摘要：主要介绍了换流站人机交互系统，分析了换流站运行人员控制系统的总体结构，并对该控制系统的功能设计以及接口设计等内容进行了讨论。
关键词：换流站；SCADA；HMI；运行人员控制系统
为适应直流系统运行以及调度等部门的生产需要，换流站运行人员使用满足各方需求的换流站控制和监视系统，该系统运用成熟的通信和信息采集技术，可获得良好的性能指标。本文介绍的换流站运行人员控制系统为南方电网在换流站中使用的基于ABB、SIEMENS的运行人员控制系统，系统一套双重站主时钟系统，满足直流系统基本控制功能，并能实现一定程度的拓展。
一、总体结构
分析了换流站运行人员控制系统的整体需求、基本配置以及系统结构。
（一）整体需求
1、整体功能
高压直流输电系统运行人员控制系统核心功能主要有控制系统和信号检测系统两部分，其中控制系统主要负责安全稳定、可靠高效的向站内交直流控制系统、一次设备以及换流站辅助系统发布运行命令，同时监视全站预定义信号，高分辨率记录信号变化，为运行人员的实时监测和事后分析提供数据支持。
2、性能需求
系统需要设置足够的RAM指标，要求具有高度的可靠性、可靠性以及可维护性，冗余度要足够，系统自检能力要达到100%，才能够确保直流系统的运行安全。系统采用的所有软硬件指标都优先选择高商业化程度的硬件设备、软件平台以及应用程序。系统需要选择半开放式结构形式，基于国际标准通用协议通信规约，便于连接其他系统进行数据传输。
（二）基本配置与系统结构
1、数据库服务器：系统数据库和服务器系统主要功能是各种系统运行相关数据的存储和管理。
2、主时钟系统：换流站主时钟系统功能是进行全站范围对时。
3、顺序事件记录系统：采集站内所有时间，自动归档，建立即时刷新事件列表，存入运行人员工作站以及数据库服务器。
4、站级LAN网络：主要功能是承载人机接口和换流站内各级设备之间的数据连接，完成不同设备之间的信息数据交换。
二、系统功能设计
换流站运行人员控制系统主要有控制和监视两种功能。图1为系统的拓扑图：
（一）控制功能
1、位置控制分层结构
遵循现场有人值守的基本原则，按照运行人员控制位置层次划分配置，分为远方调度中心、换流站本地主控室、设备层就地控制以及设备就地控制等几个不同层次。
2、功能设计
（1）HVDC系统启停
主要涉及到选择控制位置、直流系统运行模式、直流控制与附加控制、选择运行整定值以及直流系统的启停等内容。
（2）HVDC状态控制
除了系统的启停，运行人员还能够执行操作改变HVDC系统的运行状态，包括检修、冷备用、热备用、运行以及空载加压等几种不同状态。
（3）运行中人员控制
要求运行人员在在线转换直流系统控制模式、运行模式、运行整定值、在线整定、直流集控/站控备用通道检查、暂态录波装置手动启动等在线操作时，不会造成HVDC系统扰动。
（4）故障时手动控制
HVDC系统以及交流系统故障时，系统要确保设备不会过负荷过应力，运行人员还要能够进行报警、手动复归、紧急停运、控制保护多通道手动投切、主备通道手动切换等操作。
（5）主设备和辅助系统控制
HVDC系统设备要能够由运行人员进行直流控制顺序控制，同时还要具有承包商设计其他集中控制、自动控制以及设备联锁、检修连锁控制功能，特殊工况下，换流站主设备以及辅助系统还要能够实现运行人员就地手动/自动控制与切换功能。
（二）换流站监视功能
HVDC系统相关区域地点都应该设置对应控制与监控系统：
1、远方调度中心
国调中心、省级、市级调度监控数据信息由对应网调转发。
2、换流站
提供主控室内运行人员控制操作所需人机交互界面以及设备内控制、保护、监视显示屏，另交流场、阀厅以及各个设备也需要设置就地控制。
3、监视内容
主要包括系统运行检测信号、设备状态相关信息、运行控制命令、事件记录和中央报警、趋势记录、暂态录波、在线谐波监测等内容。全部监控信号都设置有时间戳，系统数据库服务器信号进行自动统计分析，手动或自动打印，系统设置有25%数据量处理裕度，满足未来一段时间监控数据量需求。
三、接口与信号
（一）接口内容
运行人员要和站控系统主机、在线谐波监视系统、极控主体、保护故障录播信息系统子站、远动工作站、交直流保护系统、换流变建立人机接口。
（二）传输方向
1、交直流保护
运行人员和交直流保护以及PWS子站信息交换主要用于传递监控信息，下行控制命令只有TFR装置手动启动以及直流保护手动复归两种。站控系统与极控系统之间则需要双向信息交互，实现监控与控制双重功能。理论上，所有上行被监视信号都应该在开关量变化时立即上传，模拟量越限时立即上传，并按周期刷新输入一次。
2、运行人员发布控制指令
其余来自运行控制人员控制系统的输入命令，都可以发送至站控和极控系统执行，HVDC系统启停与控制、无功分组投切、交直流开关刀闸操作命令均进入站控系统，而换流阀解锁、功率方向调整、主流控制模式转变、运行参数调整等和开关、刀闸操作无关信号可接入直流极控系统直接执行。
3、接入LAN网双重化系统装置
站控、极控系统和装置等接入LAN的双重化系统接口通信方式设计要求外接系统装置都要向运行人员控制系统上传监视数据，并给出明确来源标记，运行人员可以实时监视某设备，全部控制操作命令均同时发给active/standby状态的双重系统。
（三）接口要求
要求所有外部系统和装置使用的网卡都要具有Teaming功能，并接入双重化站级LAN，建立于运行人员控制系统通信信道。基于TCP/IP网络传输通信规约，制造商负责其余二次系统、装置的通信规约转换，配套系统与设备制造商要为运行人员控制系统制造商提供内部通信协议和其他配合内容。
结语
本次介绍的直流换流站人员控制系统属于技术引进国产化项目，在ABB、SIEMENS基础上，应用了最新的计算机技术与智能化技术，完成了技术成果的国有化和本土化，实际投产运行效果良好。
参考文献
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[3]任敬国,李可军,张春辉,赵建国,梁永亮.基于直流电压—有功功率特性的VSC-MTDC协调控制策略[J].电力系统自动化,2015（11）.
作者简介
陈俊威，男，1990年出生，广东梅州人，助理工程师，工学学士，从事高压直流输电运行及研究工作。
蒋智宇，男，1990年出生，湖南永州人，助理工程师，工学学士，从事高压直流输电运行及研究工作。
论文作者:陈俊威,蒋智宇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/23
标签：系统论文; 人员论文; 控制系统论文; 设备论文; 在线论文; 功能论文; 信号论文; 《电力设备》2017年第18期论文;