专利名称：一种换相失败保护仿真装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电气测量领域，尤其涉及一种用于高压直流输电设备的直流控制保护系统仿真研究的换相失败保护仿真测试装置。
背景技术：
电力需求的不断增长导致了输电系统向长距离、大容量和高稳定性的方向发展。随着各电网区域内的特高压交流输电工程和高压直流输电工程的建设项目不断增加，用电量集中区域的电网呈现出明显的多直流馈入的特高压交直流混联受端电网特征，电网结构紧密，多条交直流线路之间电气距离更加紧密，特高压和超高压交流系统故障后，易引发包含高压直流在内的多条直流同时换相失败，而多回直流的换相失败其恢复过程又将对交流系统产生较大冲击，如果各直流系统的恢复策略配合不当，则还有可能导致多条直流同时发生连续的换相失败，甚至引发直流闭锁。多回直流同时发生双极闭锁，大量潮流大范围转移或将引发系统稳定问题。这种交直流系统间的交互作用给特高压交直流混联受端电网的安全运行带来巨大挑战。因此，在高压直流输电工程的研究或设计阶段，必须对交直流系统间的交互作用给特高压交直流混联受端电网的稳定性进行试验和仿真，并参照试验和仿真结果，对研究或设计的结果 进行验证，对系统的稳定性进行评估。中国实用新型专利“一种多馈入直流输电系统实时数字仿真模型”(实用新型专利号:ZL201210532559.X授权公告号:CN102945004A)公开了多馈入直流输电系统实时数字仿真模型，其包括多个并联的等值超高压直流输电系统，所述超高压直流输电系统包括一次系统实时数字仿真模型和二次系统实时数字仿真模型；所述一次系统实时数字仿真模型包括换流站和直流输电线路，所述换流站设置在直流输电线路的两端；所述二次系统实时数字仿真模型包括换流站控制系统和保护系统，所述换流站控制系统和保护系统与换流站连接，用于控制和保护换流站的运行。通过换流站控制系统和保护系统对换流站运行的控制和保护，避免交流系统故障后易引发多回直流同时故障和多回直流故障及其恢复过程对交流系统产生的冲击。但是，该仿真模型没有涉及换相失败保护的仿真，无法真实地模拟高压直流输电直流控制保护系统的换相失败保护运行状态。
实用新型内容本实用新型的目的是要提供一种换相失败保护仿真装置，其可真实地模拟反映高压直流输电直流控制保护系统的换相失败保护状态，为直流控制保护装置的换相失败保护研究或设计提供相应的仿真结果，解决为直流控制保护装置的换相失败保护研究或设计提供验证平台的技术问题。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种换相失败保护仿真装置，连接在直流控制保护系统的直流系统保护单元中，用于高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真，其特征在于:[0007]所述的换相失败保护仿真装置包括第一换相判别组件，第二换相判别组件，第三算术运算元件，第二比较器，第三比较器，或门和第二至第四定时器；D桥电流信号端连接到第一换相判别组件的输入端，Y桥电流信号端连接到第二换相判别组件的输入端；第一换相判别组件和第二换相判别组件的输出端，各自连接到第三算术运算元件的一个输入端；第三算术运算元件的输出端，分别连接到第二比较器和第三比较器的一个输入端；第二比较器的输出端，通过第二定时器连接到第一换相失败保护信号端；第三比较器的输出端，分别通过第三定时器和第四定时器，连接到第二换相失败保护信号端。本实用新型的换相失败保护仿真装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的第一换相判别组件和第二换相判别组件是两块电路结构相同的换相判别组件；所述的换相判别组件包括第一比例元件，第二比例元件，第一算术运算元件，第二算术运算元件，斯密特触发器，第一比较器，与门和第一定时器；中性线电流信号连接到第二算术运算元件的同相输入端，并且通过第一比例元件连接到第一算术运算元件的一个输入端；第一算术运算元件的输出端，连接到第二算术运算元件的第一反相输入端；换相判别组件的输入端，连接到第一比较器的一个输入端和第二算术运算元件的第二反相输入端；中性线电流信号还通过第二比例元件，连接到第一比较器的另一个输入端；第二算术运算元件的输出端，通过斯密特触发器连接到与门的第一输入端；解锁信号端连接到与门的第二输入端；第一比较器的输出端连接到与门的第三输入端；与门的输出端通过第一定时器，连接到换相判别组件的输出端。本实用新型的有益效果是:1.本实用新型的换相失败保护仿真装置可真实地模拟、反映直流控制保护装置的换相失败保护运行状态，为直流控制保护装置的研究或设计提供相应的仿真结果；2.本实·用新型的换相失败保护仿真装置具有跨平台仿真测试的优点，既可以在真实环境以实际元件实现，又可以在虚拟环境中以计算机软件来实现；
图1是用于直流控制保护系统的仿真装置的原理框图；图2是本实用新型的换相失败保护仿真装置的电路原理图；图3是本实用新型的换相失败保护仿真装置的换相判别组件的电路原理图。以上图中各部件的标号:100-高压直流输电设备，110-交流滤波器投切装置，120-换流变压器，130-晶闸管换流器，200-控制单元，210-角度、电流电压基准值计算装置，220-换流器触发角控制装置，230-触发脉冲产生装置，240-换流变分接头控制装置，250-极功率控制装置，260-过负荷控制装置，270-无功功率控制装置，300-直流系统保护单元，900-运行控制工作站。3010-第一换相判别组件，3020-第二换相判别组件，3011-第一比例元件，3012-第二比例元件，3011-换相判别组件的输入端，301ο-换相判别组件的输出端，3021 3023-第一至第三算术运算元件，3031-斯密特触发器，3041 3043-第一至第三比较器，3051-与门，3052-或门，3061 3064-第一至第四定时器，IDNC_PUB-中性线电流信号，CFP_TRIP1-第一换相失败保护信号端，CFP_TRIP2-第二换相失败保护信号端，PlDB-解锁信号端，IVD_MAX-D桥电流信号端，IVY_MAX_Y桥电流信号端。
具体实施方式
为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，
以下结合附图和实施例进行进一步详细描述。图2展示了本实用新型的换相失败保护仿真装置的一个实施例，连接在直流控制保护系统的直流系统保护单元300中，用于高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真。本实用新型的换相失败保护仿真装置是直流控制保护系统的直流系统保护单元300的基本功能单元之一。高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真装置如图1所示。如图2所示，本实用新型的换相失败保护仿真装置包括第一换相判别组件3010，第二换相判别组件3020，第三算术运算元件3023，第二比较器3042，第三比较器3043，或门3052和第二至第四定时器3062 3064 ；D桥电流信号端IVD_MAX连接到第一换相判别组件3010的输入端，Y桥电流信号端IVY_MAX连接到第二换相判别组件3020的输入端；第一换相判别组件3010和第二换相判别组件3020的输出端，各自连接到第三算术运算元件3023的一个输入端；第三算术运算元件3023的输出端，分别连接到第二比较器3042和第三比较器3043的一个输入端；第二比较器3042的输出端,通过第二定时器3062连接到第一换相失败保护信号端CFP_TRIP1 ;第三比较器3043的输出端，分别通过第三定时器3063和第四定时器3064，连接到第二换相失败保护信号端CFP_TRIP2。根据图2和图3所示的本实用新型的换相失败保护仿真装置的实施例，第一换相判别组件3010和第二换相判别组件3020是两块电路结构相同的换相判别组件；所述的换相判别组件的一个实施例如图3所示，包括第一比例元件3011，第二比例元件3012，第一算术运算元件3021，第二算术运算元件3022，斯密特触发器3031，第一比较器3041，与门3051和第一定时器3061 ;中性线电流信号IDNC_PUB连接到第二算术运算元件3022的同相输入端，并且通过第一比例元·件3011连接到第一算术运算元件3021的一个输入端；第一算术运算元件3021的输出端，连接到第二算术运算元件3022的第一反相输入端；换相判别组件的输入端301i，连接到第一比较器3041的一个输入端和第二算术运算元件3022的第二反相输入端；中性线电流信号IDNC_PUB还通过第二比例元件3012，连接到第一比较器3041的另一个输入端；第二算术运算元件3022的输出端，通过斯密特触发器3031连接到与门3051的第一输入端；解锁信号端PlDB连接到与门3051的第二输入端；第一比较器3041的输出端连接到与门3051的第三输入端；与门3051的输出端通过第一定时器3061，连接到换相判别组件的输出端301ο。换相失败保护的判据:换相失败保护通过采样换流变电流IVY和IVD，直流极母线电流IDP和中性线电流 IDNC，交流侧电压值，可得 MAX_IDP_IDNC、IDIF_ID_IVD、IDIF_ID_IVY、IVY_REC、IVD_REC、L0W_AC_V0LTAGE 和 ID_N0M (3000A)。通过上述值计算出，IDifRes=0.1 IDNC,IacRes=0.65IDNC。双桥保护判据: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,上述条件同时满足时，如果交流系统电压低，延时600ms跳闸。单桥保护判据: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。其中之一条件满足时，延时2.6s跳闸。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的技术方案，而并非用作为对本实用新型的限定，任何基于本实用新型的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将 落在本实用新型的权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种换相失败保护仿真装置，连接在直流控制保护系统的直流系统保护单元中，用于高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真，其特征在于: 所述的换相失败保护仿真装置包括第一换相判别组件，第二换相判别组件，第三算术运算元件，第二比较器，第三比较器，或门和第二至第四定时器； D桥电流信号端连接到第一换相判别组件的输入端，Y桥电流信号端连接到第二换相判别组件的输入端；第一换相判别组件和第二换相判别组件的输出端，各自连接到第三算术运算元件的一个输入端； 第三算术运算元件的输出端，分别连接到第二比较器和第三比较器的一个输入端；第二比较器的输出端，通过第二定时器连接到第一换相失败保护信号端；第三比较器的输出端，分别通过第三定时器和第四定时器，连接到第二换相失败保护信号端。
2.根据权利要求1所述的换相失败保护仿真装置，其特征在于所述的第一换相判别组件和第二换相判别组件是两块电路结 构相同的换相判别组件；所述的换相判别组件包括第一比例元件，第二比例元件，第一算术运算元件，第二算术运算元件，斯密特触发器，第一比较器，与门和第一定时器；中性线电流信号连接到第二算术运算元件的同相输入端，并且通过第一比例元件连接到第一算术运算元件的一个输入端；第一算术运算元件的输出端，连接到第二算术运算元件的第一反相输入端；换相判别组件的输入端，连接到第一比较器的一个输入端和第二算术运算元件的第二反相输入端；中性线电流信号还通过第二比例元件，连接到第一比较器的另一个输入端；第二算术运算元件的输出端，通过斯密特触发器连接到与门的第一输入端；解锁信号端连接到与门的第二输入端；第一比较器的输出端连接到与门的第三输入端；与门的输出端通过第一定时器，连接到换相判别组件的输出端。
专利摘要一种换相失败保护仿真装置，属于电气测量领域，尤其涉及一种用于高压直流输电设备的直流控制保护系统仿真研究的换相失败保护仿真测试装置，D桥电流信号端连接到第一换相判别组件的输入端，Y桥电流信号端连接到第二换相判别组件的输入端；第一换相判别组件和第二换相判别组件的输出端连接到第三算术运算元件；第三算术运算元件的输出端，分别连接到第二比较器和第三比较器；第二比较器通过第二定时器连接到第一换相失败保护信号端；第三比较器分别通过第三定时器和第四定时器，连接到第二换相失败保护信号端。该装置可真实地模拟、反映直流控制保护装置的运行状态，为直流控制保护装置的研究或设计提供相应的仿真结果。
文档编号G05B17/02GK203133506SQ20132015504
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者崔勇, 郭强 申请人:国家电网公司, 上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司