一种直流保护定值的校核方法与流程

本发明涉及直流控制保护技术领域，尤其涉及一种直流保护定值的校核方法。

背景技术：

直流保护作为直流输电二次系统的核心，其可靠性直接决定着直流输电设备的安全，以及直流输电系统所在电网的稳定运行。在将直流保护应用到直流输电系统前，需要对直流保护定值进行仿真校核，以确保直流保护能够在直流输电系统中正确动作，实现对直流输电系统的输电保护。

目前，参阅图1，常用的直流保护定值校核方法是在直流电磁暂态仿真(Electromagnetic Transients including DC，以下简称为EMTDC)平台中，搭建包括直流输电系统和直流保护的直流工程仿真模型，并考虑直流输电系统可能遇到的故障工况，对直流工程仿真模型进行直流输电系统多工况组合的EMTDC仿真，验证直流输电系统遇到故障时直流保护能否在直流保护定值的作用下执行正确动作，而如果EMTDC仿真的结果未能达到直流保护的预期目标，则需要对直流保护定值进行适当调整，并重新进行EMTDC仿真验证。

然而，通过EMTDC仿真对直流保护定值进行校核时，由于直流输电系统的故障工况较多，在考虑直流输电系统可能遇到的故障工况时需考虑的因素也很多，比如：故障位置、接线方式、交流系统运行方式、直流功率、故障时刻、直流线路上的故障距离、直流电压等；其中，每个考虑因素又均存在多种选择，使得各考虑因素组合起来需要仿真的工况可高达上百个，再加上直流工程仿真模型具备较多的交汇节点，导致完成一次EMTDC仿真的耗时很长，致使直流保护定值的校核效率较低。更不用提，当EMTDC仿真的结果证明直流保护定值未能满足使用要求时，在适当调整直流保护定值的基础上，还需要重复进行多工况组合的EMTDC仿真验证，这样将成倍增加EMTDC仿真的耗时，使得直流保护定值的校核效率极为低下。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种直流保护定值的校核方法，用于提高直流保护定值的校核效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种直流保护定值的校核方法，包括以下步骤：

步骤1，在EMTDC平台中搭建直流输电系统的仿真模型，进行直流输电系统多工况组合的EMTDC仿真，获取直流输电系统需要执行直流保护的各故障数据；

步骤2，在与EMTDC平台相互独立的运算平台中搭建自定义直流保护模型，将各故障数据作为自定义直流保护模型的输入变量，且自定义直流保护模型的运算精度与直流输电系统仿真模型的运算精度相同；

步骤3，在自定义直流保护模型中设置直流保护定值，仿真运行自定义直流保护模型，确定自定义直流保护模型在直流保护定值作用下的保护动作；

步骤4，判断自定义直流保护模型的保护动作是否满足目标要求；

如果满足，则输出直流保护定值的校核报告；

如果不满足，则调整直流保护定值，返回步骤3。

与现有技术相比，本发明提供的直流保护定值的校核方法具有以下有益效果：

本发明提供的直流保护定值的校核方法，通过EMTDC平台上直流输电系统模型的仿真运行，能够得到直流输电系统需要执行直流保护的各故障数据；然后选择与EMTDC平台相互独立的运算平台，并在该运算平台中搭建自定义直流保护模型，将之前得到的各故障数据作为自定义直流保护模型的输入变量，使得自定义直流保护模型能够针对直流输电系统的各故障工况进行直流保护的独立仿真，也就是指自定义直流保护模型对于各故障工况直流保护的仿真可以具备针对性和选择性，当该自定义直流保护模型对直流保护定值进行校核时，能够有效缩短自定义直流保护模型对直流保护定值的单次校核时长，提高直流保护定值的校核效率；并且，与现有技术中在EMTDC平台搭建的直流工程仿真模型相比较，自定义直流保护模型独立于直流输电系统模型设置，减少了自定义直流保护模型中交汇节点的数量，能够进一步缩短直流保护定值的单次校核时长，提高直流保护定值的校核效率。

而且，当自定义直流保护模型对直流保护定值的校核结果未能满足目标要求时，可以在自定义直流保护模型对直流保护定值第一次校核的基础上，直接调整直流保护定值，对调整后的直流保护定值进行校核。与现有技术中对直流工程模型重复进行多工况组合的EMTDC仿真验证相比较，本发明提供的自定义直流保护模型不需要对直流输电系统的多工况组合再次进行仿真，只需要在前次直流保护定值校核的基础上，直接调整仿真即可，能够缩短自定义直流保护模型对直流保护定值的总校核时长，提高直流保护定值的校核效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中直流保护定值校核方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的直流保护定值校核方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的自定义直流保护模型的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的阀短路保护模型逻辑控制模块的结构示意图；

图5为自定义直流保护模型与标准直流保护模型的中间处理信号比对图；

图6为自定义直流保护模型与标准直流保护模型的结果输出信号比对图。

附图标记：

1-输入模块， 2-设置模块，

3-逻辑控制模块， 4-输出模块。

具体实施方式

为便于理解，下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的直流保护定值的校核方法进行详细描述。

参阅图2，本发明实施例提供的直流保护定值的校核方法包括以下步骤：

步骤1，在EMTDC平台中搭建直流输电系统的仿真模型，进行直流输电系统多工况组合的EMTDC仿真，获取直流输电系统需要执行直流保护的各故障数据；

步骤2，在与EMTDC平台相互独立的运算平台中搭建自定义直流保护模型，将各故障数据作为自定义直流保护模型的输入变量，且自定义直流保护模型的运算精度与直流输电系统仿真模型的运算精度相同；

步骤3，在自定义直流保护模型中设置直流保护定值，仿真运行自定义直流保护模型，确定自定义直流保护模型在直流保护定值作用下的保护动作；

步骤4，判断自定义直流保护模型的保护动作是否满足目标要求；

如果满足，则输出直流保护定值的校核报告；

如果不满足，则调整直流保护定值，返回步骤3。

具体实施时，本发明实施例提供的直流保护定值的校核方法，通过EMTDC平台上直流输电系统模型的仿真运行，能够得到直流输电系统需要执行直流保护的各故障数据；然后选择与EMTDC平台相互独立的运算平台，该运算平台的选择应由本领域工程人员根据直流输电系统需要执行的直流保护自行选定，在本实施例中，优选用MATLAB平台，在该运算平台中搭建自定义直流保护模型，设定自定义直流保护模型的运算精度与直流输电系统模型的运算精度相同，且将之前得到的各故障数据作为自定义直流保护模型的输入变量；之后在自定义直流保护模型中设置直流保护定值，并仿真运行自定义直流保护模型，确定自定义直流保护模型在直流保护定值作用下的保护动作；获取自定义直流保护模型在直流保护定值作用下的保护动作后，对该保护动作进行判断，如果自定义直流保护模型的保护动作能够满足目标要求，则输出直流保护定值的校核报告即可，如果自定义直流保护模型的保护动作不能满足目标要求，则需调整直流保护定值，重新对调整后的直流保护定值进行仿真校核，直到直流保护定值的校核结果能够满足目标要求。

通过上述具体实施过程可知，本发明实施例提供的直流保护定值的校核方法，选择与EMTDC平台相互独立的运算平台，并在该运算平台中搭建自定义直流保护模型，将之前得到的各故障数据作为自定义直流保护模型的输入变量，使得自定义直流保护模型能够针对直流输电系统的各故障工况进行直流保护的独立仿真，也就是说，当该自定义直流保护模型对直流保护定值进行校核时，自定义直流保护模型对于各故障工况直流保护的仿真可以具备针对性和选择性，能够有效缩短自定义直流保护模型对直流保护定值的单次校核时长，提高直流保护定值的校核效率；并且，与现有技术中在EMTDC平台搭建的直流工程仿真模型相比较，自定义直流保护模型独立于直流输电系统模型设置，减少了自定义直流保护模型中交汇节点的数量，能够进一步缩短直流保护定值的单次校核时长，提高直流保护定值的校核效率。

而且，当自定义直流保护模型对直流保护定值的校核结果未能满足目标要求时，可以在自定义直流保护模型对直流保护定值第一次校核的基础上，直接调整直流保护定值，对调整后的直流保护定值进行校核。与现有技术中对直流工程模型重复进行多工况组合的EMTDC仿真验证相比较，本发明实施例提供的自定义直流保护模型不需要对直流输电系统的多工况组合再次进行仿真，只需要在前次直流保护定值校核的基础上，直接调整仿真即可，能够缩短自定义直流保护模型对直流保护定值的总校核时长，提高直流保护定值的校核效率。

另外，本发明实施例提供的直流保护定值的校核方法中，搭建自定义直流保护模型时，设定自定义直流保护模型的运算精度与直流输电系统模型的运算精度相同，可确保自定义直流保护模型对直流保护的仿真结果，能够与EMTDC平台对直流输电系统模型的仿真运行相互匹配，使得自定义直流保护模型校核的直流保护定值，可直接应用于EMTDC平台中直流输电系统模型的后续控制。

值得一提的是，在本发明实施例的步骤2中，自定义直流保护模型的搭建方法包括：

步骤201，根据各故障数据，获取直流输电系统需要执行的直流保护类型；

步骤202，分析直流保护类型的保护原理，确定自定义直流保护模型的各组成部分；具体的，参阅图3，自定义直流保护模型的组成部分包括：用于获取各故障数据的输入模块1，用于设置和调整直流保护定值的设置模块2，用于仿真运行直流保护类型的逻辑控制模块3，以及用于输出直流保护类型执行动作的输出模块4；其中，输入模块1和设置模块2均分别与逻辑控制模块3的数据输入端信号连接，逻辑控制模块3的数据输出端与输出模块4信号连接；

步骤203，选择与EMTDC平台相互独立的运算平台，在运算平台上搭建已确定的自定义直流保护模型；为了进一步提高直流保护定值的校核效率，选定的运算平台可用于对自定义直流保护模型的保护动作进行批量仿真运行。

为了拓展自定义直流保护模型对不同直流保护定值的校核功能，还可在自定义直流保护模型的设置模块2中增设其他的衡量指标，用于指导设置模块2对直流保护定值的调整，而自定义直流保护模型独立于直流输电系统模型设置，能够使得其他衡量指标的增设更加灵活方便。示例性的，在本发明实施例中，设置模块2对直流保护定值的调整，包括：设置模块2限定直流保护类型的门槛值；和/或，设置模块2限定直流保护类型的延时裕度；当设置模块2限定直流保护类型的门槛值和延时裕度后，设置模块2对直流保护定值的调整更具实用性，能够对直流保护定值的合理性做出分析评估。

为了更清楚的说明上述自定义直流保护模型的搭建方法，以确定的直流保护类型为阀短路保护类型为例，具体说明如下。

参阅图4，当直流输电系统需要执行的直流保护为阀短路保护时，由于通常阀短路保护采用的保护原理为差动原理，其具体判据公式为：

保护I段：

保护II段：

其中，IdCH是指换流器高压端直流电流，IdCN是指换流器中性端直流电流，IacY/D是指换流变压器Y桥阀侧交流电流IacY或者换流变压器D桥阀侧交流电流IacD，是指保护I段的门槛值，是指指保护I段的延时裕度，是指指保护II段的门槛值，是指指保护II段的延时裕度。

分析上述阀短路保护采用的差动原理，能够确定自定义直流保护模型的各组成部分，其中，逻辑控制模块3作为搭建自定义直流保护模型的关键组成，需要对输入模块1和设置模块2发送的各数据进行解析处理，完成直流保护的仿真运行，并将仿真运算结果发送给输出模块4；逻辑控制模块3具体包括五个数据处理单元：一个取最小值单元MIN，两个延时单元PT1，两个保护动作运算单元DISA。

继续参阅图4，具体的，IdCH、IdCN、IacY/D为自定义直流保护模型的输入模块1的输入数据，为自定义直流保护模型的设置模块2的输入数据；X1和X2分别为保护动作运算单元DISA的故障数据输入，XR为保护动作运算单元DISA的门槛值输入，T为保护动作运算单元DISA的延时裕度输入，ANQ为保护动作运算单元DISA的保护启动结果输出，Z1为保护动作运算单元DISA的计数结果输出；QU为自定义直流保护模型的输出模块4的输出数据。需要补充的是，逻辑控制模块3多通过程序语言编写程序代码实现，本法明实施例优选用语法简单的VBScript语言。

为了确保在运算平台上搭建的自定义直流保护模型，能够对直流保护定值进行准确校核，在上述实施例的基础上，自定义直流保护模型的搭建方法还包括：

步骤204，检验自定义直流保护模型是否正确搭建；

如果正确，则运行自定义直流保护模型；

如果不正确，则重新确定自定义直流保护模型的各组成部分，进行自定义直流保护模型的再次搭建。

具体实施时，检验自定义直流保护模型是否正确搭建的检验方法存在多种实现方式，应由本领域工程人员根据实际情况自行选择设定，以能对运算平台上搭建的自定义直流保护模型进行其运行准确性的验证为准。

在本发明提供的实施例中，可选的，检验自定义直流保护模型是否正确搭建的方法包括：选取测试数据，将测试数据分别输入直流保护标准模型和自定义直流保护模型，获取直流保护标准模型在EMTDC平台上的运行结果，以及自定义直流保护模型在运算平台上的运行结果；判断自定义直流保护模型的运行结果，是否与直流保护标准模型的运行结果相同；如果相同，则自定义直流保护模型正确搭建；如果不相同，则自定义直流保护模型未能正确搭建。

上述实施例中，直流保护标准模型由本领域工程人员根据直流保护实际工程经验或相关行业标准自行设定，只要能够用于评定自定义直流保护模型是否准确校核直流保护定值即可。而现有技术中，直流保护定值的校核多是通过EMTDC平台建立的直流工程模型仿真校核，因此，以现有EMTDC平台中直流工程模型包括的直流保护模型作为直流保护标准模型，也是一种可选的具体实施方式。

需要说明的是，在判断自定义直流保护模型的运行结果是否与直流保护标准模型的运行结果相同时，参阅图5和图6，可以将自定义直流保护模型的中间处理信号和结果输出信号，分别与直流保护标准模型的中间处理信号和结果输出信号进行对应比较，如果二者的信号处理波形完全重合，则说明自定义直流保护模型的运行结果与直流保护标准模型的运行结果相同。而为了确保自定义直流保护模型是否正确搭建能够得到准确的检验结果，应选取多组测试数据进行测试。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。