发送给各级dpfc子单元模块。
57.控保系统与子单元阀层控制器的通信内容具体如下：
58.控制保护系统发送子单元的通信内容包含：子单元输出交流电压目标值、子单元投入/退出命令、综合的子单元故障状态、子单元控制用参数等内容。
59.控制保护系统接收子单元的通信内容包含：子单元的旁路开关状态、子单元的故障信息、子单元的直流电容电压、输出交流电压等。
60.控保下发给子单元的投退命令信号包含广播命令信号：cmd_all、投入命令信号：cmd_autoput、退出命令信号：cmd_autostop、需要投入的子单元id号等，dpfc子单元阀层控制器根据接收到的控保命令信号执行具体的投退逻辑。
61.子单元控制器上配置硬件拨码开关用于确定本模块的id号，该id号信息包含本子单元属于x相(x为a\b\c)、某相的x位置(x为1～n，n为一相子单元模块个数)。
62.dpfc控保系统内有专门的掉电可存储单元存放三相所有模块的故障信息，并通过光纤实时下发给各子单元，模块故障信号用model_fault表示。
63.步骤2中的，基于接收到的所述投退命令信号和所述模块故障信号，由阀层控制器生成相应的模块投入信号或模块退出信号，并控制所述dpfc子单元的投入或退出，具体包括：
64.dpfc装置投入工况包含无故障模块冗余时整体投入、单个模块投入、有故障模块冗余时整体投入三种工况。具体投入说明如下：
65.单个子单元投入
66.具体逻辑如图3所示，控保系统下发单个子单元投入命令后，子单元控制器检测到广播信号cmd_all为无效、投入命令信号cmd_autoput为有效、model_fault信号里对应本模块故障为无效，且需要投入的模块id号与本模块id号一致时，子单元控制器执行具体的启动流程策略产生调制波，并生成触发信号控制各igbt开关器件工作。
67.所有子单元整体投入
68.具体逻辑如图4所示，控保系统下发子单元整体投入命令后，子单元阀层控制器检测到广播信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效、model_fault信号里对应本模块故障为无效时，执行具体的启动流程策略产生调制波，并生成触发信号控制各igbt开关器件工作。
69.有故障冗余子单元时整体投入
70.这种工况的核心点是控制系统要自动实现故障子单元不执行投入流程，无故障子单元执行投入流程。
71.控保系统下发整体投入命令后，子单元阀层控制器检测到广播信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效、model_fault信号里对应本模块故障为无效时，执行具体的启动流程策略，如图5所示。
72.故障冗余子单元阀层控制器检测到广播信号cmd_all为有效、cmd_autoput为有效、model_fault信号里对应本模块故障为有效时，不执行启动流程策略，维持原模块旁路状态，如图6所示。
73.dpfc装置退出工况包含单个子单元退出、所有子单元整体退出两种工况，具体退出流程说明如下：
74.单个子单元退出
75.具体逻辑如图7所示，控保系统下发单个子单元退出命令后，子单元阀层控制器检测到cmd_all为无效、cmd_autostop为有效、且需要投入的模块id号与本模块id号一致时，子单元控制器执行具体的退出流程，子单元的igbt开关器件闭锁、旁路晶闸管触发，子单元旁路开关合闸。
76.所有子单元整体退出
77.具体逻辑如图8所示，控保系统下发子单元整体投入命令后，子单元阀层控制器检测到cmd_all为有效、cmd_autostop为有效时，执行具体的退出流程，子单元的igbt开关器件闭锁、旁路晶闸管触发，子单元旁路开关合闸。
78.实施例2：
79.一种分布式潮流控制器任意子单元投退实现系统，包括：
80.dpfc控制保护系统，用于基于调度端下发的投入工况或退出工况指令以及dpfc子单元发送的通信内容，向阀层控制器下发投退命令信号和模块故障信号；
81.阀层控制器，用于基于接收到的所述投退命令信号和所述模块故障信号，生成相应的模块投入信号或模块退出信号，并控制所述dpfc子单元的投入或退出。
82.所述dpfc控制保护系统，包括：
83.获取故障信息模块，用于基于所述dpfc子单元发送的通信内容，得到dpfc子单元的故障信息；
84.下发信号模块，用于基于所述dpfc子单元的故障信息以及调度端下发的dpfc装置投入工况或退出工况的指令，下发投退命令信号和模块故障信号。
85.所述下发信号模块，包括：
86.投入工况的下发信号子模块，用于当调度端下发投入工况指令时，向阀层控制器下发广播命令信号cmd_all、投入命令信号cmd_autoput、需要投入的模块id号和模块故障
信号；
87.退出工况的下发信号子模块，用于当调度端下发退出工况指令时，向阀层控制器下发广播命令信号cmd_all、退出命令信号cmd_autostop和需要投入的模块id号；
88.其中，所述投退命令信号包括：广播命令信号cmd_all、投入命令信号cmd_autoput、退出命令信号cmd_autostop和需要投入的模块id号。
89.所述阀层控制器，包括：
90.单个子单元投入模块，用于检测到广播命令信号cmd_all为无效、投入命令信号cmd_autoput为有效、需要投入的模块id号与本模块id号一致且模块故障信号里对应本模块故障为无效时，生成单个子单元投入信号；
91.所有子单元整体投入模块，用于当检测到广播命令信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效且模块故障信号为无效时，生成所有子单元整体投入信号；
92.未冗余子单元整体投入模块，用于当检测到广播命令信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效且模块故障信号对应本模块故障为无效时，生成有故障冗余子单元时整体投入中的未冗余子单元整体投入信号；
93.冗余子单元整体不投子模块，用于当检测到广播信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效且模块故障信号model_fault对应本模块故障为有效，生成有故障冗余子单元时整体投入中的冗余子单元整体不投入信号；
94.单个子单元退出模块，用于当检测到广播命令信号cmd_all为无效、退出命令信号cmd_autostop为有效且需要投入的模块id号与本模块号一致时，生成单个子单元退出信号；
95.所有子单元整体退出模块，当检测到广播命令信号cmd_all为有效且退出命令信号cmd_autostop为有效时，生成所有子单元整体退出信号。
96.获取故障信息模块具体用于：
97.dpfc控制保护系统接收来自调度层的指令，执行功率控制、冗余逻辑策略，将dpfc子单元模块启动旁路命令、注入电压指令或等效注入阻抗指令、值班信息等数据发送给各级dpfc子单元模块。
98.控保系统与子单元阀层控制器的通信内容具体如下：
99.控制保护系统发送子单元的通信内容包含：子单元输出交流电压目标值、子单元投入/退出命令、综合的子单元故障状态、子单元控制用参数等内容。
100.控制保护系统接收子单元的通信内容包含：子单元的旁路开关状态、子单元的故障信息、子单元的直流电容电压、输出交流电压等。
101.投入工况的下发信号子模块具体用于：
102.控保下发给子单元的投退命令信号包含广播命令信号：cmd_all、投入命令信号：cmd_autoput、退出命令信号：cmd_autostop、需要投入的子单元id号等，dpfc子单元阀层控制器根据接收到的控保命令信号执行具体的投退逻辑。
103.子单元控制器上配置硬件拨码开关用于确定本模块的id号，该id号信息包含本子单元属于x相(x为a\b\c)、某相的x位置(x为1～n，n为一相子单元模块个数)。
104.dpfc控保系统内有专门的掉电可存储单元存放三相所有模块的故障信息，并通过光纤实时下发给各子单元，模块故障信号用model_fault表示。
105.dpfc装置投入工况包含无故障模块冗余时整体投入、单个模块投入、有故障模块冗余时整体投入三种工况。
106.退出工况的下发信号子模块：
107.dpfc装置退出工况包含单个子单元退出、所有子单元整体退出两种工况。
108.单个子单元投入模块具体用于：
109.控保系统下发单个子单元投入命令后，子单元控制器检测到广播信号cmd_all为无效、投入命令信号cmd_autoput为有效、model_fault信号里对应本模块故障为无效，且需要投入的模块id号与本模块id号一致时，子单元控制器执行具体的启动流程策略产生调制波，并生成触发信号控制各igbt开关器件工作。
110.所有子单元整体投入模块具体用于：
111.控保系统下发子单元整体投入命令后，子单元阀层控制器检测到广播信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效、model_fault信号里对应本模块故障为无效时，执行具体的启动流程策略产生调制波，并生成触发信号控制各igbt开关器件工作。
112.未冗余子单元整体投入模块具体用于：
113.种工况的核心点是控制系统要自动实现故障子单元不执行投入流程，无故障子单元执行投入流程。
114.控保系统下发整体投入命令后，子单元阀层控制器检测到广播信号cmd_all为有效、投入命令信号cmd_autoput为有效、model_fault信号里对应本模块故障为无效时，执行具体的启动流程策略。
115.冗余子单元整体不投子模块具体用于：
116.故障冗余子单元阀层控制器检测到广播信号cmd_all为有效、cmd_autoput为有效、model_fault信号里对应本模块故障为有效时，不执行启动流程策略，维持原模块旁路状态。
117.单个子单元退出模块具体用于：
118.控保系统下发单个子单元退出命令后，子单元阀层控制器检测到cmd_all为无效、cmd_autostop为有效、且需要投入的模块id号与本模块id号一致时，子单元控制器执行具体的退出流程，子单元的igbt开关器件闭锁、旁路晶闸管触发，子单元旁路开关合闸。
119.所有子单元整体退出模块具体用于：
120.控保系统下发子单元整体投入命令后，子单元阀层控制器检测到cmd_all为有效、cmd_autostop为有效时，执行具体的退出流程，子单元的igbt开关器件闭锁、旁路晶闸管触发，子单元旁路开关合闸。
121.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
122.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序
指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
123.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
124.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
125.以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在发明待批的本发明的权利要求范围之内。