3 为满足交直流系统暂态性能要求的保护策略
直流控制系统的性能是一个综合性的指标，不仅要含盖全系统的静态、动态性能指标，还要考虑它与交、直流系统保护的协调和配合，以保证其在故障暂态中也具有更加优化的性能。
由于直流输电系统的重要性及复杂性，因此对其暂态性能、系统和相关设备保护的要求更是十分严格。不同于常规交流系统的保护，直流输电系统的保护与其控制系统策略和性能有着极密切的关系，两者之间的密切配合将既能确保设备的安全、减少对系统的扰动，又尽可能提高系统的可用率。
对于直流输电系统保护的机理和功能配置，将在该高压直流输电专题的《高压直流输电系统的保护策略》一文中详细介绍，这里不再赘述。
４ 直流控制保护系统软/硬件结构的现状分析
换流站控制保护系统发展到今天，其包含的二次子系统已经从各个相互比较独立的、功能单一的设备/系统，综合成为一个功能全面、联系紧密、结构紧凑的系统。换流站控制保护系统包括站内所有用于监视、控制、保护的设备，主要有：运行人员控制系统、站控系统、直流控制系统、调度自动化系统、直流远动系统、直流保护系统、直流线路故障定位系统、阀冷却控制保护系统、电能量计量系统、交流保护系统、辅助电源控制系统、火灾探测联动系统、换流站安全监视系统(CCTV)等。
对于直流控制保护系统，不同供货商的产品在软件功能和硬件结构上有所不同。三常直流输电工程控制保护系统采用Hidraw可视化编程软件，硬件采用MACH2系列产品。总体包括极控屏、直流控制保护屏、交流控制保护屏、交流滤波器控制保护屏等。天广直流输电工程控制保护系统采用STRUC G自动图形文件编制软件，硬件采用SIMADYN D系列产品。总体包括阀控屏、站控屏、顺序事件记录装置等。在软件方面，20世纪80年代中期以后，各厂家都采用了图视化功能块编程，如ABB 公司的Hidraw,西门子公司的STRUC G等。
直流控制保护软/硬件结构的主要特点：
(1) 分层结构。一般采用分层分布式结构，通常分层为远方控制系统、换流站运行人员控制系统、站内二次主机系统、就地总线及I/O系统以及设备就地控制系统。对于不同的设计概念，各不同厂家又有不同的分布共享结构，如三常直流输电工程采用的是将站控系统、极控系统和直流保护系统联合一体设计方法。
(2) 冗余。直流输电工程控制保护系统冗余配置是确保直流系统可靠性的重要措施之一，它包括运行人员控制（含站LAN）、站控、极控、直流保护、调度自动化、直流远动等系统的冗余，此外，与上述系统的I/O信号采集接口装置也应双重化配置。对于换流站的直流保护系统，冗余结构有主、备双重完全冗余和3取2之分。三常直流输电工程中，将站控系统、极控系统、直流保护（含换流变压器保护）系统联合一体设计。对此，国内大多数人持不同见解，认为其不符合国内要求，希望改进。
(3) 网络结构。直流控制保护系统的网络包括站LAN网和现场总线。站LAN网是人机界面系统，即运行人员控制系统与站控、直流控制、调度自动化、就地主机系统等系统之间传送信息的通信通道。在三常直流输电工程中，所使用的LAN满足IEEE 802.3所规定的7层模型的最低2层，其传输协议为TCP/IP；同时采用了双重网络智能开关Switches的星型拓扑结构，所有与之相连的设备均使用双重端口。控制系统的主机系统与I/O之间的通信通过现场总线完成。现场总线的性能主要取决于传输速率、信号及其传输形式。三常直流输电工程中采用ISO标准总线ISO 11898，即CAN总线，用于二进制形式通信板之间通信，最大传输速率为1 Mbit/s；CAN总线是一种短信息结构、具有有效的循环冗余码校验检测，且有较低延时的高速总线；传输报文以广播方式传输至任意接点，报文有29位信息标志位以用于确定报文的优先级，以便从硬件特性上排除网络中的故障节点。三常直流输电工程采用的TDM总线是单方向传输的，用于模拟量信号的高速传输，其点对点的串行数据传输速率为10 MHz(时钟频率)。TDM总线具有传输大容量数据和低延时的性能，每一TDM总线采样率为每秒传输300 000个值。TDM和CAN总线均为冗余配置。
(4)集成。对应三常直流输电工程供货的直流控制保护系统每极的屏柜数，20世纪80年代的工程约需26只，90年代约需11只，而现在只需3只。提高控制保护系统集成度的优点是减少了中间环节、结构紧凑、接口简单、减少了硬件设备；有利于设备维护和提高可靠性。控制和保护相互独立做法的优点是功能界限分明，有利于运行事故分析。总体上，自动化技术是向更加智能化、集成化和安全、可靠、灵活的方向发展。
５ 直流工程控制保护系统发展的思考
对于一个直流工程来说，控制保护系统是一个执行机构，它的功能/性能设计主要取决于交直流系统的要求，取决于一次设备设计的要求。另一方面，控制保护系统也必须不断提高本身的基础水平，以具备最优的自身条件。
(1) 提高可靠性。加强自检覆盖率和准确率、采用多重化和分布式设计、提高集成度是目前最为广泛和重要的一些措施。二次系统的可靠性，原则上取决于本身使用元件的功能、容量和可靠性；取决于控制保护策略和原理的设计是否严密合理；取决于冗余措施。对于不同设计平台的控制保护系统要能自身匹配，还要能自己弥补自身的不足，以确保其可靠性。
(2) 进一步克服目前换流技术易产生换相失败的弊病。当多回直流落点相对集中时，换相失败是个极大的威胁。需要从控制保护的角度提出新的策略，使受端系统电压波动时避免或减少造成全部换相失败的几率。
(3) 进一步发展远方控制或无人值守的控制保护和通信技术，增强统一调度及各直流工程之间的协调与配合，进一步加强系统的稳定性。
(4) 加强直流附加控制的研究和应用，充分利用直流控制保护灵活和快速的特点来提高交、直流系统的稳定。
(5) 随着换流元件或直流输电设计理念的更新与发展，控制保护也应随之进行改革。
此外，直流输电一次设备的变革，如换流元件的变化，有源滤波器、连续可调交流滤波器、户外阀、电容换相换流器技术以及利用换流技术实现非同步交流电网潮流控制器技术等的应用，也必将带来直流控制保护技术的进步和发展。
６ 结束语
直流输电控制保护系统涉及到交/直流系统性能、换流站主设备成套、自动化、保护、通信等方方面面，技术相对复杂。设计和制造优良的控制保护系统将大大提高直流输电系统的运行管理水平和提高运行的可靠性。
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