一种±800kV直流系统低压限制保护逻辑电路的制作方法
【专利摘要】一种±800kV直流系统低压限制保护逻辑电路，包括：乘积门(U1)、减法门(U2)、异或门(U3)、异或门(U4)、负逻辑门(U5)、判断逻辑(U6)、判断逻辑(U7)、乘积门(U8)、电压判断(U9)、与门(U10)、与门(U11)、非门(U12)、或门(U13)、取值判断逻辑(U14)、判断逻辑(U15)、线性插值(U16)、取最小逻辑(U17)、判断逻辑(U18)组成。本实用新型可以构成新的保护和控制判据，解决直流系统中继电保护和自动控制系统存在的问题，从而大大降低了系统的成本，便于推广使用。
【专利说明】—种±800kV直流系统低压限制保护逻辑电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电学领域，尤其涉及在±800kV直流输电系统中，一种用于低压限制保护控制的逻辑电路。
【背景技术】
[0002]高压直流输电近年发展很快，是我国重要的区域联网方式。现代直流输电控制系统一般设有6个层次:系统控制、双极控制、极控制、换流器控制、单独控制和换流阀控制。其中极控制和换流器控制通常合并为一个极，作为控制直流输电一个极的控制层次，是换流站控制系统的核心子系统。
[0003]在直流输电的极控级中，整流侧通常配有带a min。限制的定电流控制器；逆变侧通常配有定电压控制器，定电流控制器和定Y角控制器，另外还配备有电流偏差控制器。在定电流控制器中，电流整定值通常来自于依电压限电流指令值环节的输出再加上电流调制控制器的输出，低压限制保护控制简称为VDCL。
[0004]在系统受到大扰动时，直流电压或换流母线电电流指令值以降低直流功率，这样可以减小故障期间换流站对交流系统的无功需求，帮助恢复交流电压，降低换相失败的概率。
[0005]如图1和图2所示，当发现直流电压低于某一定值时，自动降低直流电流调节器的整定值，待直流电压恢复后，又自动恢复整定值的功能，如图2中CD与EF段，最初作为换流阀换相失败的一种保护措施，后应有于现代高压直流工程，特别是联系于弱交流系统的直流工程中，用于改善故障后直流系统的电压恢复特性。交流电压起动的VDCL特性在交流电压跌落时可以限制无功的消耗，长距离直流输电工程大多采用按直流电压起动的VDCL。为此，对于VDCL的保护控制逻辑策略显得尤为重要。
【发明内容】
[0006]为使直流输电系统更加稳定运行，本实用新型提供了一种±800kV直流系统低压限制保护逻辑电路，采用的技术方案如下:包括乘积门U1、减法门U2、异或门U3、异或门U4、负逻辑门U5、判断逻辑U6、判断逻辑U7、乘积门U8、电压判断U9、与门UlO、与门Ul 1、非门U12、或门U13、取值判断逻辑U14、判断逻辑U15、线性插值U16、取最小逻辑U17、判断逻辑U18 ；
[0007]其中，Ul的输入端为0.0625和中性母线电压UdN的标幺值，Ul的输出端连接U2的输入端；U2的另一输入端为直流线路电压UdH的标么值，U2的输出端连接U5的输入端和U7的输入端X1，U5的输出端连接U7的输入端X2 ；U3的输入端为潮流传输方向对侧至本侧和本侧，U3输出端连接U6的输入端Xl ；U4的输入端为本侧和对侧，U4的输出端连接U6的输入端X2 ；U6的另一输入端I为空载加压试验OLT功能激活，U6的输出端Y连接U7的输入端I，U7的输出端Y连接U8的输入端；U9的输入端为直流线路电压Uda, U9的输出端连接UlO的输入端，UlO输出端连接U14的输入端S ；U11的输入端为高端阀组触发脉冲使能和低端阀组触发脉冲使能，Ull的输出端连接UlO的输入端和U12的输入端；U12的输出端连接U13的输入端，U13另外4个输入端分别为高端阀组旁路、低端阀组旁路、高端阀组紧急停运、低端阀组紧急停运，U13的输出端连接U14的输入端R ；U14的输出端连接U15的输入端I，U15的另外2个输入端Xl接信号2、X2接信号1，U15的输出端Y接U8的输入端；U8的输出端连接U16的输入端X，U16的其余输入端Al为-2.0,BI为0.1、A2为0.0、B2为
0.1、A3 为 0.45、B3 为 0.1、A4 为 0.65、B4 为 1.0、A5 为 0.95、B5 为 2.0、A6 为 2.0、B6 为2.0，U16的输出端Y连接U17的输入端和U18的输入端X2，U17的另一输入端接参考VDCL电流，即Iref to VDCL ；U17的输出端VDCL电流参考值Ivdcl连接U18的输入端XI，最终U18判断输出VDCL功能启动。
[0008]本实用新型各模块功能如下:
[0009]乘积门U1、乘积门U8的作用两输入量取乘积计算。
[0010]减法门U2的作用两输入量取减法计算。
[0011]异或门U3、异或门U4的作用为实现逻辑异或的逻辑门。
[0012]负逻辑门U5的作用为实现逻辑负的逻辑门。
[0013]电压判断U9的作用为当直流线路电压Uda输入大于O时，U9输出。
[0014]与门U10、与门Ull的作用为实现逻辑与的逻辑门。
[0015]非门U12的作用为实现逻辑非的逻辑门。
[0016]或门U13的作用为实现逻辑或的逻辑门。
[0017]判断逻辑U6、U7、U15的作用相同，输入输出关系如图4所示，当输入端I为O时，输出端Y为Xl ;当输入端I为I时，输出端Y为X2。
[0018]取值判断逻辑U14输入输出关系如图5所示，当输入端S为0、R为O时，输出端Q、QN保持现状，不发生变化；当输入端S为0、R为I时，输出端Q为0、QN为I ;当输入端S为
1.R为O时，输出端Q为1、QN为O;当输入端S为1、R为I时，输出端Q为O、QN为O。
[0019]线性插值U16有六个点，Ax、Bx分别表示横、纵坐标值，分别是Al为-2.0、BI为0.1、Α2 为 0.0、Β2 为 0.1、A3 为 0.45、Β3 为 0.1、Α4 为 0.65、Β4 为 1.0、Α5 为 0.95、Β5 为
2.0、Α6为2.0、Β6为2.0，其输入输出关系如图6所示，电压为横轴Αχ，电流为纵轴Βχ，在VDCL模式下电压(横轴)与电流特性(纵轴)呈线性关系。
[0020]取最小逻辑U17的作用为两输入量取最小输出。
[0021]判断逻辑U18的作用为当输入量Xl等于Χ2时，U18启动VDCL功能。
[0022]本实用新型同现有技术相比，具有以下优点和有益效果:本实用新型在一个系统内完成中的全部保护和控制功能，利用各个元件之间逻辑的配合和协调，可快速消除扰动带来的影响、保证交直流电网运行的安全性和稳定性，当直流电压低于某一定值时，通过自动降低直流电流调节器的整定值，待直流电压恢复后，又自动恢复整定值，可以防止发生大规模连锁跳闸和系统崩溃等恶性事故。同时本实用新型可以构成新的性能优越的保护和控制判据，解决直流系统中的继电保护和自动控制系统存在的问题，从而大大降低了系统的成本，便于推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是正常直流系统的低压限流控制模式图；
[0024]图2是正常直流系统的低压限流控制数学几何图；
[0025]图3是本实用新型的结构原理图；
[0026]图4是本实用新型所述判断逻辑U6、U7、U15输入输出关系图；
[0027]图5是本实用新型所述取值判断逻辑U14输入输出关系图；
[0028]图6是本实用新型所述线性插值U16的输入输出关系图。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0030]如图3所示，一种±800kV直流系统低压限制保护逻辑电路，包括:乘积门U1、减法门U2、异或门U3、异或门U4、负逻辑门U5、判断逻辑U6、判断逻辑U7、乘积门U8、电压判断U9、与门U10、与门U11、非门U12、或门U13、取值判断逻辑U14、判断逻辑U15、线性插值U16、取最小逻辑U17、判断逻辑U18 ；
[0031]其中，Ul的输入端为0.0625和中性母线电压UdN的标幺值，Ul的输出端连接U2的输入端；U2的另一输入端为直流线路电压UdH的标么值，U2的输出端连接U5的输入端和U7的输入端X1，U5的输出端连接U7的输入端X2 ；U3的输入端为潮流传输方向对侧至本侧和本侧，U3输出端连接U6的输入端Xl ；U4的输入端为本侧和对侧，U4的输出端连接U6的输入端X2 ；U6的另一输入端I为空载加压试验OLT功能激活，U6的输出端Y连接U7的输入端I，U7的输出端Y连接U8的输入端；U9的输入端为直流线路电压Uda, U9的输出端连接UlO的输入端，UlO输出端连接U14的输入端S ；U11的输入端为高端阀组触发脉冲使能和低端阀组触发脉冲使能，Ull的输出端连接UlO的输入端和U12的输入端；U12的输出端连接U13的输入端，U13另外4个输入端分别为高端阀组旁路、低端阀组旁路、高端阀组紧急停运、低端阀组紧急停运，U13的输出端连接U14的输入端R ；U14的输出端连接U15的输入端I，U15的另外2个输入端Xl接信号2、X2接逻辑信号1，U15的输出端Y接U8的输入端;U8的输出端连接U16的输入端X，U16的其余输入端Al为-2.0、BI为0.1、A2为0.0、B2 为 0.1、A3 为 0.45、B3 为 0.1、A4 为 0.65、B4 为 1.0、A5 为 0.95、B5 为 2.0、A6 为 2.0、B6为2.0，U16的输出端Y连接U17的输入端和U18的输入端X2，U17的另一输入端接参考VDCL电流，即Iref to VDCL ；U17的输出端VDCL电流参考值IVDa连接U18的输入端XI，最终U18判断输出VDCL功能启动。
[0032]本实用新型各模块功能如下:
[0033]乘积门U1、乘积门U8的作用两输入量取乘积计算。
[0034]减法门U2的作用两输入量取减法计算。
[0035]异或门U3、异或门U4的作用为实现逻辑异或的逻辑门。
[0036]负逻辑门U5的作用为实现逻辑负的逻辑门。
[0037]电压判断U9的作用为当直流线路电压Uda输入大于O时，U9输出。
[0038]与门U10、与门Ull的作用为实现逻辑与的逻辑门。
[0039]非门U12的作用为实现逻辑非的逻辑门。
[0040]或门U13的作用为实现逻辑或的逻辑门。
[0041]判断逻辑U6、U7、U15的作用相同，输入输出关系如图4所示，当输入端I为O时，输出端Y为Xl ;当输入端I为I时，输出端Y为X2。
[0042]取值判断逻辑U14输入输出关系如图5所示，当输入端S为0、R为O时，输出端Q、QN保持现状，不发生变化；当输入端S为0、R为I时，输出端Q为0、QN为I ;当输入端S为
1、R为O时，输出端Q为1、QN为O;当输入端S为1、R为I时，输出端Q为O、QN为O。
[0043]线性插值U16有六个点，Ax、Bx分别表示横、纵坐标值，分别是Al为-2.0、BI为0.1、Α2 为 0.0、Β2 为 0.1、A3 为 0.45、Β3 为 0.1、Α4 为 0.65、Β4 为 1.0、Α5 为 0.95、Β5 为
2.0、Α6为2.0、Β6为2.0，其输入输出关系如图6所示，电压为横轴Αχ，电流为纵轴Βχ，在VDCL模式下电压(横轴)与电流特性(纵轴)呈线性关系。
[0044]取最小逻辑U17的作用为两输入量取最小输出。
[0045]判断逻辑U18的作用为当输入量Xl等于Χ2时，U18启动VDCL功能。
[0046]通过以下实施例1和实施例2，对本实用新型的工作原理加以说明:
[0047]实施例1:
[0048]在±800kV直流输电系统中，线路电压Uda和中性母线电压U μ均为标幺值，U ^的基准值为800kV，UdN的基准值为50kV，所以+ 50 + 800 = 0.0625，乘积门Ul输入量为0.0625和中性母线电压UdN的标么值，输出值为0.0625U-。正常运行时，潮流传输方向为从本侧到对侧，由于运行时阀组在解锁状态，所以“空载加压实验OLT功能激活”信号为O，根据图4所示，判断逻辑U7的输出Y = 1，判断逻辑U6的输出Y = -(Uda-0.0625UdN)。
[0049]运行时，接入Ull的高端阀组触发脉冲和低端阀组触发脉冲均在使能状态，接入U13的高端阀组旁路、低端阀组旁路、高端阀组紧急停运、低端阀组紧急停运均没有触发，根据图5所示，U14的S= 1,R = O, Q = 1，所以U15的输出端Y = 1，线性插值U16的输入端X = -(Uda-0.0625UdN) X I = -(UdH-0.0625UdN)。
[0050]若发生电气故障后，执行闭锁命令后，直流线路电压降低到_400kV，中性母线电压接近 OkV，故-(Uda-UJ = -(-400/800-0) = 0.5，如图 6 所示，位于(0.45,0.1)和(0.65,1)区间段，直线方程为:Y = 4.5χ-1.925 = 4.5X0.5-1.925 = 0.325，即 U16 输出为 0.325。取最小逻辑U17对IMf to VDCL值和U16输出端Y进行比较，U16输出端Y小于IMf toVDCL(该值在 0.89 与 1.0 之间)，所以 U17 的输出端值为 Ivdcl= 4.5X0.5-1.925 = 0.325。此时，判断逻辑U18输入端Xl和X2的值相同，达到判据条件，U18输出VDCL功能启动，即导致VDCL功能动作。
[0051]实施例2:
[0052]当高端阀组无控制系统运行时，高端阀组紧急停运功能启动。在高压、特高压直流系统控制原则中，紧急停运功能具有最高控制权，可直接闭锁换流阀触发脉冲，使得U15的输出为2，此时U16的输入端X = -(Uda-0.0625UJ X 2，VDCL功能退出，产生的电流参考值恢复到1.0pu，系统重新控制了直流电流，转入电压控制模式，电网系统功率可迅速恢复。
【权利要求】
1.一种±800kV直流系统低压限制保护逻辑电路，其特征在于，包括:乘积门U1、减法门U2、异或门U3、异或门U4、负逻辑门U5、判断逻辑U6、判断逻辑U7、乘积门U8、电压判断U9、与门U10、与门U11、非门U12、或门U13、取值判断逻辑U14、判断逻辑U15、线性插值U16、取最小逻辑U17、判断逻辑U18 ； 其中，Ul的输入端为0.0625和中性母线电压UdN的标么值，Ul的输出端连接U2的输入端；U2的另一输入端为直流线路电压Uda的标么值，U2的输出端连接U5的输入端和U7的输入端XI，U5的输出端连接U7的输入端X2 ；U3的输入端为潮流传输方向对侧至本侧和本侧，U3输出端连接U6的输入端Xl ；U4的输入端为本侧和对侧，U4的输出端连接U6的输入端X2 ；U6的另一输入端I为空载加压试验OLT功能激活，U6的输出端Y连接U7的输入端I，U7的输出端Y连接U8的输入端；U9的输入端为直流线路电压UdH，U9的输出端连接UlO的输入端，UlO输出端连接U14的输入端S ；U11的输入端为高端阀组触发脉冲使能和低端阀组触发脉冲使能，Ull的输出端连接UlO的输入端和U12的输入端；U12的输出端连接U13的输入端，U13另外4个输入端分别为高端阀组旁路、低端阀组旁路、高端阀组紧急停运、低端阀组紧急停运，U13的输出端连接U14的输入端R ；U14的输出端连接U15的输入端I，U15的另外2个输入端Xl接信号2、X2接信号1，U15的输出端Y接U8的输入端；U8的输出端连接U16的输入端X，U16的其余输入端Al为-2.0、BI为0.1、A2为0.0、B2为.0.1、A3 为 0.45、B3 为 0.1、A4 为 0.65、B4 为 1.0、A5 为 0.95、B5 为 2.0、A6 为 2.0、B6 为.2.0，U16的输出端Y连接U17的输入端和U18的输入端X2，U17的另一输入端接参考VDCL电流，即Iref I to IVDCL ；U17的输出端VDCL电流参考值I■连接U18的输入端XI，最终U18判断输出VDCL功能启动。
【文档编号】H02J1/14GK204205592SQ201420696650
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】沈鑫, 马红升, 闫永梅, 丁心志 申请人:云南电网公司电力科学研究院