祝浩焱 胡仪涛 申凯
国网安徽省电力有限公司检修分公司，安徽 合肥 230000
摘要：多直流协调控制系统是安全稳定控制系统的重要组成部分。多直流馈入电网，发生多直流连续换相失败和故障导致直流闭锁时将造成受端电网有功大幅缺额，会导致电网频率急剧下降。此时，为了抑制电网频率下降，一般会由协控总站按事先制定的控制策略，选择多直流协调控制系统进行功率紧急提升。本文就多直流协调控制系统测试方法的研究与应用展开探讨。
关键词：多直流协调控制系统；仿真测试平台；测试环境
引言
变电所的直流系统中，其在运行中会对电源进行主要操作。尤其是规模较大的变电所，电源的主要运行方式都是直流操作。直流系统不仅可以使用直流屏进行运行，还可以依靠蓄电池进行更加可靠、稳定的运行。因此需要采用有效的维护措施，才能加强变电所的运行质量。
1变电站的直流系统分析
在当前我国自动化技术快速发展的环境下，自动化无人值守的变电站也变得越来越多。国内生产直流电源系统的知名企业不下10家，如珠海泰坦科技、珠海瓦特、深圳奥特迅等，他们所生产的直流系统，其配置的组成是结合功能来进行划分的，主要包括了微机监控的模块系统、高频开关电源的模块以及控母调压的模块环节，而且还包括绝缘监测仪、蓄电池的监测仪器以及蓄电池组和高频开关整流模块等多个部分，而其各个工作原理主要就是：交流电经双电源切换后给高频充电模块输入，经过模块滤波、整流过程、高频逆变环节以及整流滤波输出220VDC、110VDC直流电压等，主要就是通过隔离二极管的隔离以后再进行输出，能够为蓄电池经常充电，而且也能为直流负载带来能够供正常工作的电流需求。
2多直流协调控制系统构成
2.1直流系统的工作原理
直流系统中设备的用电和以浮充方式对蓄电池进行的充电，是由整流装置提供的；当合闸或照明故障发生时，蓄电池组提供电能。所以，根据实际的运行情况，蓄电池和整流装置采用并列运行的工作方式。该种并列方式让系统中操作电源与合闸电源形成了环形供电的网络结构，每个环的电源分别与两段直流母线相连接，使得直流系统的可靠性得到了保障。系统的交流配电单元模块将两路交流输入进行选择控制，并切换到其中的一路。接着，交流电再经滤波和整流操作后，变成稳定输出的直流电流，对蓄电池组、合闸分路和控制母线负载等设备模块进行供电。若交流输入发生故障时，则供电功能停止，由蓄电池向直流负载等设备提供电源。监控单元模块可以远程在线监测蓄电池组、充电单元、直流母线和交流配电等模块的工作情况，并对监测到的异常数据信号进行报警。当交流输入由故障状态转为正常工作时，充电单元模块以监测到的数据为判断依据，判断是否恢复对蓄电池组的供电。
2.2多直流协调控制系统构成
多直流协调控制系统结构如图1所示，主要由主站主机、子站主机、子站从机及站间通信接口设备共同构成，采用双重化冗余配置。主站主机A套和B套之间、子站主机A套和Ｂ套之间，均通过2M通信口进行数据交换和校核，以保证上传数据和下发数据的一致性。子站主机与直流换流站内的直流控保极控或站控系统之间通过ET3口通信。其中主站主机最多可与12台子站主机通信，每台子站主机与1台子站从机通信。主站主机主要功能为接收12个子站的直流运行功率、最大可提升功率、损失的直流功率量及直流故障信息，汇总后上送协控总站；接收协控总站发来的提升直流命令，按设定的直流子站优先级和各子站的最大可提升容量，下发各直流子站需提升的直流功率值。子站主机主要功能为通过2M光口接收子站从机发送的数据和信息；接收直流控保发送的直流运行功率、直流故障信号，判断本站直流故障，根据直流运行模式计算直流双极功率损失量，并将功率损失量、直流故障类型信息、直流最大可提升功率、直流运行功率等信息上送至主站主机；接收主站主机发送来的直流功率提升容量命令，以数字量的形式发送至直流控保系统的极控或站控系统提升直流功率；根据换流变电压频率，就地实现按频率直流提升功能。子站从机主要功能为采集各极（阀组）换流变的三相电压、三相电流等模拟量，计算各换流变的功率、母线频率和频率变化率，实现突变量启动判别、阀组故障辅助判别及母线电压判别，将相关信息通过2M光口发送到子站主机。
.png)
图1多直流协调控制系统结构
3直流系统的运行维护
3.1加强机械监控设备的维护力度
变电所在建设时，会设置较多的监控设备，可以在运行过程中加强对各个电力设备的监控效果，若出现故障或问题，可以在短时间内找到故障发生的位置并采用合理措施解决。就像企业在运行过程中需要监管部门进行管理一样，这样可以确保电力设备的正常运行。因此在设置监控设备时，需要将相关规定与标准作为基础会进行合理设置，才能将其作用充分发挥。要加强对变电所中监控设备维护与管理力度，安排更加专业的人员完成这项工作，才能将其中的问题有效处理，避免出现安全事故。
3.2充电机现状分析
充电机对蓄电池有着保护的作用，是直流系统中重要的组成部分。在实际的运行中也存在以下问题：（1）过充问题。主要是充电机设定和蓄电池组的数量匹配不合理，从而导致充电电压的升高。（2）充电机模块会出现失效问题。（3）因为部分变电站纹波系数比较大而造成设备过热，电池寿命受到影响，威胁到直流系统的稳定运行。检测直流系统设备的输入、输出交流电压和电流值等是否在合理范围之内、噪声和信号状况，这些都是充电机维护的主要内容。
3.3测试项目及方法
（1）策略实现逻辑测试。首先使用仿真测试平台中的极控、站控测试模块对直流运行功率及运行状态相应字节进行置位，仿真测试平台将数据发送到子站主机。子站主机根据接收到的直流信息和子站从机上送的换流变模拟量信息，计算出直流损失功率和需提升功率上送至主站主机。主站主机将所有子站主机的需提升功率汇集后上送仿真测试平台中的协控总站测试模块。协控总站测试模块提升功率命令相应字节进行置位，仿真测试平台将提升功率命令下发到主站主机，主站主机收到提升功率命令后根据各子站主机运行情况进行提升功率分配，子站主机收到提升功率命令后根据极控、站控运行情况进行功率分配，将分配的功率定值及提升功率命令下发到极控、站控测试模块，可查看极控、站控测试模块接收数据正确性。（2）最大运行能力测试。系统中主站主机装置最多可接入12个子站主机装置，使用仿真测试平台中的子站主机测试模块同时模拟12个子站主机，然后通过OTOC通信扩展装置与主站主机装置连通。仿真测试平台可同时控制12个子站主机数据的发送和接收，考核系统在最大数据压力下的运行能力。
结语
使用微机控制直流电源后，直流系统运行的稳定性得以提高，但在其运行过程中也会出现各种故障和异常，只有在充分掌握其原理性能及各部件运行状况的情况下，才能及时排除故障解除异常，为电网安全运行提供可靠的操作和控制电源。为满足多直流协调控制系统的研发测试需求，解决搭建实际运行环境成本较高、周期较长的问题，本文提出了一种基于仿真测试平台实现测试多直流协调控制系统的方法。介绍了多直流协调控制系统结构，搭建了仿真测试环境，结合主要测试项目介绍了相应的测试方法。通过此测试方法，能实现全面测试多直流协调控制系统的功能性能，满足研发测试的需求。
参考文献
[1]张勇.变电站直流系统运行维护及对策[J].电工技术，2018，（15）：91-92.
[2]祁昌元.改善系统频率稳定性的多直流功率紧急支援协调控制策略[J].电子世界，2018，（9）：192-193.
[3]鞠传佳.多直流馈入受端电网频率紧急协调控制系统设计与应用[J].聚酯工业，2018，31（1）：58-61.