摘要：ABB的ACH2和SIEMENS的SIMADYN D这两种系统是我国直流输电控制保护系统的发展前驱。前者主计算机使用的是可靠性较高的多处理器的工业PC，具有强大的运算功能，但依然存在一些计算机和网络通信问题[1]。后者具有很好的硬件平台，数据传输的安全性和可靠性更高，但系统抗干扰能力会随着硬件数量的增加而降低，计算机CPU的处理能力是处于不断更新的状态，但是硬件板卡功能却无法做到这一点。本文主要对比分析控制保护系统在高压直流输电中的应用。
关键字：高压；直流输电；控制保护；对比
1.前言
直流电的发现促进了现代电能的发展。从发现之日起，直流电所运用的范围仅仅为电机制造技术，后来逐渐被广泛应用在输电工程等领域，虽然之后又出现了交流电，但仍然阻止不了直流电的广泛运用。近年，由于电力工程的迅速发展，直流输电工程在电网建设中所发挥的作用越来越大。
2.控制保护系统在高压直流输电的对比
监视系统、站控系统、远动系统线路故障定位系统、阀冷却控制保护系统等统一构成了直流控制保护系统。供货商的不同，导致直流控制保护系统的软件功能和硬件结构也会有所区别[2]。目前主要有ABB的MACH2、SIEMENS公司的SIMADYN D、AREVA的SERIES V这三类技术。
2.1ABB的MACH2控制保护技术
2.1.1设计特点
1992年瑞典ABB公司在MACH技术的基础上研发出MACH2控制保护技术，该系统以现代计算机为基础，并采用高质量的工业标准总线和光纤通信链路连接，在该系统中的每个关键环节都使用特定的并行冗余方法，其控制理念主要为HVDC工程中的冗余和切换原理[3]。
2.1.2硬件结构
MACH2系统所采用的硬件结构是分层结构，包括站层和设备层，每一层都有其特定的使用功能，其中站层主要用来进行电力系统里直流系统的相关功能以及一些电力直流设备的信号交换工作，具体包括对相关电力数据进行有效的采集、监控以及相关直流系统控制的区域网络系统。设备层主要属于电力网络系统层，包括交流和直流两类控制保护系统，这两种系统具有不同的电力系统功能，前者主要用来监控交流场，而后者主要包含两种控制系统，分别为极控和阀控。其中极控是用来监控直流场，阀控用来触发换流阀。
2.1.3硬件配置
MACH2系统的主要目的是确保在电力系统运行过程中不会受到某一单点故障而导致系统运行中断，并且能够同时在站层和设备层运用双重化电力系统配置。这两个不同的电力控制系统之间相互独立运行且不受干扰，它们不会同时运行，必定有一个作为备用系统，而另一个用来进行其他相关电力设备，只有当其出现故障时，备用系统才会重新进行电力运行。
2.1.4软件功能
由于电力直流系统中有不同的控制保护，因此其电力应用程序也会相应的有所不同，主要有对主机进行控制的应用程序和对I/Q板卡进行控制的应用程序。对于前者，其系统执行时间较长，但其系统硬件功能较为强大，因此它所运行的程序更为复杂；而后者，即板卡，它所处理的程序都相对较为简单，更容易实现系统的运行效果。直流系统根据相关运行要求可以细分为不同的控制保护系统，主要有极控、交流控、阀控等，它们在直流保护系统中都承担着重要的操作功能。
2.2 DSP-2000控制保护技术
2.2.1设计特点
SIEMENS公司的SIMADYN D是一种快速多微处理器可编程控制系统，可实现高速控制，其标准功能模块多达300种，控制功能具有多样性。SIMADYN D技术后来被我国许继公司引进，经消化吸收后研制出国产的DSP-2000控制保护系统，使用STRUC G可视化图形编程工具作为系统的软件平台。
2.2.2硬件结构
DSP-2000所采用的基本结构也是分层结构，主要包括三层结构，分别为运行人员控制层、控制层和就地处理层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中运行人员控制层主要进行数据的传输工作，由人机交换界面和站监控数据收集系统构成，并通过LAN网进行直流数据传送，控制层属于核心功能层，它连接运行人员和就地处理层[4]，而就地处理层则采集各种数据信息。
2.2.3硬件配置
运行人员控制系统为SPAN200系统并以HCM200硬件为实现平台，其中采用包括双重化配置的有控制系统、直流滤波器、换流变保护以及交流滤波器保护装置，只有直流保护系统采用三重化配置。
2.2.4软件功能
数字多处理器系统主要用于DSP-2000的功能实现，软件开发设计控制使用的是STRUC G图形化编程工具，用系统提供的标准模块进行软件编程，主要功能模块有计算、逻辑、控制和通信。
3.MACH2系统与DSP-2000系统的区别
3.1具有不同的硬件分层结构
MACH2主要采用现场总线的分层结构，使其在实际应用中的结构更加清晰明了。但是具体操作过程中，有时在数据传送途中会出现数据包的遗漏和延迟的现象，从而导致错误的控制保护系统警报。DSP-2000系统主要通过连接主机处理器板卡和扩展板卡来进行相关电力数据的传送和运算，但是不断增多的连接线降低了保护系统的精准性，使其经常发生紊乱。
3.2具有不同的跟踪监视信息流
MACH2系统以PC个人电脑和WINDOWS操作系统为基础，使用HiDraw可视化图形编程工具作为系统的软件平台，可以实时对控制保护信号进行跟踪，易于定位异常故障信号，但计算机却容易遭受病毒入侵，出现网络故障。DSP-2000控制保护系统没有PC电脑硬件，每根控制线均从现场到站控主机，硬件结构层次明显，能够清除的找到和排除故障点。但因为其具有较多的硬链接线，所以对于线路连接来说并不容易[5]。
3.3具有不同的系统状态
MACH2有两套互为冗余的系统，它们拥有完全相同的功能，因此可选任意一套作为主系统，另一套则为备用系统。它们之间可通过软件和板卡内的切换逻辑来进行切换。DSP-2000虽也有两套系统，但却需要通过CS12/CS22来将两系统进行固化且配置CS12是系统一，即主系统，而配置CS22是系统二，一旦系统一发生问题，它就会变为主系统。
3.4具有不同的故障检测
MACH2系统分为三个等级的故障监测，且不同等级具有不同的动作效果，而DSP-2000系统监测一般都是检测比较严重的系统故障，当系统发生故障时，就会进行自动的系统切换，如果它的连个系统都出现故障，直流系统就会被关闭，从而确保系统运行的安全性和稳定性，当然也可以手动进行切换，但这时直流系统就不会受到相互切换的影响和控制。
4.结语
本文从电力控制系统的硬件以及软件结构出发，深刻比较了不同的直流控制系统之间的差异性，并简要阐明了各自的优势和不足之处，这不仅能够对正在使用的直流控制系统进行相关故障排查，更能够对未投入使用的直流控制系统进行不断地改进。
参考文献
[1]张豹. 高压直流输电的控制和保护系统策略分析[D].东南大学,2015.
[2]张望,黄利军,郝俊芳,张爱玲. 高压直流输电控制保护系统的冗余设计[J]. 电力系统保护与控制,2009,13:88-91.
[3]李延龙,杨亚璞,李楠. 高压直流输电控制保护系统的冗余可靠性研究[J]. 电力系统保护与控制,2009,16:59-62.
[4]龙英,袁清云. 高压直流输电系统的保护策略[J]. 电力设备,2004,11:9-13.
[5] 阴春晓, 周孝法, 冷超,等. 高压直流输电控制保护系统的对比与分析[J].电力与能源, 2013, 34(6):584-587.
作者简介：
杨荆宜(1993,11.19),女，湖北宜昌人，华北电力大学研究生就读，研究方向：直流输电保护。
论文作者:杨荆宜,甄永赞,彭芝萍
论文发表刊物:《电力设备》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/4
标签：系统论文; 功能论文; 结构论文; 电力论文; 硬件论文; 控制系统论文; 高压论文; 《电力设备》2017年第7期论文;