直流整流站极控系统的直流低电压监视保护方法与流程

本发明涉及直流输电技术领域，特别是涉及一种直流整流站极控系统的直流低电压监视保护方法。

背景技术：

在直流输电系统中，如果站间通信发生故障，当逆变站因发生故障而投旁通对的时候需要可靠闭锁整流站，为此在直流保护系统中配置了直流低电压保护，专门用于在站间通讯故障时逆变站投旁通对的时候闭锁整流站。

传统直流保护系统中直流低电压保护的时间定值一般与直流输电设备的耐受能力匹配，且该时间定值一般小于交流系统故障极限切除时间，一旦交流系统发生故障后若主保护等拒动，需要由远后备保护动作时，可能由于动作时间(极限切除时间)大于直流低电压保护动作时间定值而造成直流低电压保护率先误动作闭锁直流。因此，为了防止交流系统故障导致直流低电压保护误动作闭锁直流，需要将直流低电压保护时间定值整定为大于交流系统故障极限切除时间。

但是这样又会导致直流低电压保护的时间定值远超直流输电设备的耐受能力，保护设备与防止保护误动造成了严重的冲突，无法有效对直流整流站进行直流低电压保护。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统方式无法实现直流整流站进行有效的直流低电压保护的问题，提供一种直流整流站极控系统的直流低电压监视保护方法。

一种直流整流站极控系统的直流低电压监视保护方法，包括以下步骤：

接收直流整流站的高端阀组点火脉冲使能信号、高端阀组闭锁直流低电压保护信号、低端阀组点火脉冲使能信号和低端阀组闭锁直流低电压保护信号；

根据高端阀组点火脉冲使能信号、高端阀组闭锁直流低电压保护信号、低端阀组点火脉冲使能信号和低端阀组闭锁直流低电压保护信号获取第一直流低电压监视闭锁信号和第二直流低电压监视闭锁信号；

获取直流整流站的直流电压实际值，根据直流电压实际值、第一直流低电压监视闭锁信号、第二直流低电压监视闭锁信号、第一预设时间定值、第一预设直流低电压动作定值、第二预设时间定值和第二预设直流低电压动作定值获取直流低电压监视跳闸信号；

获取直流整流站的工作信号、直流整流站与直流逆变站之间的通信故障信号，根据工作信号、通信故障信号和直流低电压监视跳闸信号获取直流低电压动作信号；

根据直流低电压动作信号对直流整流站进行直流低电压保护。

根据上述本发明的直流整流站极控系统的直流低电压监视保护方法，其是接收直流整流站的高端阀组点火脉冲使能信号和闭锁直流低电压保护信号、低端阀组点火脉冲使能信号和闭锁直流低电压保护信号，根据上述信号获取第一直流低电压监视闭锁信号和第二直流低电压监视闭锁信号，将这两种信号与第一预设时间定值、第一预设直流低电压动作定值、第二预设时间定值、第二预设直流低电压动作定值和获取的直流整流站的直流电压实际值相结合，获得直流低电压监视跳闸信号，利用直流整流站的工作信号、直流整流站与直流逆变站之间的通信故障信号和直流低电压监视跳闸信号获取直流低电压动作信号，从而进行直流低电压保护。在此方案中，通过对直流整流站的各种信号的计算组合获取直流低电压动作信号，在极控系统中实现直流低电压保护，与交流系统故障极限切除时间相分离，避免保护设备与防止保护误动之间的冲突，可以同时实现保护设备和防止保护误动。

附图说明

图1为其中一个实施例的直流整流站极控系统的直流低电压监视保护方法的流程示意图；

图2为其中一个具体实施例的获取直流低电压监视功能动作命令信号的整体示意图；

图3为其中一个具体实施例的获取直流低电压监视功能1段闭锁信号和直流低电压监视功能2段闭锁信号的过程示意图；

图4为其中一个具体实施例的获取直流低电压监视功能跳闸信号的过程示意图；

图5为其中一个具体实施例的获取直流低电压监视功能动作命令信号的过程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

参见图1所示，为本发明一个实施例的直流整流站极控系统的直流低电压监视保护方法的流程示意图。该实施例中的直流整流站极控系统的直流低电压监视保护方法，包括以下步骤：

步骤s101：接收直流整流站的高端阀组点火脉冲使能信号、高端阀组闭锁直流低电压保护信号、低端阀组点火脉冲使能信号和低端阀组闭锁直流低电压保护信号；

在本步骤中，直流整流站有直流多极，每一极包括高端阀组和低端阀组，对于高端阀组或低端阀组，都有点火脉冲使能信号和闭锁直流低电压保护信号这两种信号，可以通过不同的检测装置进行接收获取，点火脉冲使能信号表示对应阀组是否处于运行状态，闭锁直流低电压保护信号表示对应阀组是否处于直流低电压保护状态；

步骤s102：根据高端阀组点火脉冲使能信号、高端阀组闭锁直流低电压保护信号、低端阀组点火脉冲使能信号和低端阀组闭锁直流低电压保护信号获取第一直流低电压监视闭锁信号和第二直流低电压监视闭锁信号；

在本步骤中，利用高端阀组、低端阀组的点火脉冲使能信号和闭锁直流低电压保护信号可以获取直流低电压监视闭锁信号，若高端阀组或低端阀组已经处于直流低电压保护状态，则利用获取的直流低电压监视闭锁信号可以不对直流低电压保护进行操作；

步骤s103：获取直流整流站的直流电压实际值，根据直流电压实际值、第一直流低电压监视闭锁信号、第二直流低电压监视闭锁信号、第一预设时间定值、第一预设直流低电压动作定值、第二预设时间定值和第二预设直流低电压动作定值获取直流低电压监视跳闸信号；

在本步骤中，在参考直流低电压监视闭锁信号的条件下，可以利用直流电压实际值、预设时间定值、预设直流低电压动作定值获取直流低电压监视跳闸信号，其中预设时间定值是针对直流电压的，预设直流低电压动作定值是电压值，直流低电压监视跳闸信号是执行直流低电压保护前的一个中间信号；

步骤s104：获取直流整流站的工作信号、直流整流站与直流逆变站之间的通信故障信号，根据工作信号、通信故障信号和直流低电压监视跳闸信号获取直流低电压动作信号；

在本步骤中，直流低电压动作信号可以用于进行直流低电压保护，其结合直流整流站的工作信号、直流整流站与直流逆变站之间的通信故障信号，确保在直流整流站通信故障时进行直流低电压保护；

步骤s105：根据直流低电压动作信号对直流整流站进行直流低电压保护。

在本实施例中，接收直流整流站的高端阀组点火脉冲使能信号和闭锁直流低电压保护信号、低端阀组点火脉冲使能信号和闭锁直流低电压保护信号，根据上述信号获取第一直流低电压监视闭锁信号和第二直流低电压监视闭锁信号，将这两种信号与第一预设时间定值、第一预设直流低电压动作定值、第二预设时间定值、第二预设直流低电压动作定值和获取的直流整流站的直流电压实际值相结合，获得直流低电压监视跳闸信号，利用直流整流站的工作信号、直流整流站与直流逆变站之间的通信故障信号和直流低电压监视跳闸信号获取直流低电压动作信号，从而进行直流低电压保护。在此方案中，通过对直流整流站的各种信号的计算组合获取直流低电压动作信号，在极控系统中实现直流低电压保护，与交流系统故障极限切除时间相分离，避免保护设备与防止保护误动之间的冲突，可以同时实现保护设备和防止保护误动。

需要说明的是，本实施例可以在直流输电系统的极控系统中实现，直流低电压保护是通过极控系统来实现，与直流保护系统中针对交流故障的保护分离，交流系统故障后，若主保护等拒动，需要由远后备保护动作时，不会引发直流低电压保护率先误动作闭锁直流。

在其中一个实施例中，获取第一直流低电压监视闭锁信号的步骤包括以下步骤：

对高端阀组点火脉冲使能信号和高端阀组闭锁直流低电压保护信号进行与计算，获得第一结果信号；对低端阀组点火脉冲使能信号和低端阀组闭锁直流低电压保护信号进行与计算，获得第二结果信号；对高端阀组点火脉冲使能信号和低端阀组点火脉冲使能信号进行或非计算，获得第三结果信号；

对第一结果信号和第二结果信号进行或计算，获得第四结果信号，将第四结果信号与第三结果信号进行或计算，获得第五结果信号；

对高端阀组点火脉冲使能信号和低端阀组点火脉冲使能信号进行与计算，并对与计算结果进行上升沿延时处理，获得第六结果信号；

对第五结果信号和第六结果信号进行或计算，获得第一直流低电压监视闭锁信号。

在本实施例中，对高端阀组、低端阀组的点火脉冲使能信号和闭锁直流低电压保护信号进行组合计算，根据计算结果可以准确得知阀组当前的状态，便于后续进行直流低电压保护。

需要说明的是，第一直流低电压监视闭锁信号是针对只有高端阀组或者低端阀组单独运行的情况。在进行直流低电压保护之前，一般直流低电压保护信号为低电平，此时第五结果信号也为低电平，当只有高端阀组或者低端阀组单独运行时，第六结果信号也为低电平，因此第一直流低电压监视闭锁信号是低电平，表示只有高端阀组或者低端阀组单独运行，而且并未处于直流低电压保护状态；当高端阀组闭锁直流低电压保护信号或低端阀组闭锁直流低电压保护信号为高电平时，相应的第一直流低电压监视闭锁信号为高电平，表示高端阀组或者低端阀组运行，而且处于直流低电压保护状态。

在其中一个实施例中，获取第二直流低电压监视闭锁信号的步骤包括以下步骤：

对高端阀组点火脉冲使能信号和低端阀组点火脉冲使能信号进行异或计算，并对异或计算结果进行上升沿延时处理，获得第七结果信号；

对第五结果信号和第七结果信号进行或计算，获得第二直流低电压监视闭锁信号。

在本实施例中，对高端阀组、低端阀组的点火脉冲使能信号和闭锁直流低电压保护信号进行组合计算，根据计算结果可以准确得知阀组当前的状态，便于后续进行直流低电压保护。

需要说明的是，第二直流低电压监视闭锁信号是针对高端阀组和低端阀组同时运行的情况。在进行直流低电压保护之前，一般直流低电压保护信号为低电平，此时第五结果信号也为低电平，当高端阀组和低端阀组同时运行时，第七结果信号也为低电平，因此第一直流低电压监视闭锁信号是低电平，表示高端阀组和低端阀组同时运行，而且都未处于直流低电压保护状态；当高端阀组闭锁直流低电压保护信号或低端阀组闭锁直流低电压保护信号为高电平时，相应的第一直流低电压监视闭锁信号为高电平，表示高端阀组和低端阀组同时运行，而且至少有一个阀组处于直流低电压保护状态。

可选的，上升沿延时处理过程中的延时整定为20毫秒。

在其中一个实施例中，获取直流低电压监视跳闸信号的步骤包括以下步骤：

在第一直流低电压监视闭锁信号为高电平时，第一直流低电压监视输出信号为低电平；

在第一直流低电压监视闭锁信号为低电平，且直流电压实际值小于等于第一预设直流低电压动作定值，直流电压实际值的持续时间大于第一预设时间定值时，第一直流低电压监视输出信号为高电平；

在第二直流低电压监视闭锁信号为高电平时，第二直流低电压监视输出信号为低电平；

在第二直流低电压监视闭锁信号为低电平，且直流电压实际值小于等于第二预设直流低电压动作定值，直流电压实际值的持续时间大于第二预设时间定值时，第二直流低电压监视输出信号为高电平；

对第一直流低电压监视输出信号和第二直流低电压监视输出信号进行或计算，获得直流低电压监视跳闸信号。

在本实施例中，不同的直流电压实际值、第一直流低电压监视闭锁信号、第二直流低电压监视闭锁信号、第一预设时间定值、第一预设直流低电压动作定值、第二预设时间定值和第二预设直流低电压动作定值下，可以得到不同的第一直流低电压监视输出信号和第二直流低电压监视输出信号，再将两个输出信号进行或计算，得到直流低电压监视跳闸信号，通过上述方式可以在考虑实际直流电压的基础上将不同的直流低电压监视闭锁信号进行整合，得到一个可以用于直流低电压动作的中间信号，便于后续获取直流低电压动作信号。

可选的，在比较直流电压实际值的持续时间和预设时间定值时，可以直接将直流电压实际值的连续持续时间和预设时间定值作比较，也可以对直流电压实际值的时间进行积分计算，将积分结果作为持续时间，可以根据对应阀组的直流电压特性确定是否需要进行积分计算，并预设一个积分特性信号对应是否进行积分计算，如积分特性信号为高电平，则利用积分算法计算持续时间，反之则不进行积分。

可选的，第一预设时间定值和第二预设时间定值可以为1000毫秒。

在其中一个实施例中，获取直流低电压监视跳闸信号的步骤包括以下步骤：

对第一直流低电压监视输出信号进行上升沿延时处理，获得第八结果信号；对第八结果信号进行下降沿展宽处理，获得第一直流低电压监视动作复归信号；

在第一直流低电压监视动作复归信号为高电平时，第一直流低电压监视输出信号为低电平；在第一直流低电压监视动作复归信号为低电平时，第一直流低电压监视输出信号维持不变。

在本实施例中，对第一直流低电压监视输出信号进行上升沿延时处理和下降沿展宽处理后，得到第一直流低电压监视动作复归信号，通过反馈作用于第一直流低电压监视输出信号，可以使直流低电压监视跳闸信号持续有限时间，避免最终的直流低电压操作重复执行。

在其中一个实施例中，获取直流低电压监视跳闸信号的步骤包括以下步骤：

对第二直流低电压监视输出信号进行上升沿延时处理，获得第九结果信号；对第九结果信号进行下降沿展宽处理，获得第二直流低电压监视动作复归信号；

在直流低电压监视动作复归信号为高电平时，直流低电压监视输出信号为低电平；在直流低电压监视动作复归信号为低电平时，直流低电压监视输出信号维持不变。

在本实施例中，对第二直流低电压监视输出信号进行上升沿延时处理和下降沿展宽处理后，得到第二直流低电压监视动作复归信号，通过反馈作用于第二直流低电压监视输出信号，可以使直流低电压监视跳闸信号持续有限时间，避免最终的直流低电压操作重复执行。

可选的，上升沿延时处理的延时时间可以为1000毫秒，1000毫秒的时间足够生成后续的直流低电压动作信号，下降沿展宽处理的展宽时间可以为10毫秒，展宽10毫秒后的信号使直流低电压监视动作复归信号进行有效反馈。

在其中一个实施例中，根据工作信号、通信故障信号和直流低电压监视跳闸信号获取直流低电压动作信号的步骤包括以下步骤：

对直流低电压监视跳闸信号进行信号脉宽处理，获得预设脉宽的第十结果信号；

对通信故障信号进行下降沿展宽处理，获得第十一结果信号，对第十一结果信号和工作信号进行与计算，获得第十二结果信号，对第十结果信号和第十二结果信号进行与计算，获得第十三结果信号；

获取直流低电压监视使能信号，对直流低电压监视使能信号与第十三结果信号进行与计算，获得直流低电压动作信号。

在本实施例中，对直流低电压监视跳闸信号、通信故障信号、工作信号、直流低电压监视使能信号进行综合处理，获得直流低电压动作信号，实现在直流整流站工作并且与直流逆变站存在通信故障时可以正常执行直流低电压保护；另外，对直流低电压监视跳闸信号进行信号脉宽处理以及对通信故障信号进行下降沿展宽处理，便于后续进行信号逻辑计算。

可选的，预设脉宽为1000毫秒，下降沿展宽处理的展宽时间为50毫秒。

在一个具体的实施例中，可以将上述直流整流站极控系统的直流低电压监视保护方法应用在特高压直流整流站的极控系统中。

具体的，可以在特高压直流整流站的极控系统中增加直流低电压监视功能1段、2段闭锁信号产生模块、直流低电压监视功能跳闸信号产生模块和直流低电压监视功能动作命令产生模块。

如图2所示，直流低电压监视功能1段、2段闭锁信号产生模块用于计算直流低电压监视功能1段闭锁信号和直流低电压监视功能2段闭锁信号；直流低电压监视功能跳闸信号产生模块用于计算直流低电压监视功能跳闸信号；直流低电压监视功能动作命令产生模块用于计算直流低电压监视功能动作命令；

直流低电压监视功能1段、2段闭锁信号产生模块的输出是直流低电压监视功能跳闸信号产生模块的输入；直流低电压监视功能跳闸信号产生模块的输出是直流低电压监视功能动作命令产生模块的输入。

如图3所示，直流低电压监视功能1段闭锁信号和直流低电压监视功能2段闭锁信号的计算方法为：

第一与计算模块接收高端阀组点火脉冲使能信号和高端阀组闭锁直流低电压保护信号后进行与计算，并将结果送至第一或计算模块；

第二与计算模块接收低端阀组点火脉冲使能信号和低端阀组闭锁直流低电压保护信号后进行与计算，并将结果送至第一或计算模块；

第一或计算模块接收第一与计算模块输出和第二与计算模块输出后进行或计算，并将结果送至第二或计算模块；

第一或非计算模块接收高端阀组点火脉冲使能信号和低端阀组点火脉冲使能信号后进行或非计算，并将结果送至第二或计算模块；

第二或计算模块接收第一或计算模块输出和第一或非计算模块输出后进行或计算，并将结果分别送至第三或计算模块和第四或计算模块；

第一异或计算模块接收高端阀组点火脉冲使能信号和低端阀组点火脉冲使能信号后进行异或计算，并将结果送至第一上升沿延时计算模块；

第一异或计算模块输出信号由第一上升沿延时计算模块延时20ms后将结果送至第四或计算模块；

第三与计算模块接收高端阀组点火脉冲使能信号和低端阀组点火脉冲使能信号后进行与计算，并将结果送至第二上升沿延时计算模块；

第三与计算模块输出信号由第二上升沿延时计算模块延时20ms后将结果送至第三或计算模块；

第三或计算模块接收第二或计算模块输出和第二上升沿延时计算模块输出后进行或计算，输出直流低电压监视功能1段闭锁信号；

第四或计算模块接收第二或计算模块输出和第一上升沿延时计算模块输出后进行或计算，输出直流低电压监视功能2段闭锁信号。

如图4所示，直流低电压监视功能跳闸信号的计算方法为：

第一特殊保护模块的直流低电压监视功能1段闭锁信号为1时，则直流低电压监视功能1段输出信号为0；

第一特殊保护模块的直流低电压监视功能1段闭锁信号为0时，当直流电压实际值小于等于直流低电压监视功能1段动作定值，且直流电压实际值的持续时间大于直流低电压监视功能1段时间定值，直流低电压监视功能1段输出信号为1；

第一特殊保护模块的直流低电压监视功能1段积分特性信号为1，上述持续时间的算法是积分算法；

第一特殊保护模块的直流低电压监视功能1段动作复归信号为1，则直流低电压监视功能1段输出信号为0；第一特殊保护模块的直流低电压监视功能1段动作复归信号为0，则直流低电压监视功能1段输出信号维持不变。

第二特殊保护模块的直流低电压监视功能2段闭锁信号为1时，则直流低电压监视功能2段输出信号为0；

第二特殊保护模块的直流低电压监视功能2段闭锁信号为0时，当直流电压实际值小于等于直流低电压监视功能2段动作定值，且直流电压实际值的持续时间大于直流低电压监视功能2段时间定值，直流低电压监视功能2段输出信号为1；

第二特殊保护模块的直流低电压监视功能2段积分特性信号为0，上述持续时间的算法是非积分算法；

第二特殊保护模块的直流低电压监视功能2段动作复归信号为1，则直流低电压监视功能2段输出信号为0；第二特殊保护模块的直流低电压监视功能2段动作复归信号为0，则直流低电压监视功能2段输出信号维持不变。

直流低电压监视功能1段动作定值为0.2p.u.，p.u.表示标幺值，可以根据实际需要进行调整；

直流低电压监视功能1段时间定值为1000ms；

直流低电压监视功能1段输出信号由第三上升沿延时计算模块延时1000ms后得到第三上升沿延时计算模块输出信号，再经过第一下降沿展宽计算模块展宽10ms后得到直流低电压监视功能1段动作复归信号；

直流低电压监视功能2段动作定值为0.25p.u.；

直流低电压监视功能2段时间定值为1000ms；

直流低电压监视功能2段输出信号由第四上升沿延时计算模块延时1000ms后得到第四上升沿延时计算模块输出信号，再经过第二下降沿展宽计算模块展宽10ms后得到直流低电压监视功能2段动作复归信号；

直流低电压监视功能1段输出信号与直流低电压监视功能2段输出信号经过第五或计算模块得到直流低电压监视功能跳闸信号。

如图5所示，直流低电压监视功能动作命令的计算过程为：

直流低电压监视功能跳闸信号经第一脉冲产生模块产生一个持续时间为10000ms的脉冲，相当于对直流低电压监视功能跳闸信号进行信号脉宽处理，并将结果送至第五与计算模块；

站间通信故障信号由第三下降沿展宽计算模块展宽50ms后将结果送至第四与计算模块；

第四与计算模块接收直流整流站的工作信号和第三下降沿展宽计算模块的输出信号后进行与计算，并将结果送至第五与计算模块；

第五与计算模块接收第一脉冲产生模块的输出信号和第四与计算模块的输出信号后进行与计算，并将结果送至第六与计算模块；

第六与计算模块接收直流低电压的监控功能使能信号和第五与计算模块的输出信号后进行与计算，输出直流低电压监视功能动作命令信号；

根据直流低电压动作命令信号可以对直流整流站进行直流低电压保护。

上述方案通过对直流整流站的各种信号的计算组合获取直流低电压动作信号，与交流系统故障极限切除时间相分离，避免保护设备与防止保护误动之间的冲突，可以同时实现保护设备和防止保护误动。

在上述实施例中，“第一”、“第二”等序数词只是为了区分所描述的对象，并不是对所描述对象的限定。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成。所述的程序可以存储于可读取存储介质中。该程序在执行时，包括上述方法所述的步骤。所述的存储介质，包括：rom/ram、磁碟、光盘等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。