一种柔性直流输电技术的快速控制方法技术

本发明专利技术提供一种柔性直流输电技术的快速控制方法，将阀控单元内的多个控制板卡按任务分成两类控制周期板卡：快速控制周期板卡和慢速控制周期板卡。在快速控制周期板卡中采用快速控制周期分段式处理方法，分为主CPU控制及与PCP通讯周期、排序算法控制周期和单元通讯控制周期，三种控制周期时间长度相等，三个周期之间成流水线状态排列，相邻的两个控制周期之间有时间上的重叠。在慢速控制周期板卡中采用加长控制周期时间的方法，将慢速控制周期板卡中的控制周期设置为数倍于主CPU控制周期时间长度的控制周期。能有效的缩短柔性直流输电阀控制系统控制周期，以避免由于控制周期过长导致的各种对控制效果的不利影响。

A fast control method for flexible DC transmission technology

The invention provides a fast control method for the flexible DC transmission technology, which divides the multiple control boards in the valve control unit into two kinds of control cycle cards: the fast control cycle card and the slow control cycle card. In the fast control periodic board, the fast control period piecewise processing method is adopted, which is divided into main CPU control and PCP communication cycle, scheduling algorithm control cycle and unit communication control cycle. The three kinds of control cycle time are equal, three cycles are arranged in pipeline state, and between two adjacent control cycles sometimes. The overlap between them. In the slow control cycle card, the control cycle in the slow control cycle card is set to several times the control cycle time of the main CPU control cycle time. It can effectively shorten the control cycle of the flexible DC transmission valve control system, so as to avoid the adverse effects caused by the long control cycle.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流输电技术的快速控制方法
本专利技术涉及电力系统高压直流输电领域，特别是涉及大电流高压柔性直流输电换流阀的阀控制方法。
技术介绍
柔性直流输电系统设备如图1所示，一般的组成包含(从上层往下层)：站控保护系统、极控制保护设备、换流阀控制系统(含阀控柜和脉冲分配柜)及换流阀。站控保护系统是柔性直流输电系统的“大脑”，是直流输电系统安全、可靠、稳定运行的保障；换流阀则是直流输电系统的核心部件；极控制保护设备和换流阀控制系统实现了对换流阀控制和保护的所有功能，极控制保护设备(PCP)需要根据系统信息计算调制命令，阀控制系统接收到这些调制命令后进一步计算后再对换流阀上的几千个单元进行具体控制，所以阀控制系统的计算量较大。一般的阀控系统由如下几个主要部分组成：主控制板卡、排序运算板、脉冲分配箱、单元本地控制板卡及一系列阀控和外界通讯板卡。主控制板卡负责环流抑制等整体换流器控制；排序运算板负责所有单元的控制指令的生产并和脉冲分配箱进行通讯；脉冲分配箱负责将运算板的指令下发给单元，并将单元的状态反馈给排序运算板；单元本地控制板负责和脉冲分配箱通讯并对单元进行控制、状态采集等工作。目前的绝大多数柔性直流输电系统都是采用最近电平逼近调制算法进行调制控制，其基本思想是：当基于模块化多电平换流器(MMC)电平数足够多时，可以使用阶梯波通过瞬时电平叠加对调制波直接进行逼近，而不再需要采用脉宽控制的方法。最近电平逼近调制方法开关频率低、开关损耗小，且由于不需控制脉冲宽度，实现方式更简单。当MMC应用于高压、大功率直流输电时，为满足系统要求，MMC通常在每相桥臂上串联的子模块个数很多，往往达到几百个。现有阀控系统均采用单一控制周期的方式对子模块进行控制，即从主CPU接到PCP发来的调制命令开始到最终的单元执行控制命令的时间长度为一个控制周期。由于阀控制系统的计算量、通讯量和被控制的单元数量过多，所以控制周期较长。一个较长的控制周期能带来以下几种弊端。1)低频率的电容倒换导致了较高交流侧总谐波畸变率。2)有效的降低电容电压的峰值。3)阀级控制保护系统整体延时的较长，不利于直流双极短路等严重故障的快速保护和交流侧故障的穿越。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所述问题，本专利技术提供一种柔性直流输电技术的快速控制方法，能有效的缩短柔性直流输电阀控制系统控制周期，以避免由于控制周期过长导致的各种对控制效果的不利影响。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种柔性直流输电技术的快速控制方法，是柔性直流输电系统MMC中的阀控单元内多个控制板卡之间的任务控制方法。将阀控单元内的多个控制板卡按任务分成两类控制周期板卡：快速控制周期板卡和慢速控制周期板卡。快速控制周期板卡为含有以下任务的板卡：任务包括阀控系统和PCP之间的通讯；主CPU的控制指令计算和下发；单元排序运算、和脉冲分配箱之间的通讯；脉冲分配箱和单元之间的通讯。慢速控制周期板卡为含有以下任务的板卡：任务包括控制和阀控监视设备的通讯；阀控和站控SCADA系统之间的通讯；阀控和录波软件之间的通讯；阀控和各外部如按键灯控制点的通讯。在快速控制周期板卡中采用快速控制周期分段式处理方法，分为主CPU控制及与PCP通讯周期、排序算法控制周期和单元通讯控制周期，三种控制周期时间长度相等，三个周期之间成流水线状态排列，相邻的两个控制周期之间有时间上的重叠。在慢速控制周期板卡中不采用分段式处理方法，而采用加长控制周期时间的方法，将慢速控制周期板卡中的控制周期设置为数倍于主CPU控制周期时间长度的控制周期。所述的快速控制周期板卡中采用的快速控制周期分段式处理方法具体包括以下步骤：以下步骤中：A_x代表主CPU控制及与PCP通讯周期，B_x代表的是排序运算周期，C_x代表的是脉冲箱、单元通讯控制周期；以下步骤为单个控制周期的步骤；步骤一、在主CPU的第一个周期A_0过程中，主CPU计算下发的控制命令，在A_0周期结束之前将数据传输出去；步骤二、在排序运算的第一个周期B_0的开始部分需要接收主CPU的控制指令和脉冲箱上传的单元状态信息作为排序运算的输入数据，这部分在时间上和主CPU控制周期A_0的下发时间段是重合的；排序运算板在收到数据后进行排序计算，在B_0结束之前将运算好的排序指令下发给脉冲箱；步骤三、在脉冲箱和单元控制周期C_0的开始部分需要接收排序运算周期B_0的下发数据，这部分在时间上和排序运算周期B_0是重合的；接收完B_0周期下发的控制命令将其下发到单元上，单元根据命令执行对IGBT管的开关动作，并将单元的状态数据发送给脉冲箱；脉冲箱将综合得到的数据在脉冲箱单元控制周期C_0的最后将数据上传给运算排序板，以供运算排序板在B_2控制周期排序计算使用；步骤四、排序运算板在运算排序周期B_2使用C_0脉冲箱单元控制周期反馈的单元数据和主CPU周期A_2的命令进行排序计算，并将综合出的单元信息反馈给主CPU周期A_4，同时将控制指令发送给脉冲单元周期C_2；步骤五、主CPU控制周期A_4接收到数据后继续进行对控制命令的计算，并在A_4周期结束前将运算结果下发给运算排序板。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种柔性直流输电技术的快速控制方法中的快速控制周期分段式处理方法，每个控制周期计算所需的输入数据均为相邻种类的控制周期的上一个时间段的控制周期所发出的；每种控制周期的每个控制周期所产生的计算指令和反馈数据均发送给相邻的种类控制周期的下一个控制周期时间所利用。通过该系统中的多种控制周期分类和流水现状排列能有效的降低系统总体的控制周期时间长度，减小系统的控制延时，最终能有效的降低交流侧总谐波畸变率、降低电容电压的峰值并有利于直流双极短路等严重故障的快速保护和交流侧故障的穿越等故障的发生。附图说明图1为现有柔性直流输电系统简易系统结构图；图2为本专利技术的控制周期流程图；图3为改进前的控制系统的控制周期流程图；图4为本专利技术实施例提供的三种快速控制周期时间上的排序方式和数据传递示意图；图5为本专利技术实施例提供的第n个控制周期时三种快速控制周期时间关系示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术提供的具体实施方式进行详细说明。一种柔性直流输电技术的快速控制方法，是柔性直流输电系统MMC中的阀控单元内多个控制板卡之间的任务控制方法。将阀控单元内的多个控制板卡按任务分成两类控制周期板卡：快速控制周期板卡和慢速控制周期板卡。快速控制周期板卡为含有以下任务的板卡：任务包括阀控系统和PCP之间的通讯；主CPU的控制指令计算和下发；单元排序运算、和脉冲分配箱之间的通讯；脉冲分配箱和单元之间的通讯。慢速控制周期板卡为含有以下任务的板卡：任务包括控制和阀控监视设备的通讯；阀控和站控SCADA系统之间的通讯；阀控和录波软件之间的通讯；阀控和各外部如按键灯控制点的通讯。在快速控制周期板卡中采用快速控制周期分段式处理方法，分为主CPU控制及与PCP通讯周期、排序算法控制周期和单元通讯控制周期，三种控制周期时间长度相等，三个周期之间成流水线状态排列，相邻的两个控制周期之间有时间上的重叠。在慢速控制周期板卡中不采用分段式处理方法，而采用加长控制周期时间的方法，将慢速控制周期板卡中的控制周期设置为数倍于主CPU控制周期时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性直流输电技术的快速控制方法，是柔性直流输电系统MMC中的阀控单元内多个控制板卡之间的任务控制方法；其特征在于，将阀控单元内的多个控制板卡按任务分成两类控制周期板卡：快速控制周期板卡和慢速控制周期板卡；快速控制周期板卡为含有以下任务的板卡：任务包括阀控系统和PCP之间的通讯；主CPU的控制指令计算和下发；单元排序运算、和脉冲分配箱之间的通讯；脉冲分配箱和单元之间的通讯；慢速控制周期板卡为含有以下任务的板卡：任务包括控制和阀控监视设备的通讯；阀控和站控SCADA系统之间的通讯；阀控和录波软件之间的通讯；阀控和各外部如按键灯控制点的通讯；在快速控制周期板卡中采用快速控制周期分段式处理方法，分为主CPU控制及与PCP通讯周期、排序算法控制周期和单元通讯控制周期，三种控制周期时间长度相等，三个周期之间成流水线状态排列，相邻的两个控制周期之间有时间上的重叠；在慢速控制周期板卡中不采用分段式处理方法，而采用加长控制周期时间的方法，将慢速控制周期板卡中的控制周期设置为数倍于主CPU控制周期时间长度的控制周期。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电技术的快速控制方法，是柔性直流输电系统MMC中的阀控单元内多个控制板卡之间的任务控制方法；其特征在于，将阀控单元内的多个控制板卡按任务分成两类控制周期板卡：快速控制周期板卡和慢速控制周期板卡；快速控制周期板卡为含有以下任务的板卡：任务包括阀控系统和PCP之间的通讯；主CPU的控制指令计算和下发；单元排序运算、和脉冲分配箱之间的通讯；脉冲分配箱和单元之间的通讯；慢速控制周期板卡为含有以下任务的板卡：任务包括控制和阀控监视设备的通讯；阀控和站控SCADA系统之间的通讯；阀控和录波软件之间的通讯；阀控和各外部如按键灯控制点的通讯；在快速控制周期板卡中采用快速控制周期分段式处理方法，分为主CPU控制及与PCP通讯周期、排序算法控制周期和单元通讯控制周期，三种控制周期时间长度相等，三个周期之间成流水线状态排列，相邻的两个控制周期之间有时间上的重叠；在慢速控制周期板卡中不采用分段式处理方法，而采用加长控制周期时间的方法，将慢速控制周期板卡中的控制周期设置为数倍于主CPU控制周期时间长度的控制周期。2.根据权利要求1所述的一种柔性直流输电技术的快速控制方法，其特征在于，所述的快速控制周期板卡中采用的快速控制周期分段式处理方法具体包括以下步骤：以下步骤中：A_x代表主CPU控制及与PCP通讯周期，B_x代表的是排序运算...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海涛，张磊，魏伟，周月宾，黄润鸿，王健，
申请(专利权)人：荣信汇科电气技术有限责任公司，南方电网科学研究院有限责任公司，梦网荣信科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21