避免熄弧角测量异常电路和避免直流输电换相失败电路的制作方法

本发明涉及高压直流输电工程控制保护领域，尤其涉及一种避免熄弧角测量异常的电路和避免直流输电换相失败的电路。

背景技术：

目前国内运行着众多高压直流输电工程，绝大部分是基于晶闸管半控器件的高压直流输电工程，系统结构如图1所示。通常由换流站、直流线路组成；换流站通常分整流站、逆变站；每个换流站由交流电网输入、换流变压器、换流器等组成；换流器由多个换流阀组成，最典型的是12脉波换流器；交流电网配有交流电网电压测点，可测量交流电网电压。高压直流输电通过控制换流变压器分接头和换流阀的触发脉冲，从而控制直流侧电压；分别控制整流站和逆变站的直流侧电压差，可以调节直流电流；从而达到输电的目的。

熄弧角(Extinction angle)为高压直流输电工程中逆变站的一个关键参数，熄弧角的大小并不能像电压值、电流值等一样用仪器直接测出来，而是需要一套测量系统先测量出晶闸管的电压过零点和电流过零点，然后在通过计算才能得出。控制系统通过控制调节熄弧角的大小来实现对直流的各种控制和保护。但若由于测量系统发生故障等得到了异常的熄弧角测量值，控制系统收到该异常的熄弧角测量值，则可能会引起直流输电系统波动或换相失败等故障，这不仅影响电能的正常输送，而且给整个直流输电系统的稳定性和可靠性带来非常不利的影响。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种避免熄弧角测量异常的电路和避免直流输电换相失败的电路，用以避免由于熄弧角异常引起的直流输电系统波动或换相失败等故障，从而提高直流输电系统的稳定性和可靠性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种避免熄弧角测量异常的电路，所述电路包括：

比较模块，所述比较模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述比较模块的第一输入端用于输入预设的第一熄弧角值，所述比较模块的第二输入端用于输入熄弧角测量值；所述比较模块用于当其第一输入端的输入值小于或等于其第二输入端的输入值时，由其输出端输出第一控制信号，当其第一输入端的输入值大于其第二输入端的输入值时，由其输出端输出第二控制信号；

控制输出模块，所述控制输出模块包括控制端、第一输入端、第二输入端和输出端，所述控制输出模块的控制端与所述比较模块的输出端连接，所述控制输出模块的第一输入端用于输入第二熄弧角值，所述第二熄弧角值大于或等于所述第一熄弧角值，所述控制输出模块的第二输入端与所述比较模块的第二输入端连接；所述控制输出模块用于当其控制端输入第一控制信号时，由其输出端输出熄弧角测量值，当其控制端输入第二控制信号时，由其输出端输出第二熄弧角值。

可选的，所述电路还包括：修正模块，所述修正模块包括输入端和输出端，所述修正模块的输入端连接所述比较模块的输出端，所述修正模块的输出端连接所述控制输出模块的控制端；所述修正模块用于当其输入端输入第一控制信号时，由其输出端输出第一控制信号，当其输入端输入第二控制信号时，在预设时间段内，由其输出端输出第二控制信号，超出预设时间段，由其输出端输出第一控制信号。

可选的，所述第二熄弧角值是预设值。

可选的，所述控制输出模块的第一输入端与所述控制输出模块的输出端相连。

可选的，所述第一熄弧角值大于或等于7°，且小于或等于10°。

可选的，所述控制输出模块包括：2选1选择器。

可选的，所述第一控制信号为逻辑0，所述第二控制信号为逻辑1。

可选的，所述修正模块包括：延时器、非门电路和与门电路，所述延时器的输入端分别与所述比较模块的输出端和所述与门电路的一输入端连接，所述与门电路的另一输入端连接所述非门电路的输出端，所述延时器的输出端连接所述非门电路的输入端。

可选的，所述延时器的延时时间为t，其中，0＜t≤100ms。

第二方面，本发明实施例提供了一种避免直流输电换相失败的电路，所述电路包括：第一方面所述的避免熄弧角测量异常的电路。

本发明实施例提供了一种避免熄弧角测量异常的电路和避免直流输电换相失败的电路，包括：比较模块，比较模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，比较模块的第一输入端用于输入预设的第一熄弧角值，比较模块的第二输入端用于输入熄弧角测量值；比较模块用于当其第一输入端的输入值小于或等于其第二输入端的输入值时，由其输出端输出第一控制信号，当其第一输入端的输入值大于其第二输入端的输入值时，由其输出端输出第二控制信号；控制输出模块，控制输出模块包括控制端、第一输入端、第二输入端和输出端，控制输出模块的控制端与比较模块的输出端连接，控制输出模块的第一输入端用于输入第二熄弧角值，第二熄弧角值大于或等于第一熄弧角值，控制输出模块的第二输入端与比较模块的第二输入端连接；控制输出模块用于当其控制端输入第一控制信号时，由其输出端输出熄弧角测量值，当其控制端输入第二控制信号时，由其输出端输出第二熄弧角值。即通过比较模块和控制输出模块，使当熄弧角测量异常时，仍可输出正常的熄弧角值，从而避免了由于熄弧角异常引起的直流输电系统波动或换相失败等故障，提高了直流输电系统的稳定性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的直流输电系统示意图；

图2为本发明实施例提供的一种逆变站换流阀某桥臂实测电压示意图；

图3为本发明实施例提供的避免熄弧角测量异常的电路原理框图之一；

图4为本发明实施例提供的避免熄弧角测量异常的电路原理框图之二；

图5为本发明实施例提供的一种避免熄弧角测量异常的电路图；

图6(a)为本发明实施例提供的一种熄弧角测量异常时间小于延时时间18ms时的熄弧角测量值Gama1的波形图；

图6(b)为本发明实施例提供的一种熄弧角测量异常时间小于延时时间18ms时的熄弧角输出值Gama2的波形图；

图7(a)为本发明实施例提供的一种熄弧角测量异常时间大于延时时间18ms时的熄弧角测量值Gama1的波形图；

图7(b)为本发明实施例提供的一种熄弧角测量异常时间大于延时时间18ms时的熄弧角输出值Gama2的波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明实施例中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例一

直流工程中逆变站的熄弧角实际值一般取上一个周期中多个换流阀阀中最小的熄弧角值，其中每个阀的熄弧角值根据阀臂的电流过零信号和电压过零信号的时间间隔来测量，该时间间隔对应的电角度即为熄弧角。具体的，由于晶闸管是单向导通的，电流过零信号可根据晶闸管关断之后其两端产生的负电压来产生，也就是说，电压从大于零到小于零的过程中电压为零的时刻则晶闸管不导通没有电流，即为电流过零信号。又由于晶闸管自身特性，其电流过零后需要一定时间才能恢复正向电压阻断能力，即得到电压过零信号。示例的，图2为逆变站某一阀臂上两端的电压波形，左起第一个点的端电压开始小于零，即为电流过零信号时刻，第二个点电压由负变正的点即为电压过零信号时刻，两点之间的时间间隔t₀即为熄弧角γ对应时间。熄弧角γ计算公式为：γ＝360·t₀f，其中，f为交流电网电压频率，t₀对应的电角度γ即为晶闸管要保证正常换相所需要的最小熄弧角值。

实际工程中，若出现电压过零信号或电流过零信号测量异常则会给控制系统提供错误的熄弧角测量值，引起系统的控制紊乱。例如，某工程中出现了电流过零信号测量延迟的情况，导致电流过零信号与电压过零信号几乎同时出现，两信号之间时间间隔近似为零，熄弧角测量值被错误的判断为零，那么逆变站控制系统立即进入熄弧角控制模式，即熄弧角被迅速拉大，直流电压随即降低，直流电流立即上升，逆变站交流电压随之跌落。若熄弧角测量异常持续的时间较长，则会持续导致直流功率波动并发生换相失败，严重影响交直流稳定运行，必要时需对直流进行紧急停运。

本发明实施例提供了一种避免熄弧角测量异常的电路，如图3所示，该电路包括：比较模块11和控制输出模块12。具体的：

比较模块11包括第一输入端、第二输入端和输出端。比较模块11的第一输入端用于输入预设的第一熄弧角值，第一熄弧角值是保证直流输电工程正常换相所需要的最小熄弧角值或比最小熄弧角值稍小一些的值，一般直流工程最小熄弧角值为8°～10°，则优选的，第一熄弧角值大于或等于7°，且小于或等于10°，具体的第一熄弧角值可根据实际情况如系统和设备条件等的不同而设定。比较模块的第二输入端用于输入熄弧角测量值，熄弧角测量值是实际测得的熄弧角值。比较模块11用于当其第一输入端的输入值小于或等于其第二输入端的输入值时，也即当第一熄弧角值小于或等于熄弧角测量值时，即此时熄弧角测量值是正常的，由其输出端输出第一控制信号，当其第一输入端的输入值大于其第二输入端的输入值时，也即当第一熄弧角值大于熄弧角测量值时，即此时熄弧角测量值是异常的，由其输出端输出第二控制信号。

控制输出模块12包括控制端、第一输入端、第二输入端和输出端，控制输出模块12的控制端与比较模块11的输出端连接，控制输出模块12的第一输入端用于输入第二熄弧角值，第二熄弧角值大于或等于第一熄弧角值，可选的第二熄弧角值是预设值。优选的，控制输出模块12的第一输入端与控制输出模块12的输出端相连，也即控制输出模块12的第一输入端用于输入控制输出模块12上一次输出的值。控制输出模块12的第二输入端与比较模块11的第二输入端连接，也即控制输出模块12的第二输入端用于输入熄弧角测量值。控制输出模块12用于当其控制端输入第一控制信号时，即熄弧角测量值是正常的时，由其输出端输出熄弧角测量值，当其控制端输入第二控制信号时，即熄弧角测量值是异常的时，由其输出端输出第二熄弧角值。

示例的，若第一熄弧角值为8°，则当熄弧角测量值大于或等于8°时，此时熄弧角测量值是正常的，由比较模块11的输出端输出第一控制信号，即控制输出模块12的控制端输入了第一控制信号，由控制输出模块12的输出端输出熄弧角测量值；当熄弧角测量值小于8°时，此时熄弧角测量值是异常的，会导致直流输电工程换相失败，由比较模块11的输出端输出第二控制信号，即控制输出模块12的控制端输入了第二控制信号，由控制输出模块12的输出端输出第二熄弧角值。

可选的，参考图4所示，该电路还包括：修正模块13。具体的，修正模块13包括输入端和输出端，修正模块13的输入端连接比较模块11的输出端，修正模块13的输出端连接控制输出模块12的控制端；修正模块13用于当其输入端输入第一控制信号时，由其输出端输出第一控制信号，当其输入端输入第二控制信号时，在预设时间段内，由其输出端输出第二控制信号，超出预设时间段，由其输出端输出第一控制信号。预设时间段要根据实际系统和设备条件的不同而设定。实际上修正模块13是限制控制输出模块12的输入端输入第二控制信号的时间段，也即修正熄弧角测量异常的时间段，不因熄弧角异常引起换相失败的时间段，当熄弧角测量异常超过该时间段时，认为该熄弧角测量异常可能不是因为偶然的测量错误引起的，而是由于换流阀等设备真的故障了引起的熄弧角测量异常，这时可以提醒工人应该检查并维修故障设备。

参考图5所示，可选的，比较模块11可以是一个比较器，也可以是一个其他器件或多个其他器件组成的具备上述比较功能的器件。控制输出模块12包括：2选1选择器。可选的，控制输出模块12也可以是4选1选择器，但是只用其中的两个输入端，也可以是其他的器件或多个其他器件组成的具备上述功能的器件，在此，不再赘述。可选的，第一控制信号为逻辑0，第二控制信号为逻辑1。可选的，修正模块13包括：延时器131、非门电路132和与门电路133，延时器131的输入端分别与比较模块11的输出端和与门电路133的一输入端连接，与门电路133的另一输入端连接非门电路132的输出端，延时器131的输出端连接非门电路132的输入端。可选的，延时器的延时时间为t，其中，0＜t≤100ms，具体的延时时间t可根据实际情况如系统和设备条件等的不同而设定。

结合图5说明，该电路的工作原理：当熄弧角测量值大于或等于第一熄弧角值时，熄弧角测量值正常，比较器输出逻辑0，则与门电路的一输入端输入逻辑0，经与门电路之后仍输出逻辑0，2选1选择器的控制端输入逻辑0，2选1选择器的输出端输出正常的熄弧角测量值。当熄弧角测量值小于第一熄弧角值时，熄弧角测量值异常，比较器输出逻辑1，则与门电路的一输入端输入逻辑1，延时模块延时时间t，也就是在时间t内，即小于或等于时间t时，该延时模块输出逻辑0，再经非门电路后输出逻辑1，该逻辑1输入与门电路的另一输入端，则与门电路输出逻辑1，2选1选择器的控制端输入逻辑1，2选1选择器的输出端输出异常前的正常输出值不变；超过延时时间t后，即大于时间t时，该延时模块输出逻辑1，再经非门电路后输出逻辑0，该逻辑0输入与门电路的另一输入端，则与门电路输出逻辑0，2选1选择器的控制端输入逻辑0，2选1选择器的输出端输出异常的熄弧角测量值。

示例的，第一熄弧角值为8°，t＝18ms。在熄弧角测量值Gama1突然异常而小于8°时，若异常熄弧角持续的时间小于或等于延时时间18ms，则输出的熄弧角值保持异常前的正常输出值不变，如图6所示，为熄弧角异常时间为17ms时的熄弧角测量值Gama1和输出值Gama2的波形，可见经该电路处理后的输出值Gama2没有发生波动；若异常熄弧角持续的时间大于18ms，则在18ms内，保持输出异常前的正常输出值不变，超过18ms的时间段内，输出异常的熄弧角测量值，如图7所示，为熄弧角异常时间为19ms时的熄弧角测量值Gama1和经该电路处理后的输出值Gama2的波形，可见在18ms结束后，输出的熄弧角值仍然有1ms的异常，经该电路处理后的输出值Gama2在延时时间18ms结束后，即实时输出还剩下的1ms异常的熄弧角测量值Gama1；若熄弧角测量值大于或等于8°时，则实时输出正常的熄弧角测量值。

本发明实施例提供了一种避免熄弧角测量异常的电路，通过比较模块和控制输出模块，使当熄弧角测量异常时，仍可输出正常的熄弧角值，从而避免了由于熄弧角异常引起的直流输电系统波动或换相失败等故障，提高了直流输电系统的稳定性和可靠性。

实施例二

本发明实施例提供了一种避免直流输电换相失败的电路，该电路包括：实施例一所述的避免熄弧角测量异常的电路。具体描述参照实施例一，在此不再赘述。

需要注意的是以上各个模块可以为一个器件，也可以是多个器件串联或并联的组合实现，也可以是用软件实现，在此不再限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。