高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法
【专利摘要】本发明公开一种高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法，包括如下步骤：1）建立同塔四极直流线路的RTDS模型；2）设置同塔双回直流线路的故障，并检测直流线路的保护功能。本发明通过RTDS连接实际控制保护平台建立闭环测试系统，运行同塔双回直流输电系统模型，触发直流线路保护相关的各种故障，进行直流线路保护测试。采用本发明的技术方案，可以对实际高压直流输电系统的同塔双回直流线路进行精确建模，对同塔双回直流线路的保护进行全面的测试。
【专利说明】高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及直流输电线路仿真建模及其保护测试领域，具体涉及一种高压直流输电系统同塔双回直流线路建模及其保护测试的创新方法，属于高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法的创新技术。
【背景技术】
[0002]为节省输电走廊，超高压、远距离输电的同塔双回直流输电工程进入工程应用阶段，而以往常规直流工程中双极线路模型无法适应新工程直流线路建模及其测试要求。为实现应用RTDS实时数字仿真器对此类工程的直流控制保护进行闭环测试，需要对同塔双回直流线路进行创新建模，另外还要结合同塔双回直流线路特点创新性设置故障，对直流线路保护进行创新测试。
【发明内容】
[0003]本发明针对实际工程仿真测试需要，提供一种适用于同塔双回直流输电工程的高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法，本发明确保测试的科学性、有效性，满足工程应用的需要。本发明可以对实际高压直流输电系统的同塔双回直流线路进行精确建模，对同塔双回直流线路的保护进行全面的测试。
[0004]本发明的技术方案是:本发明的高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法，包括如下步骤:
O建立同塔四极直流线路的RTDS模型；
2)设置同塔双回直流线路的故障，并检测直流线路的保护功能。
[0005]上述步骤I)中，建立同塔四极直流线路的RTDS模型的方法是:根据实际同塔双回直流输电工程的线路结构、长度的参数搭建实时仿真用模型。
[0006]上述步骤2)中，设置同塔双回直流线路的故障，并检测直流线路的保护功能的方法是:根据直流保护算法和逻辑，在不同点设置各种故障，并全面检测直流线路保护功能。
上述步骤I)中，同塔四极直流线路的RTDS模型的四极直流线路按同回同侧极性交叉分布，且根据实际同塔双回直流线路设置物理参数，该模型接入换流站RTDS模型形成完整的同塔双回直流输电仿真模型后，与实际控制保护系统形成闭环测试系统，仿真各种直流故障，尤其是直流线路相关的各种故障。
[0007]上述根据实际同塔双回直流线路物理参数设置的物理参数包括有每极线路的长度、分裂数，每根导线直径、单位电阻，距离水平地面距离、距离塔中线距离、弧垂距离，架空接地线的单位电阻、距离水平地面距离、距离塔中线距离和弧锤距离。
[0008]6、根据权利要求1所述的高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法，上述步骤2)中，设置同塔双回直流线路的故障，并检测直流线路的保护功能，设置的故障包括有模拟雷击特性故障、接地故障和多线路复故障；并全面测试同塔双回直流线路的各种保护功能。[0009]本发明针对实际工程仿真测试需要，提供一种适用于同塔双回直流输电工程的高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法，本发明通过RTDS连接实际控制保护平台建立闭环测试系统，运行同塔双回直流输电系统模型(包括同塔双回直流线路模型、换流器及换流变组合模型、交直流滤波器模型等)，触发直流线路保护相关的各种故障，进行直流线路保护测试。本发明确保测试的科学性、有效性，满足工程应用的需要。本发明是一种可以对实际高压直流输电系统的同塔双回直流线路进行精确建模，对同塔双回直流线路的保护进行全面测试的高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为同塔双回直流线路模型建模与故障设置流程图；
图2为同塔双回直流线路保护测试流程图。
【具体实施方式】
[0011]为实现同塔双回直流输电工程实时仿真测试，需要建立相应的直流RTDS模型并编制试验方案。下面对本发明实施技术方案的主要实现原理、【具体实施方式】及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。
[0012]本发明的高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法，包括如下步骤: O建立同塔四极直流线路的RTDS模型；
2)设置同塔双回直流线路的故障，并检测直流线路的保护功能。
[0013]上述步骤I)中，建立同塔四极直流线路的RTDS模型的方法是四极线路分段建模，具体方法是:
(I)收集同塔四极直流线路参数，其中参数包括电压等级、长度、极性分布、导线分裂数、每公里单根导线电阻、单根导线直径及同极分裂导线间距离、各极导线水平距离和垂直距离、导线最大弧垂距离。
[0014](2)收集直流线路架空接地线参数，其中参数包括每公里电阻、水平距离和垂直距离、最大弧垂距离等。
[0015](3)运用基于行波理论的相域频变模型，将线路全长分成若干段(例如两段)。
[0016](4)根据每极线路物理参数、物理结构和数目等分别完成4个极直流线路参数设置。
[0017](5)编译线路模型。
[0018](6)将编译成功的分段同塔四极直流线路模型，按照统一命名原则接入相应RTDS某RACK内直流模型。
[0019]上述步骤2)中，同塔双回直流线路故障设置的方法是:
(7)在每极直流线路整流站出线端分别设置金属接地故障和经过渡电阻接地故障，过渡电阻可调，范围为20 Ω至300 Ω，另外叠加瞬时电压源或电流源，电压幅值范围300kV至600kV,电流幅值范围1000A至1800A，持续时间0.3ms至0.5ms。
[0020](8)在每极直流线路逆变站出线端分别设置金属接地故障和经过渡电阻接地故障，过渡电阻可调，范围为20 Ω至300 Ω，另外叠加瞬时电压源或电流源，持续时间0.3ms至0.5msο电压幅值范围300kV至600kV,电流幅值范围1000A至1800A,持续时间0.3ms至0.5ms ο
[0021](9)在每极直流线路中点分别设置金属接地故障和经过渡电阻接地故障，过渡电阻可调，范围为20 Ω至300 Ω，另外叠加瞬时电压源或电流源，持续时间0.3ms至0.5ms。电压幅值范围300kV至600kV，电流幅值范围1000A至1800A，持续时间0.3ms至0.5ms。
[0022]( 10)在直流线路整流站出线端分别设置任意两极金属性短路故障、任意两极经过渡电阻短路故障，过渡电阻可调，范围为20Ω至300Ω。
[0023](11)在直流线路逆变站出线端分别设置任意两极金属性短路故障、任意两极经过渡电阻短路故障，过渡电阻可调，范围为20Ω至300Ω。
[0024]( 12)在直流线路中点分别设置任意两极金属性短路故障、任意两极经过渡电阻短路故障，过渡电阻可调，范围为20 Ω至300Ω。
[0025](13)在整流站各极换流器高压侧出口和平波电抗器之间分别设置直流线路区外金属性接地故障。
[0026](14)在逆变站各极换流器高压侧出口和平波电抗器之间分别设置直流线路区外金属性接地故障。
[0027]上述步骤2)中，检测直流线路的保护功能，具体的测试方法是:
(I)确认所有直流保护尤其是直流线路保护均已投入，相关定值正确设置。
[0028](2)根据系统等值参数，将RTDS模型中交流等值电源按等值大方式设置。
[0029](3)将直流操作至单极大地回线方式且直流功率为最小值，通常为0.1p.u.。
[0030](4)在该极直流线路整流侧出线端、逆变侧出线端和中点等处分别模拟金属性接地故障。
[0031](5)在该极直流线路整流侧出线端、逆变侧出线端和中点等处分别模拟经过渡电阻接地故障。
[0032](6)在该极直流线路整流侧出线端、逆变侧出线端和中点等处分别叠加瞬时电压源或电流源，模拟雷击特性故障。
[0033](7)在该极整流站、逆变站换流器高压侧出口和平波电抗器之间分别模拟金属性接地故障，即直流线路保护区外故障。
[0034](8)将直流操作至单极金属回线方式且直流功率为最小值后，其他条件不变，重做(4)?(7)。
[0035](9)将该极直流功率调整至额定值后，保持金属回线接线方式，其他条件不变，重做⑷?(7)。
[0036](10)将该极由金属回线方式操作至大地回线方式，保持额定功率水平不变，重做
(4)?(7)。
[0037](11)将某回直流操作至双极方式且直流功率为最小值，在其中一极重做(4)?
(7)。
[0038](12)保持接线方式不变，将直流功率调整至额定值，在其中一极重做(4)?(7)。
[0039](13)将两回直流异极性极(如回I极2和回II极I)分别操作至大地回线方式，直流功率为最小值，在其中一极重做(4)?(7)。
[0040](14)保持接线方式不变，将直流功率调整为额定值，在其中一极重做(4)?(7)。
[0041](15)将该两异极性极分别操作至金属回线方式，直流功率维持在额定值，在其中一极重做(4)?(7)。
[0042](16)保持接线方式不变，将直流功率调整为最小值，在其中一极重做(4)?(7)。
[0043](17)将两回直流同极性极(如回I极I和回II极I)分别操作至大地回线方式，直流功率为最小值，在其中一极重做(4)?(7)。
[0044](18)将两回直流同极性极(如回I极I和回II极I)分别操作至金属回线方式，直流功率保持在最小值，在其中一极重做(4)?(7)。
[0045](19)保持接线方式不变，将直流功率调整为额定值，在其中一极重做(4)?(7)。
[0046](20)将一回直流操作至双极方式，另一回直流操作至单极大地回线方式，(如回I双极，回II极I单极大地)，直流功率为最小值，分别在各极重做(4)?(7)。
[0047](21)保持接线方式及功率不变，在整流站出线端、逆变站出线端、中点处分别模拟同极性的两直流线路金属性短路和经过渡电阻短路。
[0048](22)保持接线方式及功率不变，在整流站出线端、逆变站出线端、中点处分别模拟异极性的两直流线路金属性短路和经过渡电阻短路。
[0049](23)保持接线方式及功率不变，选择直流线路中点、整流侧出线端、逆变侧出线端中的两处，模拟两同极性极不同点同时接地故障。
[0050](24)保持接线方式及功率不变，选择直流线路中点、整流侧出线端、逆变侧出线端中的两处，模拟两异极性极不同点同时接地故障。
[0051](25)保持接线方式及功率不变，选择直流线路中点、整流侧出线端、逆变侧出线端中的两处，模拟两极不同点相隔5ms、相隔10分钟、相隔15分钟相继接地故障。
[0052](26)保持接线方式不变，将直流功率调整为额定值，分别在各极重做(4)?(7)。
[0053](27)重做步骤(21)?(25)。
[0054](28)将一回直流操作至双极，另一直流操作至单极金属，(如回I双极，回II极I单极金属)，直流功率为最小值，分别在各极重做(4)?(7);之后重做(27)。
[0055](29)保持接线方式不变，将直流功率调整为额定值，分别在各极重做(4)?(7)；之后重做(27)。
[0056](30)将两回直流均操作至双极方式，直流功率为最小值，在其中一极重做(4)?(7);之后重做(27)。
[0057](32)保持接线方式不变，将直流功率调整为额定值，在其中一极重做(4)?(7)；之后重做(28)。
[0058](33)根据系统等值参数，将直流模型中交流等值电源按等值小方式设置，重做(3)?(32)。
[0059](34)退出行波保护、27du/dt保护，重做(3)?(33)所有经过渡电阻的故障。
【权利要求】
1.一种高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法，其特征在于包括如下步骤: O建立同塔四极直流线路的RTDS模型； 2)设置同塔双回直流线路的故障，并检测直流线路的保护功能。
2.根据权利要求1所述的高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法，其特征在于上述步骤I)中，建立同塔四极直流线路的RTDS模型的方法是:根据实际同塔双回直流输电工程的线路结构、长度的参数搭建实时仿真用模型。
3.根据权利要求1所述的高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法，其特征在于上述步骤2)中，设置同塔双回直流线路的故障，并检测直流线路的保护功能的方法是:根据直流保护算法和逻辑，在不同点设置各种故障，并全面检测直流线路保护功能。
4.根据权利要求1所述的高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法，其特征在于上述步骤I)中，同塔四极直流线路的RTDS模型的四极直流线路按同回同侧极性交叉分布，且根据实际同塔双回直流线路设置物理参数，该模型接入换流站RTDS模型形成完整的同塔双回直流输电仿真模型后，与实际控制保护系统形成闭环测试系统，仿真各种直流故障，尤其是直流线路相关的各种故障。
5.根据权利要求4所述的高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法，其特征在于上述根据实际同塔双回直流线路物理参数设置的物理参数包括有每极线路的长度、分裂数，每根导线直径、单位电阻，距离水平地面距离、距离塔中线距离、弧垂距离，架空接地线的单位电阻、距离水平地面距离、距离塔中线距离和弧锤距离。
6.根据权利要求1所述的高压直流输电系统同塔双回直流线路的保护测试方法，上述步骤2)中，设置同塔双回直流线路的故障，并检测直流线路的保护功能，设置的故障包括有模拟雷击特性故障、接地故障和多线路复故障；并全面测试同塔双回直流线路的各种保护功能。
【文档编号】G01R31/00GK103675521SQ201310551675
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】李书勇 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司