專利名稱：一種換相失敗保護仿真裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電氣測量領域，尤其涉及一種用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統仿真研究的換相失敗保護仿真測試裝置。
背景技術：
電力需求的不斷增長導致了輸電系統向長距離、大容量和高穩定性的方向發展。隨著各電網區域內的特高壓交流輸電工程和高壓直流輸電工程的建設項目不斷增加，用電量集中區域的電網呈現出明顯的多直流饋入的特高壓交直流混聯受端電網特征，電網結構緊密，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故障后，易引發包含高壓直流在內的多條直流同時換相失敗，而多回直流的換相失敗其恢復過程又將對交流系統產生較大沖擊，如果各直流系統的恢復策略配合不當，則還有可能導致多條直流同時發生連續的換相失敗，甚至引發直流閉鎖。多回直流同時發生雙極閉鎖，大量潮流大范圍轉移或將引發系統穩定問題。這種交直流系統間的交互作用給特高壓交直流混聯受端電網的安全運行帶來巨大挑戰。因此，在高壓直流輸電工程的研究或設計階段，必須對交直流系統間的交互作用給特高壓交直流混聯受端電網的穩定性進行試驗和仿真，并參照試驗和仿真結果，對研究或設計的結果 進行驗證，對系統的穩定性進行評估。中國實用新型專利“一種多饋入直流輸電系統實時數字仿真模型”(實用新型專利號:ZL201210532559.X授權公告號:CN102945004A)公開了多饋入直流輸電系統實時數字仿真模型，其包括多個并聯的等值超高壓直流輸電系統，所述超高壓直流輸電系統包括一次系統實時數字仿真模型和二次系統實時數字仿真模型；所述一次系統實時數字仿真模型包括換流站和直流輸電線路，所述換流站設置在直流輸電線路的兩端；所述二次系統實時數字仿真模型包括換流站控制系統和保護系統，所述換流站控制系統和保護系統與換流站連接，用于控制和保護換流站的運行。通過換流站控制系統和保護系統對換流站運行的控制和保護，避免交流系統故障后易引發多回直流同時故障和多回直流故障及其恢復過程對交流系統產生的沖擊。但是，該仿真模型沒有涉及換相失敗保護的仿真，無法真實地模擬高壓直流輸電直流控制保護系統的換相失敗保護運行狀態。
實用新型內容本實用新型的目的是要提供一種換相失敗保護仿真裝置，其可真實地模擬反映高壓直流輸電直流控制保護系統的換相失敗保護狀態，為直流控制保護裝置的換相失敗保護研究或設計提供相應的仿真結果，解決為直流控制保護裝置的換相失敗保護研究或設計提供驗證平臺的技術問題。本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是:一種換相失敗保護仿真裝置，連接在直流控制保護系統的直流系統保護單元中，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統的仿真，其特征在于:[0007]所述的換相失敗保護仿真裝置包括第一換相判別組件，第二換相判別組件，第三算術運算元件，第二比較器，第三比較器，或門和第二至第四定時器；D橋電流信號端連接到第一換相判別組件的輸入端，Y橋電流信號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運算元件的一個輸入端；第三算術運算元件的輸出端，分別連接到第二比較器和第三比較器的一個輸入端；第二比較器的輸出端，通過第二定時器連接到第一換相失敗保護信號端；第三比較器的輸出端，分別通過第三定時器和第四定時器，連接到第二換相失敗保護信號端。本實用新型的換相失敗保護仿真裝置的一種較佳的技術方案，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構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，第一算術運算元件，第二算術運算元件，斯密特觸發器，第一比較器，與門和第一定時器；中性線電流信號連接到第二算術運算元件的同相輸入端，并且通過第一比例元件連接到第一算術運算元件的一個輸入端；第一算術運算元件的輸出端，連接到第二算術運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輸入端和第二算術運算元件的第二反相輸入端；中性線電流信號還通過第二比例元件，連接到第一比較器的另一個輸入端；第二算術運算元件的輸出端，通過斯密特觸發器連接到與門的第一輸入端；解鎖信號端連接到與門的第二輸入端；第一比較器的輸出端連接到與門的第三輸入端；與門的輸出端通過第一定時器，連接到換相判別組件的輸出端。本實用新型的有益效果是:1.本實用新型的換相失敗保護仿真裝置可真實地模擬、反映直流控制保護裝置的換相失敗保護運行狀態，為直流控制保護裝置的研究或設計提供相應的仿真結果；2.本實·用新型的換相失敗保護仿真裝置具有跨平臺仿真測試的優點，既可以在真實環境以實際元件實現，又可以在虛擬環境中以計算機軟件來實現；
圖1是用于直流控制保護系統的仿真裝置的原理框圖；圖2是本實用新型的換相失敗保護仿真裝置的電路原理圖；圖3是本實用新型的換相失敗保護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號:100-高壓直流輸電設備，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、電流電壓基準值計算裝置，220-換流器觸發角控制裝置，230-觸發脈沖產生裝置，240-換流變分接頭控制裝置，250-極功率控制裝置，260-過負荷控制裝置，270-無功功率控制裝置，300-直流系統保護單元，900-運行控制工作站。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-第一至第三算術運算元件，3031-斯密特觸發器，3041 3043-第一至第三比較器，3051-與門，3052-或門，3061 3064-第一至第四定時器，IDNC_PUB-中性線電流信號，CFP_TRIP1-第一換相失敗保護信號端，CFP_TRIP2-第二換相失敗保護信號端，PlDB-解鎖信號端，IVD_MAX-D橋電流信號端，IVY_MAX_Y橋電流信號端。
具體實施方式
為了能更好地理解本實用新型的上述技術方案，
以下結合附圖和實施例進行進一步詳細描述。圖2展示了本實用新型的換相失敗保護仿真裝置的一個實施例，連接在直流控制保護系統的直流系統保護單元300中，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統的仿真。本實用新型的換相失敗保護仿真裝置是直流控制保護系統的直流系統保護單元300的基本功能單元之一。高壓直流輸電設備的直流控制保護系統的仿真裝置如圖1所示。如圖2所示，本實用新型的換相失敗保護仿真裝置包括第一換相判別組件3010，第二換相判別組件3020，第三算術運算元件3023，第二比較器3042，第三比較器3043，或門3052和第二至第四定時器3062 3064 ；D橋電流信號端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運算元件3023的一個輸入端；第三算術運算元件3023的輸出端，分別連接到第二比較器3042和第三比較器3043的一個輸入端；第二比較器3042的輸出端,通過第二定時器3062連接到第一換相失敗保護信號端CFP_TRIP1 ;第三比較器3043的輸出端，分別通過第三定時器3063和第四定時器3064，連接到第二換相失敗保護信號端CFP_TRIP2。根據圖2和圖3所示的本實用新型的換相失敗保護仿真裝置的實施例，第一換相判別組件3010和第二換相判別組件3020是兩塊電路結構相同的換相判別組件；所述的換相判別組件的一個實施例如圖3所示，包括第一比例元件3011，第二比例元件3012，第一算術運算元件3021，第二算術運算元件3022，斯密特觸發器3031，第一比較器3041，與門3051和第一定時器3061 ;中性線電流信號IDNC_PUB連接到第二算術運算元件3022的同相輸入端，并且通過第一比例元·件3011連接到第一算術運算元件3021的一個輸入端；第一算術運算元件3021的輸出端，連接到第二算術運算元件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的一個輸入端和第二算術運算元件3022的第二反相輸入端；中性線電流信號IDNC_PUB還通過第二比例元件3012，連接到第一比較器3041的另一個輸入端；第二算術運算元件3022的輸出端，通過斯密特觸發器3031連接到與門3051的第一輸入端；解鎖信號端PlDB連接到與門3051的第二輸入端；第一比較器3041的輸出端連接到與門3051的第三輸入端；與門3051的輸出端通過第一定時器3061，連接到換相判別組件的輸出端301ο。換相失敗保護的判據:換相失敗保護通過采樣換流變電流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)。通過上述值計算出，IDifRes=0.1 IDNC,IacRes=0.65IDNC。雙橋保護判據: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,上述條件同時滿足時，如果交流系統電壓低，延時600ms跳閘。單橋保護判據: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。其中之一條件滿足時，延時2.6s跳閘。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的技術方案，而并非用作為對本實用新型的限定，任何基于本實用新型的實質精神對以上所述實施例所作的變化、變型，都將 落在本實用新型的權利要求的保護范圍內。
權利要求1.一種換相失敗保護仿真裝置，連接在直流控制保護系統的直流系統保護單元中，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統的仿真，其特征在于: 所述的換相失敗保護仿真裝置包括第一換相判別組件，第二換相判別組件，第三算術運算元件，第二比較器，第三比較器，或門和第二至第四定時器； D橋電流信號端連接到第一換相判別組件的輸入端，Y橋電流信號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運算元件的一個輸入端； 第三算術運算元件的輸出端，分別連接到第二比較器和第三比較器的一個輸入端；第二比較器的輸出端，通過第二定時器連接到第一換相失敗保護信號端；第三比較器的輸出端，分別通過第三定時器和第四定時器，連接到第二換相失敗保護信號端。
2.根據權利要求1所述的換相失敗保護仿真裝置，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 構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，第一算術運算元件，第二算術運算元件，斯密特觸發器，第一比較器，與門和第一定時器；中性線電流信號連接到第二算術運算元件的同相輸入端，并且通過第一比例元件連接到第一算術運算元件的一個輸入端；第一算術運算元件的輸出端，連接到第二算術運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輸入端和第二算術運算元件的第二反相輸入端；中性線電流信號還通過第二比例元件，連接到第一比較器的另一個輸入端；第二算術運算元件的輸出端，通過斯密特觸發器連接到與門的第一輸入端；解鎖信號端連接到與門的第二輸入端；第一比較器的輸出端連接到與門的第三輸入端；與門的輸出端通過第一定時器，連接到換相判別組件的輸出端。
專利摘要一種換相失敗保護仿真裝置，屬于電氣測量領域，尤其涉及一種用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統仿真研究的換相失敗保護仿真測試裝置，D橋電流信號端連接到第一換相判別組件的輸入端，Y橋電流信號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運算元件；第三算術運算元件的輸出端，分別連接到第二比較器和第三比較器；第二比較器通過第二定時器連接到第一換相失敗保護信號端；第三比較器分別通過第三定時器和第四定時器，連接到第二換相失敗保護信號端。該裝置可真實地模擬、反映直流控制保護裝置的運行狀態，為直流控制保護裝置的研究或設計提供相應的仿真結果。
文檔編號G05B17/02GK203133506SQ20132015504
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月29日 優先權日2013年3月29日
發明者崔勇, 郭強 申請人:國家電網公司, 上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司