CN103257584A - 一种直流过电压保护仿真装置 - Google Patents

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崔勇
郭强
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Shanghai Municipal Electric Power Co
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Shanghai Municipal Electric Power Co
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Abstract

一种直流过电压保护仿真装置，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***仿真研究的直流过电压保护仿真测试装置，包括过电压判别模块和过压保护动作单元；中性线电流信号端通过第一算术运算元件和第一斯密特触发器连接到第一与门；过电压判别模块通过第二参考电压端连接到第一与门；第一与门通过第一定时器连接到第一或门；第二参考电压端还通过第二定时器连接到第一或门；过电压判别模块通过第一参考电压端连接到第三定时器；第三定时器再通过第四定时器和第一或门连接到第五定时器。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。

Description

一种直流过电压保护仿真装置
技术领域
本发明属于电气测量领域，尤其涉及一种用于高压直流输电设备的直流控制保护***仿真研究的直流过电压保护仿真测试装置。
背景技术
电力需求的不断增长导致了输电***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***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***产生较大冲击，如果各直流***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***稳定问题。这种交直流***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***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***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***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***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***，所述超高压直流输电***包括一次***实时数字仿真模型和二次***实时数字仿真模型；所述一次***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***实时数字仿真模型包括换流站控制***和保护***，所述换流站控制***和保护***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***和保护***对换流站运行的控制和保护，避免交流***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***产生的冲击。但是，该仿真模型没有涉及直流过电压保护的仿真，无法真实地模拟高压直流输电直流控制保护***的直流过电压保护运行状态。
发明内容
本发明的目的是要提供一种直流过电压保护仿真装置，其可真实地模拟反映高压直流输电直流控制保护***的直流过电压保护状态，为直流控制保护装置的直流过电压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直流过电压保护研究或设计提供验证平台的技术问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种直流过电压保护仿真装置，连接在直流控制保护***的直流***保护单元中，用于高压直流输电设备的直流控制保护***的仿真，其特征在于：
所述的直流过电压保护仿真装置包括过电压判别模块和连接到过电压判别模块的至少一个过压保护动作单元；所述的过压保护动作单元包括第一算术运算元件，第一斯密特触发器，第一与门，第一至第五定时器和第一或门；
中性线电流信号端依次通过第一算术运算元件和第一斯密特触发器，连接到第一与门的一个输入端；所述过电压判别模块通过第二参考电压端，连接到第一与门的另一个输入端；第一与门的输出端通过第一定时器，连接到第一或门的第一输入端；所述的第二参考电压端还通过第二定时器，连接到第一或门的第二输入端；
所述过电压判别模块通过第一参考电压端连接到第三定时器；第三定时器再通过第四定时器，连接到第一或门的第三输入端；第一或门的输出端连接到第五定时器的输入端，第五定时器的输出端构成所述直流过电压保护仿真装置的直流过电压保护信号端。
本发明的直流过电压保护仿真装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的过电压判别模块包括第二算术运算元件，第二至第四斯密特触发器，第二与门和第二或门；第二斯密特触发器的输入端，第三斯密特触发器的输入端，以及第二算术运算元件的同相输入端，并联连接在直流电压信号端上；中性线电压信号端连接到第二算术运算元件的反相输入端；第三斯密特触发器的输出端，连接到第二与门的一个输入端；第二算术运算元件的输出端，通过第四斯密特触发器，连接到第二与门的另一个输入端；第二斯密特触发器的输出端构成第二参考电压端，并且连接到第二或门的一个输入端；第二与门的输出端，连接到第二或门的另一个输入端；第二或门的输出端构成第一参考电压端。
本发明的有益效果是：
1.本发明的直流过电压保护仿真装置可真实地模拟、反映直流控制保护装置的直流过电压保护运行状态，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.本发明的直流过电压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；
附图说明
图1是用于直流控制保护***的仿真装置的原理框图；
图2是本发明的直流过电压保护仿真装置的过压保护动作单元电路原理图；
图3是本发明的直流过电压保护仿真装置的过电压判别模块电路原理图。
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***保护单元，900-运行控制工作站。3011-第一算术运算元件，3012-第二算术运算元件，3021～3024-第一至第四斯密特触发器，3031-第一与门，3032-第二与门，3041～3045-第一至第五定时器，3051-第一或门，3052-第二或门，IDNC_PU-中性线电流信号端，UDN100PU-中性线电压信号端，UD_PU-直流电压信号端，UDREV1-第一参考电压端，UDREV2-第二参考电压端，OV_TRIP-直流过电压保护信号端。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步详细描述。
图2展示了本发明的直流过电压保护仿真装置的一个实施例，连接在直流控制保护***的直流***保护单元300中，用于高压直流输电设备的直流控制保护***的仿真。本发明的直流过电压保护仿真装置是直流控制保护***的直流***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***的仿真装置如图1所示。
本发明的直流过电压保护仿真装置包括过电压判别模块和连接到过电压判别模块的至少一个过压保护动作单元；所述的过压保护动作单元如图2所示，包括第一算术运算元件3011，第一斯密特触发器3021，第一与门3031，第一至第五定时器3041～3045和第一或门3051，以及过电压判别模块；
中性线电流信号端IDNC_PU依次通过第一算术运算元件3011和第一斯密特触发器3021，连接到第一与门3031的一个输入端；所述过电压判别模块通过第二参考电压端UDREV2，连接到第一与门3031的另一个输入端；第一与门3031的输出端通过第一定时器3041，连接到第一或门3051的第一输入端；第二参考电压端UDREV2还通过第二定时器3042，连接到第一或门3051的第二输入端；
所述过电压判别模块通过第一参考电压端UDREV1通过第一参考电压端UDREV1连接到第三定时器3043；第三定时器3043再通过第四定时器3044，连接到第一或门3051的第三输入端；第一或门3051的输出端连接到第五定时器3045的输入端，第五定时器3045的输出端构成本发明的直流过电压保护仿真装置的直流过电压保护信号端OV_TRIP。
本发明的直流过电压保护仿真装置的过电压判别模块如图3所示，包括第二算术运算元件3012，第二至第四斯密特触发器3022～3024，第二与门3032和第二或门3052；第二斯密特触发器3022的输入端，第三斯密特触发器3023的输入端，以及第二算术运算元件3012的同相输入端，并联连接在直流电压信号端UD_PU上；中性线电压信号端UDN100PU连接到第二算术运算元件3012的反相输入端；第三斯密特触发器3023的输出端，连接到第二与门3032的一个输入端；第二算术运算元件3012的输出端，通过第四斯密特触发器3024，连接到第二与门3032的另一个输入端；第二斯密特触发器3022的输出端构成第二参考电压端UDREV2，并且连接到第二或门3052的一个输入端；第二与门3032的输出端，连接到第二或门3052的另一个输入端；第二或门3052的输出端构成第一参考电压端UDREV1。
直流过电压保护的判据：
UDL|＞1.1pu或|UDL-UDN|＞1.1pu，61s闭锁换流器。
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发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种直流过电压保护仿真装置，连接在直流控制保护***的直流***保护单元中，用于高压直流输电设备的直流控制保护***的仿真，其特征在于：
所述的直流过电压保护仿真装置包括过电压判别模块和连接到过电压判别模块的至少一个过压保护动作单元；所述的过压保护动作单元包括第一算术运算元件，第一斯密特触发器，第一与门，第一至第五定时器和第一或门；
中性线电流信号端依次通过第一算术运算元件和第一斯密特触发器，连接到第一与门的一个输入端；所述过电压判别模块通过第二参考电压端，连接到第一与门的另一个输入端；第一与门的输出端通过第一定时器，连接到第一或门的第一输入端；所述的第二参考电压端还通过第二定时器，连接到第一或门的第二输入端；
所述过电压判别模块通过第一参考电压端连接到第三定时器；第三定时器再通过第四定时器，连接到第一或门的第三输入端；第一或门的输出端连接到第五定时器的输入端，第五定时器的输出端构成所述直流过电压保护仿真装置的直流过电压保护信号端。
2.根据权利要求1所述的直流过电压保护仿真装置，其特征在于所述的过电压判别模块包括第二算术运算元件，第二至第四斯密特触发器，第二与门和第二或门；第二斯密特触发器的输入端，第三斯密特触发器的输入端，以及第二算术运算元件的同相输入端，并联连接在直流电压信号端上；中性线电压信号端连接到第二算术运算元件的反相输入端；第三斯密特触发器的输出端，连接到第二与门的一个输入端；第二算术运算元件的输出端，通过第四斯密特触发器，连接到第二与门的另一个输入端；第二斯密特触发器的输出端构成第二参考电压端，并且连接到第二或门的一个输入端；第二与门的输出端，连接到第二或门的另一个输入端；第二或门的输出端构成第一参考电压端。
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