專(zhuān)利名稱(chēng)：一種換相失敗保護(hù)仿真裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電氣測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)仿真研究的換相失敗保護(hù)仿真測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
電力需求的不斷增長(zhǎng)導(dǎo)致了輸電系統(tǒng)向長(zhǎng)距離、大容量和高穩(wěn)定性的方向發(fā)展。隨著各電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的特高壓交流輸電工程和高壓直流輸電工程的建設(shè)項(xiàng)目不斷增加，用電量集中區(qū)域的電網(wǎng)呈現(xiàn)出明顯的多直流饋入的特高壓交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)特征，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)緊密，多條交直流線路之間電氣距離更加緊密，特高壓和超高壓交流系統(tǒng)故障后，易引發(fā)包含高壓直流在內(nèi)的多條直流同時(shí)換相失敗，而多回直流的換相失敗其恢復(fù)過(guò)程又將對(duì)交流系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊，如果各直流系統(tǒng)的恢復(fù)策略配合不當(dāng)，則還有可能導(dǎo)致多條直流同時(shí)發(fā)生連續(xù)的換相失敗，甚至引發(fā)直流閉鎖。多回直流同時(shí)發(fā)生雙極閉鎖，大量潮流大范圍轉(zhuǎn)移或?qū)⒁l(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題。這種交直流系統(tǒng)間的交互作用給特高壓交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。因此，在高壓直流輸電工程的研究或設(shè)計(jì)階段，必須對(duì)交直流系統(tǒng)間的交互作用給特高壓交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)和仿真，并參照試驗(yàn)和仿真結(jié)果，對(duì)研究或設(shè)計(jì)的結(jié)果 進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利“一種多饋入直流輸電系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型”(實(shí)用新型專(zhuān)利號(hào):ZL201210532559.X授權(quán)公告號(hào):CN102945004A)公開(kāi)了多饋入直流輸電系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型，其包括多個(gè)并聯(lián)的等值超高壓直流輸電系統(tǒng)，所述超高壓直流輸電系統(tǒng)包括一次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型和二次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型；所述一次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型包括換流站和直流輸電線路，所述換流站設(shè)置在直流輸電線路的兩端；所述二次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型包括換流站控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，所述換流站控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)與換流站連接，用于控制和保護(hù)換流站的運(yùn)行。通過(guò)換流站控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)對(duì)換流站運(yùn)行的控制和保護(hù)，避免交流系統(tǒng)故障后易引發(fā)多回直流同時(shí)故障和多回直流故障及其恢復(fù)過(guò)程對(duì)交流系統(tǒng)產(chǎn)生的沖擊。但是，該仿真模型沒(méi)有涉及換相失敗保護(hù)的仿真，無(wú)法真實(shí)地模擬高壓直流輸電直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換相失敗保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是要提供一種換相失敗保護(hù)仿真裝置，其可真實(shí)地模擬反映高壓直流輸電直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換相失敗保護(hù)狀態(tài)，為直流控制保護(hù)裝置的換相失敗保護(hù)研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果，解決為直流控制保護(hù)裝置的換相失敗保護(hù)研究或設(shè)計(jì)提供驗(yàn)證平臺(tái)的技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種換相失敗保護(hù)仿真裝置，連接在直流控制保護(hù)系統(tǒng)的直流系統(tǒng)保護(hù)單元中，用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真，其特征在于:[0007]所述的換相失敗保護(hù)仿真裝置包括第一換相判別組件，第二換相判別組件，第三算術(shù)運(yùn)算元件，第二比較器，第三比較器，或門(mén)和第二至第四定時(shí)器；D橋電流信號(hào)端連接到第一換相判別組件的輸入端，Y橋電流信號(hào)端連接到第二換相判別組件的輸入端；第一換相判別組件和第二換相判別組件的輸出端，各自連接到第三算術(shù)運(yùn)算元件的一個(gè)輸入端；第三算術(shù)運(yùn)算元件的輸出端，分別連接到第二比較器和第三比較器的一個(gè)輸入端；第二比較器的輸出端，通過(guò)第二定時(shí)器連接到第一換相失敗保護(hù)信號(hào)端；第三比較器的輸出端，分別通過(guò)第三定時(shí)器和第四定時(shí)器，連接到第二換相失敗保護(hù)信號(hào)端。本實(shí)用新型的換相失敗保護(hù)仿真裝置的一種較佳的技術(shù)方案，其特征在于所述的第一換相判別組件和第二換相判別組件是兩塊電路結(jié)構(gòu)相同的換相判別組件；所述的換相判別組件包括第一比例元件，第二比例元件，第一算術(shù)運(yùn)算元件，第二算術(shù)運(yùn)算元件，斯密特觸發(fā)器，第一比較器，與門(mén)和第一定時(shí)器；中性線電流信號(hào)連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件的同相輸入端，并且通過(guò)第一比例元件連接到第一算術(shù)運(yùn)算元件的一個(gè)輸入端；第一算術(shù)運(yùn)算元件的輸出端，連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件的第一反相輸入端；換相判別組件的輸入端，連接到第一比較器的一個(gè)輸入端和第二算術(shù)運(yùn)算元件的第二反相輸入端；中性線電流信號(hào)還通過(guò)第二比例元件，連接到第一比較器的另一個(gè)輸入端；第二算術(shù)運(yùn)算元件的輸出端，通過(guò)斯密特觸發(fā)器連接到與門(mén)的第一輸入端；解鎖信號(hào)端連接到與門(mén)的第二輸入端；第一比較器的輸出端連接到與門(mén)的第三輸入端；與門(mén)的輸出端通過(guò)第一定時(shí)器，連接到換相判別組件的輸出端。本實(shí)用新型的有益效果是:1.本實(shí)用新型的換相失敗保護(hù)仿真裝置可真實(shí)地模擬、反映直流控制保護(hù)裝置的換相失敗保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)，為直流控制保護(hù)裝置的研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果；2.本實(shí)·用新型的換相失敗保護(hù)仿真裝置具有跨平臺(tái)仿真測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)，既可以在真實(shí)環(huán)境以實(shí)際元件實(shí)現(xiàn)，又可以在虛擬環(huán)境中以計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；

圖1是用于直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真裝置的原理框圖；圖2是本實(shí)用新型的換相失敗保護(hù)仿真裝置的電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型的換相失敗保護(hù)仿真裝置的換相判別組件的電路原理圖。以上圖中各部件的標(biāo)號(hào):100-高壓直流輸電設(shè)備，110-交流濾波器投切裝置，120-換流變壓器，130-晶閘管換流器，200-控制單元，210-角度、電流電壓基準(zhǔn)值計(jì)算裝置，220-換流器觸發(fā)角控制裝置，230-觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置，240-換流變分接頭控制裝置，250-極功率控制裝置，260-過(guò)負(fù)荷控制裝置，270-無(wú)功功率控制裝置，300-直流系統(tǒng)保護(hù)單元，900-運(yùn)行控制工作站。3010-第一換相判別組件，3020-第二換相判別組件，3011-第一比例元件，3012-第二比例元件，3011-換相判別組件的輸入端，301ο-換相判別組件的輸出端，3021 3023-第一至第三算術(shù)運(yùn)算元件，3031-斯密特觸發(fā)器，3041 3043-第一至第三比較器，3051-與門(mén)，3052-或門(mén)，3061 3064-第一至第四定時(shí)器，IDNC_PUB-中性線電流信號(hào)，CFP_TRIP1-第一換相失敗保護(hù)信號(hào)端，CFP_TRIP2-第二換相失敗保護(hù)信號(hào)端，PlDB-解鎖信號(hào)端，IVD_MAX-D橋電流信號(hào)端，IVY_MAX_Y橋電流信號(hào)端。
具體實(shí)施方式
為了能更好地理解本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖2展示了本實(shí)用新型的換相失敗保護(hù)仿真裝置的一個(gè)實(shí)施例，連接在直流控制保護(hù)系統(tǒng)的直流系統(tǒng)保護(hù)單元300中，用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真。本實(shí)用新型的換相失敗保護(hù)仿真裝置是直流控制保護(hù)系統(tǒng)的直流系統(tǒng)保護(hù)單元300的基本功能單元之一。高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真裝置如圖1所示。如圖2所示，本實(shí)用新型的換相失敗保護(hù)仿真裝置包括第一換相判別組件3010，第二換相判別組件3020，第三算術(shù)運(yùn)算元件3023，第二比較器3042，第三比較器3043，或門(mén)3052和第二至第四定時(shí)器3062 3064 ；D橋電流信號(hào)端IVD_MAX連接到第一換相判別組件3010的輸入端，Y橋電流信號(hào)端IVY_MAX連接到第二換相判別組件3020的輸入端；第一換相判別組件3010和第二換相判別組件3020的輸出端，各自連接到第三算術(shù)運(yùn)算元件3023的一個(gè)輸入端；第三算術(shù)運(yùn)算元件3023的輸出端，分別連接到第二比較器3042和第三比較器3043的一個(gè)輸入端；第二比較器3042的輸出端,通過(guò)第二定時(shí)器3062連接到第一換相失敗保護(hù)信號(hào)端CFP_TRIP1 ;第三比較器3043的輸出端，分別通過(guò)第三定時(shí)器3063和第四定時(shí)器3064，連接到第二換相失敗保護(hù)信號(hào)端CFP_TRIP2。根據(jù)圖2和圖3所示的本實(shí)用新型的換相失敗保護(hù)仿真裝置的實(shí)施例，第一換相判別組件3010和第二換相判別組件3020是兩塊電路結(jié)構(gòu)相同的換相判別組件；所述的換相判別組件的一個(gè)實(shí)施例如圖3所示，包括第一比例元件3011，第二比例元件3012，第一算術(shù)運(yùn)算元件3021，第二算術(shù)運(yùn)算元件3022，斯密特觸發(fā)器3031，第一比較器3041，與門(mén)3051和第一定時(shí)器3061 ;中性線電流信號(hào)IDNC_PUB連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件3022的同相輸入端，并且通過(guò)第一比例元·件3011連接到第一算術(shù)運(yùn)算元件3021的一個(gè)輸入端；第一算術(shù)運(yùn)算元件3021的輸出端，連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件3022的第一反相輸入端；換相判別組件的輸入端301i，連接到第一比較器3041的一個(gè)輸入端和第二算術(shù)運(yùn)算元件3022的第二反相輸入端；中性線電流信號(hào)IDNC_PUB還通過(guò)第二比例元件3012，連接到第一比較器3041的另一個(gè)輸入端；第二算術(shù)運(yùn)算元件3022的輸出端，通過(guò)斯密特觸發(fā)器3031連接到與門(mén)3051的第一輸入端；解鎖信號(hào)端PlDB連接到與門(mén)3051的第二輸入端；第一比較器3041的輸出端連接到與門(mén)3051的第三輸入端；與門(mén)3051的輸出端通過(guò)第一定時(shí)器3061，連接到換相判別組件的輸出端301ο。換相失敗保護(hù)的判據(jù):換相失敗保護(hù)通過(guò)采樣換流變電流IVY和IVD，直流極母線電流IDP和中性線電流 IDNC，交流側(cè)電壓值，可得 MAX_IDP_IDNC、IDIF_ID_IVD、IDIF_ID_IVY、IVY_REC、IVD_REC、L0W_AC_V0LTAGE 和 ID_N0M (3000A)。通過(guò)上述值計(jì)算出，IDifRes=0.1 IDNC,IacRes=0.65IDNC。雙橋保護(hù)判據(jù):MAX_IDP_IDNC-1VY_REC>IDifRes+0.133*Id_N0M，IacRes -1VY>0.05IacRes ；且MAX_IDP_IDNC-1VD_REC>IDifRes+0.133*Id_N0M，IacRes -1VD>0.05IacRes,上述條件同時(shí)滿(mǎn)足時(shí)，如果交流系統(tǒng)電壓低，延時(shí)600ms跳閘。單橋保護(hù)判據(jù):MAX_IDP_IDNC-1VY_REC>IDifRes+0.133*Id_N0M，IacRes -1VY>0.05IacRes 或MAX_IDP_IDNC-1VD_REC>IDifRes+0.133*Id_N0M，IacRes -1VD>0.05IacRes。其中之一條件滿(mǎn)足時(shí)，延時(shí)2.6s跳閘。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，任何基于本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神對(duì)以上所述實(shí)施例所作的變化、變型，都將 落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種換相失敗保護(hù)仿真裝置，連接在直流控制保護(hù)系統(tǒng)的直流系統(tǒng)保護(hù)單元中，用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真，其特征在于: 所述的換相失敗保護(hù)仿真裝置包括第一換相判別組件，第二換相判別組件，第三算術(shù)運(yùn)算元件，第二比較器，第三比較器，或門(mén)和第二至第四定時(shí)器； D橋電流信號(hào)端連接到第一換相判別組件的輸入端，Y橋電流信號(hào)端連接到第二換相判別組件的輸入端；第一換相判別組件和第二換相判別組件的輸出端，各自連接到第三算術(shù)運(yùn)算元件的一個(gè)輸入端； 第三算術(shù)運(yùn)算元件的輸出端，分別連接到第二比較器和第三比較器的一個(gè)輸入端；第二比較器的輸出端，通過(guò)第二定時(shí)器連接到第一換相失敗保護(hù)信號(hào)端；第三比較器的輸出端，分別通過(guò)第三定時(shí)器和第四定時(shí)器，連接到第二換相失敗保護(hù)信號(hào)端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換相失敗保護(hù)仿真裝置，其特征在于所述的第一換相判別組件和第二換相判別組件是兩塊電路結(jié) 構(gòu)相同的換相判別組件；所述的換相判別組件包括第一比例元件，第二比例元件，第一算術(shù)運(yùn)算元件，第二算術(shù)運(yùn)算元件，斯密特觸發(fā)器，第一比較器，與門(mén)和第一定時(shí)器；中性線電流信號(hào)連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件的同相輸入端，并且通過(guò)第一比例元件連接到第一算術(shù)運(yùn)算元件的一個(gè)輸入端；第一算術(shù)運(yùn)算元件的輸出端，連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件的第一反相輸入端；換相判別組件的輸入端，連接到第一比較器的一個(gè)輸入端和第二算術(shù)運(yùn)算元件的第二反相輸入端；中性線電流信號(hào)還通過(guò)第二比例元件，連接到第一比較器的另一個(gè)輸入端；第二算術(shù)運(yùn)算元件的輸出端，通過(guò)斯密特觸發(fā)器連接到與門(mén)的第一輸入端；解鎖信號(hào)端連接到與門(mén)的第二輸入端；第一比較器的輸出端連接到與門(mén)的第三輸入端；與門(mén)的輸出端通過(guò)第一定時(shí)器，連接到換相判別組件的輸出端。
專(zhuān)利摘要一種換相失敗保護(hù)仿真裝置，屬于電氣測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)仿真研究的換相失敗保護(hù)仿真測(cè)試裝置，D橋電流信號(hào)端連接到第一換相判別組件的輸入端，Y橋電流信號(hào)端連接到第二換相判別組件的輸入端；第一換相判別組件和第二換相判別組件的輸出端連接到第三算術(shù)運(yùn)算元件；第三算術(shù)運(yùn)算元件的輸出端，分別連接到第二比較器和第三比較器；第二比較器通過(guò)第二定時(shí)器連接到第一換相失敗保護(hù)信號(hào)端；第三比較器分別通過(guò)第三定時(shí)器和第四定時(shí)器，連接到第二換相失敗保護(hù)信號(hào)端。該裝置可真實(shí)地模擬、反映直流控制保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)，為直流控制保護(hù)裝置的研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果。
文檔編號(hào)G05B17/02GK203133506SQ20132015504
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者崔勇, 郭強(qiáng) 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 上海市電力公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司