一種可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置制造方法
【專利摘要】一種可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置，屬于電力系統(tǒng)緊急保護電路裝置，尤其涉及一種用于可控移相器繼電保護電路的仿真測試裝置，包括第一至第六與門電路和第一或門電路，第一與門電路連接到穩(wěn)態(tài)高值比率差動元件動作信號端，第二與門電路連接到穩(wěn)態(tài)低值比率差動元件動作信號端；第六與門電路連接到差流起動元件動作信號端和第四與門電路的輸出端；第五與門電路和第六與門電路連接到第一或門電路的兩個輸入端，并通過第一或門電路提供穩(wěn)態(tài)比率差動保護跳閘信號。該裝置可真實地模擬可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護狀態(tài)，為TCPST裝置的研究或設計提供相應的仿真結果，其邏輯關系簡潔，動作可靠，易于實現(xiàn)，具有跨平臺仿真測試的優(yōu)點。
【專利說明】一種可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力系統(tǒng)緊急保護電路裝置，尤其涉及一種用于可控移相器繼電保護電路的仿真測試裝置。

【背景技術】
[0002]隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，生活和生產(chǎn)對電能供應不斷增長的需求有力地刺激著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展。能源中心與負荷中心的空間距離是大容量、長距離輸送電能的客觀動因。為了滿足輸電需求，電力網(wǎng)絡的規(guī)模日益擴大。由于電力系統(tǒng)在運行中受到設備熱穩(wěn)極限的約束、輸電線路的電壓降約束、N-1靜態(tài)安全約束、系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性約束、電壓穩(wěn)定性約束、暫態(tài)穩(wěn)定性約束以及可靠性備用約束而使得系統(tǒng)的輸電能力很難得到完全充分利用。通過新型控制元件挖掘已有系統(tǒng)的潛力是最近數(shù)十年電力科學研究、電網(wǎng)技術升級的一個基本思路。電網(wǎng)一旦建成，輸電線路的電氣參數(shù)即成現(xiàn)實，系統(tǒng)潮流由歐姆定律、Kirchoff定律約束，電力網(wǎng)絡唯一可以快速控制的是通過線路開關改變拓撲結構。這種缺乏控制的自由潮流經(jīng)常由于受到系統(tǒng)運行的某種約束而不得不降低系統(tǒng)設備的利用率或者使系統(tǒng)運行在一個技術經(jīng)濟指標不是很好的狀態(tài)。在電力系統(tǒng)技術的發(fā)展過程中，為了使電網(wǎng)有一定的控制自由度，先后誕生了以機械切換裝置實現(xiàn)的并聯(lián)無功補償、串聯(lián)無功補償、移相器和可調分接頭變壓器等技術。但是，機械式裝置在速度上無法滿足系統(tǒng)的動態(tài)控制需求，在頻度上無法充分滿足系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)調控的要求。隨著電力電子器件的發(fā)展，可控移相器(主要指晶閘管控制移相器，Thyristor Controlled Phase Shifting Transformer,在以下說明中也簡稱為移相器或TCPST)得到了廣泛的研究。由于電力電子器件的快速響應特性，TCPST不僅能快速調節(jié)線路潮流，還能實現(xiàn)提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、阻尼系統(tǒng)振蕩等功能。開展TCPST的關鍵技術研究對增強超高壓輸電網(wǎng)的控制手段、優(yōu)化系統(tǒng)運行模式具有重要的意義，其中，TCPST的控制保護技術的研究對系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行具有至關重要的作用。由于超高壓輸電網(wǎng)系統(tǒng)的性質，TCPST的關鍵技術研究主要通過仿真技術來實現(xiàn)，采用仿真裝置對系統(tǒng)進行試驗和仿真，并參照試驗和仿真結果，對研究或設計的結果進行驗證或作為修改的依據(jù)。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是要提供一種可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置，其可真實地模擬反映可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護情況，為可控移相器的應用研究或設計提供相應的仿真結果，解決為可控移相器的應用研究或設計提供驗證平臺的技術問題。
[0004]本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是:
[0005]一種可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置，包括第一至第六與門電路和第一或門電路，其特征在于:
[0006]第一與門電路的三個輸入端，分別連接到穩(wěn)態(tài)高值比率差動元件動作信號端，差動保護硬壓板投入信號端，以及穩(wěn)態(tài)比率差動保護軟壓板投入信號端；
[0007]第三與門電路的兩個輸入端，分別連接到涌流判別元件開放信號端和第一與門電路的輸出端；
[0008]第五與門電路的兩個輸入端，分別連接到差流起動元件動作信號端和第三與門電路的輸出端；
[0009]第二與門電路的三個輸入端，分別連接到穩(wěn)態(tài)低值比率差動元件動作信號端，差動保護硬壓板投入信號端，以及穩(wěn)態(tài)比率差動保護軟壓板投入信號端；
[0010]第四與門電路的三個輸入端，分別連接到CT飽和判別元件開放信號端，涌流判別元件開放信號端，以及第二與門電路的輸出端；
[0011]第六與門電路的兩個輸入端，分別連接到差流起動元件動作信號端和第四與門電路的輸出端；
[0012]第五與門電路和第六與門電路的輸出端，分別連接到第一或門電路的兩個輸入端;
[0013]所述的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置，通過第一或門電路的輸出端，提供穩(wěn)態(tài)比率差動保護跳閘信號。
[0014]本實用新型的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置的一種較佳的技術方案，其特征在于還包括第一與非門電路和第二與非門電路組成的CT斷線判別保護電路；第一與非門電路的兩個輸入端，分別連接到CT瞬時斷線信號端和CT斷線投退軟壓板投入信號端；第一與非門電路的輸出端連接到第三與門電路的另一個輸入端；第二與非門電路的兩個輸入端，分別連接到CT瞬時斷線信號端和CT斷線投退軟壓板投入信號端；第二與非門電路的輸出端連接到第四與門電路的另一個輸入端。
[0015]本實用新型的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置的一種優(yōu)選的技術方案，其特征在于所述的第一與門電路、第二與門電路、第三與門電路和第四與門電路由兩塊4輸入端雙與門集成電路組成；第五與門電路和第六與門電路由一塊2輸入端四與門集成電路，或者3輸入端三與門集成電路組成；第一與非門電路和第二與非門電路由一塊4輸入端雙與非門集成電路組成；第一或門電路由一塊2輸入端四或門集成電路，或者3輸入端三或門集成電路組成。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]1.本實用新型的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置可真實地模擬、反映可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護狀態(tài)，為TCPST裝置的研究或設計提供相應的仿真結果；
[0018]2.本實用新型的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置的邏輯關系簡潔，動作可靠，易于實現(xiàn)，具有跨平臺仿真測試的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是雙芯對稱型可控移相器的原理圖；
[0020]圖2是本實用新型的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置的主電路圖；
[0021]圖3是本實用新型的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置的邏輯關系示意圖；
[0022]圖4是雙芯對稱型可控移相器保護系統(tǒng)的CT、PT配置圖。
[0023]以上圖中的各部件的標號:11-17是第一與門電路至第七與門電路，21是第一或門電路，22是第二或門電路，CT是電流互感器，其中，CTl-CTlO對應于電流互感器1-電流互感器10，PT是電壓互感器，其中，PT1-PT4對應于電壓互感器1-電壓互感器4。

【具體實施方式】
[0024]為了能更好地理解本實用新型的上述技術方案，下面結合附圖和實施例進行進一步詳細描述。
[0025]可控移相器的結構、控制方式上雖然有很大差別，但其調節(jié)線路潮流的原理是一致的。可控移相器的補償電壓改變了線路電壓的幅值或相角，以此調節(jié)線路潮流。因可控移相器本體結構的不同，其補償方式也不同，主要有縱向補償、橫向補償、斜向補償。縱向補償只改變電壓幅值，主要影響線路無功功率；橫向補償主要改變電壓相角，調節(jié)有功功率；斜向補償是兩者的結合，方式相對靈活，但其本體結構、接線方式也相對復雜。典型的可控移相器為雙芯對稱型可控移相器，其基本結構如圖1所示。本實用新型中的可控移相器應用在三相電網(wǎng)中，為簡化說明，在以下描述中忽略了電網(wǎng)或元器件的三相標記A、B、C或a、b、c ;除非特別指明，所有的說明內容適用于三相電網(wǎng)中的任何一相。移相器本體由串聯(lián)變壓器B、并聯(lián)變壓器E和晶閘管調壓電路T組成組成，這種結構的移相器只調節(jié)線路電壓的相角、不改變幅值。其并聯(lián)變壓器E的二次側采用匝數(shù)比為1:3:9的3倍繞組結構，可得到27個電壓級差。調壓電路采用晶閘管控制，相比傳統(tǒng)機械式移相器相應速度快，除可調節(jié)穩(wěn)態(tài)潮流外，還可參與系統(tǒng)暫態(tài)調節(jié)。圖中，串聯(lián)變壓器B—次側的繞組B1、B2串聯(lián)連接在三相電網(wǎng)線路的兩個母線節(jié)點S和L之間，繞組B1、B2的串聯(lián)連接點連接到Y形連接的聯(lián)變壓器E的一次側繞組El ;晶閘管組T連接到串聯(lián)變壓器B 二次側的繞組B3和并聯(lián)變壓器E 二次側的三個繞組E2、E3、E4。圖中的晶閘管調壓電路T為示意圖，其中每個獨立的晶閘管在實際系統(tǒng)中都由多個晶閘管串并聯(lián)組成。可控移相器保護系統(tǒng)所需要的電流互感器(CT)和電壓互感器(PT)配置的一個實施例如圖4所示，圖中省略了與移相器配合的斷路器、隔離刀閘等。同時，由于三相對稱性，圖4還省略了可控移相器的B相和C相。可控移相器保護系統(tǒng)所需要的電流互感器(CT)和電壓互感器(PT)包括:CT1 (進線側母線電流IS)、CT2(線路出線端電流IL)、CT3(串聯(lián)變繞組I電流ISE1)、CT4(串聯(lián)變繞組2電流ISE2)、CT5 (并聯(lián)變一次側電流ISH1)、CT6 (晶閘管閥組電流ISH2)、CT7 (并聯(lián)變繞組2電流IE2)、CT8 (并聯(lián)變繞組3電流IE3)、CT9 (并聯(lián)變繞組4電流IE4) ,CTlO (零線電流ISHO)、PT1 (進線側母線電壓US)、ΡΤ2(線路出線端電壓UL)、ΡΤ3(并聯(lián)變一次側電壓USH1)、ΡΤ4( 二次側晶閘管電壓USH2)，涵蓋了可控移相器本體保護、輔助保護和線路保護的需求。
[0026]圖2是本實用新型的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置的一個實施例的主電路圖，包括第一至第六與門電路11-16和第一或門電路31,其中:
[0027]第一與門電路11的三個輸入端，分別連接到穩(wěn)態(tài)高值比率差動元件動作信號端，差動保護硬壓板投入信號端，以及穩(wěn)態(tài)比率差動保護軟壓板投入信號端；
[0028]第三與門電路13的兩個輸入端，分別連接到涌流判別元件開放信號端和第一與門電路11的輸出端；
[0029]第五與門電路15的兩個輸入端，分別連接到差流起動元件動作信號端和第三與門電路13的輸出端；
[0030]第二與門電路12的三個輸入端，分別連接到穩(wěn)態(tài)低值比率差動元件動作信號端，差動保護硬壓板投入信號端，以及穩(wěn)態(tài)比率差動保護軟壓板投入信號端；
[0031]第四與門電路14的三個輸入端，分別連接到CT飽和判別元件開放信號端，涌流判別元件開放信號端，以及第二與門電路12的輸出端；
[0032]第六與門電路16的兩個輸入端，分別連接到第四與門電路14的輸出端和差流起動元件動作信號端；
[0033]第五與門電路15和第六與門電路16的輸出端，分別連接到第一或門電路21的兩個輸入端；
[0034]所述的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置，通過第一或門電路21的輸出端，提供穩(wěn)態(tài)比率差動保護跳閘信號。
[0035]在圖2所示的本實用新型的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置的實施例中，還包括第一與非門電路21和第二與非門電路22組成的CT斷線判別保護電路；第一與非門電路21的兩個輸入端，分別連接到CT瞬時斷線信號端和CT斷線投退軟壓板投入信號端；第一與非門電路21的輸出端連接到第三與門電路13的另一個輸入端；第二與非門電路22的兩個輸入端，分別連接到CT瞬時斷線信號端和CT斷線投退軟壓板投入信號端；第二與非門電路22的輸出端連接到第四與門電路14的另一個輸入端。
[0036]本實用新型的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置的一個實施例采用74系列集成邏輯電路元件實現(xiàn)，其中，第一與門電路11、第二與門電路12、第三與門電路13和第四與門電路14由兩塊4輸入端雙與門集成電路7422組成；第五與門電路15和第六與門電路16由一塊2輸入端四與門集成電路7408，或者3輸入端三與門集成電路7411組成；第一與非門電路21和第二與非門電路22由一塊4輸入端雙與非門集成電路7420組成；第一或門電路21由一塊2輸入端四或門集成電路7432，或者3輸入端三或門集成電路7427組成。各與門電路的空閑輸入端連接到邏輯“I”電平，各或門電路的空閑輸入端連接到邏輯“O”電平。
[0037]圖3給出了本實用新型的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置的邏輯關系示意圖，采用實際電子元件(真實環(huán)境)或者以計算機軟件(虛擬環(huán)境)均可實現(xiàn)本裝置的邏輯關系或邏輯功能，也就是說，本實用新型的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置，既可以采用上述集成邏輯電路元件實現(xiàn)，可以使用單片微處理器編程模擬實現(xiàn)，或者，按照圖3所示的邏輯結構，在虛擬環(huán)境中以計算機軟件模擬來實現(xiàn)，可廣泛用于TCPST裝置聯(lián)鎖保護系統(tǒng)的研究、設計、制造領域。
[0038]本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的技術方案，而并非用作為對本實用新型的限定，任何基于本實用新型的實質精神對以上所述實施例所作的變化、變型，都將落在本實用新型的權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置，包括第一至第六與門電路和第一或門電路，其特征在于: 第一與門電路的三個輸入端，分別連接到穩(wěn)態(tài)高值比率差動元件動作信號端，差動保護硬壓板投入信號端，以及穩(wěn)態(tài)比率差動保護軟壓板投入信號端； 第三與門電路的兩個輸入端，分別連接到涌流判別元件開放信號端和第一與門電路的輸出端； 第五與門電路的兩個輸入端，分別連接到差流起動元件動作信號端和第三與門電路的輸出端； 第二與門電路的三個輸入端，分別連接到穩(wěn)態(tài)低值比率差動元件動作信號端，差動保護硬壓板投入信號端，以及穩(wěn)態(tài)比率差動保護軟壓板投入信號端； 第四與門電路的三個輸入端，分別連接到CT飽和判別元件開放信號端，涌流判別元件開放信號端，以及第二與門電路的輸出端； 第六與門電路的兩個輸入端，分別連接到差流起動元件動作信號端和第四與門電路的輸出端； 第五與門電路和第六與門電路的輸出端，分別連接到第一或門電路的兩個輸入端；所述的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置，通過第一或門電路的輸出端，提供穩(wěn)態(tài)比率差動保護跳閘信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置，其特征在于還包括第一與非門電路和第二與非門電路組成的CT斷線判別保護電路；第一與非門電路的兩個輸入端，分別連接到CT瞬時斷線信號端和CT斷線投退軟壓板投入信號端；第一與非門電路的輸出端連接到第三與門電路的另一個輸入端；第二與非門電路的兩個輸入端，分別連接到CT瞬時斷線信號端和CT斷線投退軟壓板投入信號端；第二與非門電路的輸出端連接到第四與門電路的另一個輸入端。
3.根據(jù)權利要求2所述的可控移相器的穩(wěn)態(tài)比率差動保護仿真裝置，其特征在于其特征在于所述的第一與門電路、第二與門電路、第三與門電路和第四與門電路由兩塊4輸入端雙與門集成電路組成；第五與門電路和第六與門電路由一塊2輸入端四與門集成電路，或者3輸入端三與門集成電路組成；第一與非門電路和第二與非門電路由一塊4輸入端雙與非門集成電路組成；第一或門電路由一塊2輸入端四或門集成電路，或者3輸入端三或門集成電路組成。
【文檔編號】G05B17/02GK203965828SQ201420357593
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權日:2014年6月30日
【發(fā)明者】崔勇, 楊增輝, 余穎輝, 郭強, 鮑偉, 馮煜堯 申請人:國網(wǎng)上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司