SIMATICTDC在高压直流输电中的应用

蒋大海刘涛李宝香

（许继电气股份有限公司，河南许昌461000）

[摘 要] 在高压直流输电工程的应用中，要求控制保护系统具有强大的运算功能，高实时的响应速度，及硬件结构具有可扩展的灵活性和同步多处理器运行等特点，而西门子公司的SIMATCI TDC正是具备了这些特点，才使其在输变电领域得到了广泛应用。本文以SIMATIC TDC在世界上第一条±800kV直流输电工程“云广工程”的应用为背景，介绍了其特点及在高压直流输电中的具体应用。’

[关键词]SIMATIC TDC 高压直流输电 云广工程

一、项目简介

1．项目背景

HVDC Power Transmission( High Voltage Direct Current Power Transmission)，即高压直流输电。本文以世界上第一条土800kV高压直流输电工程，国家“十一五”西电东送重点工程，国家特高压直流输电的示范工程——云广工程为背景。该工程采用400kV +400kV_12脉冲双阀组串联配置，额定功率容量为500万kW，输送距离为1418公里，送端位于云南楚雄州禄丰县的楚雄换流站，受端位于广东增城市的穗东换流站。目前该工程已投入运行。

云广工程成套控制保护设备由许继集团负责提供，其中控制保护主设备采用西门子公司的工业控制平台SIMATIC TDC。

2．SIMATIC TDC的应用

对SIMATIC TDC的应用涉及如下部分：交直流信号的采集、实时闭环控制、换流装置点火脉冲输出、开关量输入输出、机架之间的通信、CPU之间的通信、Profibus总线、以太网等。

所使用的SIMATIC TDC模块如下：

1) CPU551：闭环控制，开环控制，各种数据计算，以太网和现场总线通信。

2) SM500:模拟量采集，数字信号导入导出。

3) CP50MO:现场总线通信和MPI。

4) CP51M1:以太网通信。

5) IM5:直流输电测量板卡。

6) MFI：直流输电TDM通信，点火脉冲，控制总线通信板卡。

7) ICH: TDM通信板卡。

注：5）、6）、7）中所述的板卡输入西门子PDT公司。

二、SIMATIC TDC在直流输电中的应用

1．对云广工程的控制保护部分大体分为3个层次

(1)现场层

现场层提供就地控制接口，这些接口靠近现场设备。远端的控制系统通过现场总线提供I/O信号给现场设备。主要设备为测控装置。

(2)控制层

控制层由交直流站控、极控和极保护、阀组控制和保护系统组成。该层主要由SIMATIC TDC组成，还有故障录波、VBE等其他装置。

(3) SCADA后台层

本地SCADA控制系统给本地运行人员工作站提供命令输入、所有状态的显示和核对命令。

主要设备为计算机。

以上的3层划分仅仅是大体上的描述，真正的直流输电控制保护是一套极其复杂的系统。特高压直流输电系统分层结构如图1所示。但本文主要介绍SIMATIC TDC在控制层的应用。

2．SIMATIC TDC在控制层的应用

直流输电控制系统复杂且庞大，SIMATIC TDC主要用在控制层中用于实现双极层控制、极层控制、阀组控制、极保护、测量系统等。

在双极层控制中，SIMATIC-TDC实现的主要功能包括：信号的采集和处理、功率命令的计算、电流平衡的计算和控制等。

在极层控制中，SIMATIC-TDC实现的主要功能包括：信号的采集和处理、电网频率计算、电流裕度补偿、功率稳定度的计算和控制、整流电压计算、阀组电压平衡计算等。

在阀组控制中，SIMATIC -TDC实现的主要功能包括：信号的采集和处理、0【角的计算和闭环控制、熄弧角的计算和控制、直流电压／电流的计算和控制、换流变分接头控制、直流顺序控制等。

在测量系统中，SIMATIC-TDC实现的主要功能包括：三相电压／电流的测量、直流电路上电压／电流的测量、电压和电流过零点的测量等。

在控制层中，还使用到了SIMATIC-TDC的其他通信接口。

图1 特高压直流输电系统分层结构