直流输电控制系统分层结构

1)各层次在结构上分开,层次等级高的控制功能层次等级高的控制功能可以作用于其所属的低等级层次，且作用方向是单向的，即低等级层次不能作用于高等级层次；

2)层次等级相同的各控制功能及其相应的硬、软件在结构上尽量分开，以减小相互影响；

3)直接面向被控设备的控制功能设置在最低层次等级，控制系统中有关的执行环节也属于这一层次等级，它们一般就近设置在被控设备近旁；

4)系统的主要控制功能尽可能地分散到较低的层次等级，以提高系统可用率；

5)当高层次控制发生故障时，各下层次控制能按照故障前的指令继续工作，并保留尽可能多的控制功能。复杂的控制系统采用分层结构，可以提高运行的可靠性，使任一控制环节故障所造成的影响和危害程度最小，同时还可提高运行操作和维护的方便性和灵活性。

现代直流输电控制系统一般设有五个层次等级，从高层次等级至低层次等级分别为：系统控制级、双极控制级、极控制级、换流器控制级、单独控制级和换流阀控制级。图示为一个具有两回双极直流线路、每极有两个换流单元的直流输电控制系统的分层结构框图。当每极只有一个换流单元时，为简化结构，极控制和换流器控制可以合并为一个级；当只有一回双极线路时，通常系统控制和双极控制合并为一级。在直流系统各换流站中，需指定其中的一个为主控制站，其他为从控制站。系统控制级和双极控制级设置在主控制站中，它通过通信系统发出控制指令，协调各换流站的运行。

换流阀控制级 对各个阀分别设置的等级最低的控制层次。由地电位控制单元(通常称为VBE ) 和高电位控制单元( 通常称为TE) 两个部分构成，主要功能为：(1)将处于地电位的换流器控制级送来的阀触发信号作变换处理，经电隔离光(或磁)耦合或光缆送到高电位单元，再变换为电触发脉冲，经功率放大后分别加到各晶闸管元件的控制级；(2)晶闸管元件和组件的状态监测、高电位控制单元中直流电源的监视。监测信号经电隔离或光缆传送到地电位控制单元，经处理后进行显示、报警等(这部分设备通常称为TM)。

单独控制级 换流站中除换流器外其他各项设备分别设置的自动控制、操作控制和状态监测设备，与换流阀控制级同属于最低层次的控制级别。单独控制功能包括：换流变压器分接开关切换控制，换流阀冷却及辅助系统的控制和监测，直流和交流开关场各断路器、隔离开关的操作和状态监视，直流滤波器组的投切操作和监测，交流滤波器组和无功补偿设备的投切操作、自动控制和状态监测等。

换流器控制级 控制直流输电一个换流单元的控制层次。用于控制换流器的触发相位。主要控制功能有：换流器触发相位控制，定电流控制，定关断角控制，直流电压控制，触发角、直流电压、直流电流最大值和最小值限制控制，以及换流单元闭锁和解锁顺序控制等。

极控制级 控制直流输电一个极的控制层次。双极直流输电系统要求一极故障时，另一极能够单独运行，并能完成主要的控制任务。因此要求两极各自的极控制级完全独立并设置尽可能多的控制功能。主控制站的极控制级还担负协调从控制站同一极的极控制级工作的任务。极控制级的主要功能有：(1)经计算向换流器控制级提供电流整定值，控制直流输电的电流。主控制站的电流整定值由功率控制单元给定或人工设置，并通过通信设备传送到从控制站。(2)直流输电功率控制。其任务是根据功率整定值和实际直流电压值决定出直流电流整定值。功率整定值由双极控制级给定，也可由人工设置。功率控制单元设置在主控制站内。(3)极起动和停运控制。(4)故障处理控制，包括移相停运和自动再起动控制、低压限流控制等。(5)各换流站同一极之间的远动和通信，包括电流整定值和其他连续控制信息的传输、交直流设备运行状态信息和测量值的传输等。

双极控制级 双极直流输电系统中同时控制两个极的控制层次。它用指令形式协调控制双极的运行，主要功能有：(1)根据系统控制级给定的功率指令，决定双极的功率定值；(2)功率传输方向的控制； (3)两极电流平衡控制；(4)换流站无功功率和交流母线电压控制等。

系统控制级 直流输电控制系统中级别最高的控制层次，主要功能包括：(1)与电力系统调度中心通信联系，接受调度中心的控制指令，向调度中心输送有关的运行信息；(2)根据调度中心的输电功率指令，分配各直流回路的输电功率。当某一直流回路故障时，将少送的输电功率转移到正常的线路，尽可能保持原来的输电功率；(3)紧急功率支援控制； (4)潮流反转控制； (5)各种调制控制，包括电流调制和功率调制控制，用于实现交流系统振荡的阻尼控制，交流系统频率或功率/频率控制等。

直流输电控制系统分层结构(hierarchystructureofDCtransmissioncontrolsystem)将直流输电换流站和直流输电线路的全部控制功能按等级分为若干层次而形成的控制系统结构。

从机理看，一般认为管坯中的非金属夹杂物会破坏45#结构钢管的连续性和致密性，严重的夹杂甚至在45#结构钢管内部产生分层现象。另一种认为是氢致裂纹，即由于钢中氢聚集造成金属内部气体分压过高，在圆管坯内形成白点，在轧制过程中裂纹发生扩展，最终形成分层缺陷。此外，二辊斜轧穿孔的不均匀变形产生的应力超过塑性强度也会造成分层。

在冶炼控制严格的情况下，多出现第三种情况，其控制措施为：

1、提高45#结构钢管的塑韧性

提高钢水的洁净度，减少有害夹杂；增加连铸坯等轴晶比例，减少中心偏析和中心疏松；采用合理的冷却制度，避免铸坯内部出现内裂纹；对下线铸坯或连轧坯采取缓冷工艺，减少内部应力，从而保证管坯和成品45#结构钢管的组织和力学性能满足技术标准要求。

2、合理控制加热温度

通过测定热塑性曲线，选择最佳的加热温度。管坯加热还要注意有足够的保温时间，以降低变形抗力和提高45#结构钢管塑韧性。

3、降低轧辊转速

轧辊转速是穿孔工艺的关键参数，轧辊转速由低向高变化过程中，存在一个开始出现分层的临界轧辊转速。轧辊转速较低时，管坯容易形成孔腔；轧辊转速较高时，管坯和45#结构钢管容易形成分层缺陷。为了消除管坯和45#结构钢管分层缺陷，应把轧辊转速降低到开始出现分层的临界轧辊转速以下。

结构管重量计算公式:[(外径-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)

两端高压直流输电控制系统直流输电

直流输电系统由直流线路、逆变站、整流站、交流侧电力滤波器、直流侧电力滤波器、换流变压器、无功补偿装置、直流电抗器以及保护、控制装置等构成，通常是两端直流输电系统，其中整流站和逆变站属于换流站，通过整流站和逆变站能够实现交流电力和直流电力的转换，换流站是直流输电系统比较重要的组成部分。首先由交流系统的送电端将交流功率通过换流变压器送到整流器，完成交流功率到直流功率的转化，然后将直流功率通过线路传输到逆变器，逆变器又会将直流功率转化为交流功率，最终传输到交流电力系统的受电端。

两端高压直流输电控制系统直流输电控制系统

直流输电系统的控制根据层级的不同可以分为三个层面，即现场控制层、过程控制层、运行人员控制层。

现场控制层使得交直流主设备能够在就地进行控制，通过硬线将交直流主设备与较近距离的设备接口进行连接，通过现场总线将交直流主设备与较远距离的设备接口进行连接。通过分布式的 I/O 控制单元实现现场控制，包括高压装置的联锁、输出控制命令、控制命令的监控、SER 事件的产生、自诊断、二进制模拟量的预处理等功能。通过现场控制层面能够实现控制系统的分层式、分布式，来自调度中心的控制命令经由高速 LAN 和现场总线进行传达，监控系统的实时数据在逐层反馈，保证主系统、从系统的循环数据传输过程。

过程控制层包括交流/直流站控制系统和极控系统，是直流输电控制系统的核心组成。交流/直流站控制系统的任务是顺序控制交流场和换流站直流系统，为了避免系统故障和系统维护导致的直流输电系统不可用，所以直流/交流站控制多采用冗余结构，因其具有双重化配置，能够包含各个层面的系统。极控系统在运行人员下达命令后，发出稳定、有效、正确的功率定值，执行与双极、换流器相关的所有功能，为阀和换流器提供全部控制功能。而极控系统包括三方面，即换流器控制（也称阀控系统）、极控制、双极控制，其中双极控制能够实现与双极运行相关的所有控制功能，在接收到运行人员的命令以后，通过给极控制层传送相应的电流、极功率参考值，实现两极之间的功能协调，包括电流平衡控制、功率传输方向控制、稳定控制、极间电流转移、运行人员功率参考值设定等功能。

极控制能够实现与极相关的功能空中，接收的命令来自于双极控制层，然后产生换流器闭环控制的直流电压、电流、熄弧角控制参考值，最后完成极电流协调、换流器协调、分接头控制、极解锁闭锁、空载加压、故障恢复等功能。阀控系统由漏水检测、避雷检测、光接收发射、电源及接口、反向恢复保护控制单元等硬件组成，包括触发准备、负电压检测、反向恢复保护、关状态四个阶段。

运行人员控制层实现运行人员的控制，包括常见的基本功能：用户管理、曲线显示、保护信息处理、谐波监控、报表处理、图形页面显示、自动功率控制、事件顺序记录、控制操作等。对于 UHVDC 系统来说，其启停、状态、运行、故障以及辅助操作也可通过运行人员层面实现。阀控工作站、运行人员工作站、远动工作站均采用冗余配置实现双工作站，两个工作站相互配合，一个负责进行控制，另外一个负责刷新实时数据，在主设备出现故障后可自动将备用的切换为主状态，同时完成调度的接口切换。

解析分层亦称解析谱系。按照量词复杂性对解析关系所作的递归论分层。与算术分层类似，任何解析关系可以用算术关系加上有穷个交替出现的二阶函数量词ᗄ′与∃′表示，依照量词个数，可以将该解析关系纳入具体的解析分层Σ¹_n或π¹_n中。形式地，具体的解析分层Σ¹_n，π¹_n，Δ¹_n可递归定义如下：

1.Σ¹₀=π¹₀={R：R为算术关系}。

2.Σ¹_{n 1}={(∃′f)R(f，f₁，f₂，…，f_k，x₁，x₂，…，x_m)：R∈π¹_n}.

3.π¹_{n 1}={(ᗄ′f)R(f，f₁，f₂，…，f_k，x₁，x₂，…，x_m)：R∈Σ¹_n}。

4.Δ¹_n=Σ¹_n∩π¹_n.

Σ¹_n，π¹_n与Δ¹_n中的关系分别称为Σ¹_n关系、π¹_n关系与Δ¹_n关系，此外，Δ¹_w定义为：∪{Σ¹_n∪π¹_n：n∈ω}，即所有解析关系的集合。此外，对n≥1，Σ¹_n关系可表示成下形范式：

(∃′f₁)(ᗄ′f₂)…(Q_nf_n)(Qx)

R(f₁，…，f_n，f_{n 1}，…，f_{n p}，x，x₁，…，x_q)，

其中若n为偶数，Q¹_n为ᗄ′，Q⁰为∃⁰；若n为奇数，Q¹_n为∃′，Q⁰为ᗄ⁰；而R为递归关系。π¹_n关系也可表示成以ᗄ′开头的类似表达式.解析分层还具有如下封闭性：

1.Σ¹_n，π¹_n，Δ¹_n对合取、析取运算与一阶量词封闭。

2.Δ¹_n对否定运算封闭。

3.R∈Σ¹_n，当且仅当ᒣR∈π¹_n；

R∈π¹_n，当且仅当ᒣR∈Σ¹_n。

4.对n≥1，Σ¹_n对二阶量词∃′封闭，π_n对二阶量词ᗄ′封闭。

关于解析分层的其他性质，参见“解析枚举定理”。此外，与算术分层不同，Δ¹₁≠Σ¹₀=π¹₀=Δ¹₀，Δ¹₁的关系称为超算术关系。