一種可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置制造方法
【專利摘要】一種可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置，屬于電力系統(tǒng)緊急保護(hù)電路裝置，尤其涉及一種用于可控移相器繼電保護(hù)電路的仿真測(cè)試裝置，包括第一、二與門電路，第一、二或門電路，反相器和延時(shí)電路；第一或門電路連接到零序方向滿足信號(hào)端和PT異常信號(hào)端；零序過(guò)流元件動(dòng)作、后備保護(hù)硬壓板投入和后備保護(hù)軟壓板投入信號(hào)端，連接到第一與門電路；可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置，通過(guò)第二與門電路產(chǎn)生零序過(guò)流保護(hù)跳閘信號(hào)，再通過(guò)延時(shí)電路延時(shí)輸出零序過(guò)流保護(hù)跳閘信號(hào)。該裝置可真實(shí)地模擬可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)狀態(tài)，為TCPST裝置的研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果，其邏輯關(guān)系簡(jiǎn)潔，動(dòng)作可靠，易于實(shí)現(xiàn)，具有跨平臺(tái)仿真測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】 一種可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)緊急保護(hù)電路裝置，尤其涉及一種用于可控移相器繼電保護(hù)電路的仿真測(cè)試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，生活和生產(chǎn)對(duì)電能供應(yīng)不斷增長(zhǎng)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(fù)荷中心的空間距離是大容量、長(zhǎng)距離輸送電能的客觀動(dòng)因。為了滿足輸電需求，電力網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模日益擴(kuò)大。由于電力系統(tǒng)在運(yùn)行中受到設(shè)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(guò)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(xué)研究、電網(wǎng)技術(shù)升級(jí)的一個(gè)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(shí)，系統(tǒng)潮流由歐姆定律、Kirchoff定律約束，電力網(wǎng)絡(luò)唯一可以快速控制的是通過(guò)線路開(kāi)關(guān)改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種缺乏控制的自由潮流經(jīng)常由于受到系統(tǒng)運(yùn)行的某種約束而不得不降低系統(tǒng)設(shè)備的利用率或者使系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不是很好的狀態(tài)。在電力系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，為了使電網(wǎng)有一定的控制自由度，先后誕生了以機(jī)械切換裝置實(shí)現(xiàn)的并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償、串聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償、移相器和可調(diào)分接頭變壓器等技術(shù)。但是，機(jī)械式裝置在速度上無(wú)法滿足系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制需求，在頻度上無(wú)法充分滿足系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)調(diào)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(shuō)明中也簡(jiǎn)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(yīng)特性，TCPST不僅能快速調(diào)節(jié)線路潮流，還能實(shí)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(kāi)展TCPST的關(guān)鍵技術(shù)研究對(duì)增強(qiáng)超高壓輸電網(wǎng)的控制手段、優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行模式具有重要的意義，其中，TCPST的控制保護(hù)技術(shù)的研究對(duì)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用。由于超高壓輸電網(wǎng)系統(tǒng)的性質(zhì)，TCPST的關(guān)鍵技術(shù)研究主要通過(guò)仿真技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用仿真裝置對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)和仿真，并參照試驗(yàn)和仿真結(jié)果，對(duì)研究或設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證或作為修改的依據(jù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是要提供一種可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置，其可真實(shí)地模擬反映可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)情況，為可控移相器的應(yīng)用研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果，解決為可控移相器的應(yīng)用研究或設(shè)計(jì)提供驗(yàn)證平臺(tái)的技術(shù)問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置，包括第一與門電路，第二與門電路，第一或門電路，第二或門電路，反相器和延時(shí)電路，其特征在于:
[0006]第一或門電路的兩個(gè)輸入端，分別連接到零序方向滿足信號(hào)端和PT異常信號(hào)端；第一或門電路的輸出端連接到第二或門電路的一個(gè)輸入端，本側(cè)電壓投入硬壓板信號(hào)端通過(guò)反相器，連接到第二或門電路的另一個(gè)輸入端；
[0007]零序過(guò)流元件動(dòng)作信號(hào)端、后備保護(hù)硬壓板投入信號(hào)端和后備保護(hù)軟壓板投入信號(hào)端，分別連接到第一與門電路的三個(gè)輸入端；
[0008]第二與門電路的三個(gè)輸入端，分別連接到第二或門電路和第一與門電路的輸出端，以及零序過(guò)流保護(hù)起動(dòng)元件信號(hào)端；
[0009]所述的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置，通過(guò)第二與門電路的輸出端，產(chǎn)生零序過(guò)流保護(hù)跳閘信號(hào)，再通過(guò)延時(shí)電路，延時(shí)輸出所產(chǎn)生的零序過(guò)流保護(hù)跳閘信號(hào)。
[0010]本實(shí)用新型的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置的一種較佳的技術(shù)方案，其特征在于所述第一與門電路通過(guò)其第4個(gè)輸入端，連接到零序過(guò)流保護(hù)控制字投入信號(hào)端，根據(jù)零序過(guò)流保護(hù)控制字，選擇零序過(guò)流各段所采用的零序電流。
[0011]本實(shí)用新型的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置的一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的第一與門電路和第二與門電路由一塊4輸入端雙與門集成電路組成；第一或門電路和第二或門電路由一塊2輸入端四或門集成電路組成；反相器由一塊六反相器集成電路組成；所述的延時(shí)電路由定時(shí)器集成電路組成。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]1.本實(shí)用新型的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置可真實(shí)地模擬、反映可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)狀態(tài)，為TCPST裝置的研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果；
[0014]2.本實(shí)用新型的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置的邏輯關(guān)系簡(jiǎn)潔，動(dòng)作可靠，易于實(shí)現(xiàn)，具有跨平臺(tái)仿真測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是雙芯對(duì)稱型可控移相器的原理圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置的主電路圖；
[0017]圖3是本實(shí)用新型的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置的邏輯關(guān)系示意圖；
[0018]圖4是雙芯對(duì)稱型可控移相器保護(hù)系統(tǒng)的CT、PT配置圖。
[0019]以上圖中的各部件的標(biāo)號(hào):11是第一與門電路，12是第二與門電路，21是第一或門電路，22是第二或門電路，31是反相器，32是延時(shí)電路，CT是電流互感器，其中，CTl-CTlO對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)于電壓互感器1-電壓互感器4。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為了能更好地理解本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0021]可控移相器的結(jié)構(gòu)、控制方式上雖然有很大差別，但其調(diào)節(jié)線路潮流的原理是一致的?？煽匾葡嗥鞯难a(bǔ)償電壓改變了線路電壓的幅值或相角，以此調(diào)節(jié)線路潮流。因可控移相器本體結(jié)構(gòu)的不同，其補(bǔ)償方式也不同，主要有縱向補(bǔ)償、橫向補(bǔ)償、斜向補(bǔ)償?？v向補(bǔ)償只改變電壓幅值，主要影響線路無(wú)功功率；橫向補(bǔ)償主要改變電壓相角，調(diào)節(jié)有功功率；斜向補(bǔ)償是兩者的結(jié)合，方式相對(duì)靈活，但其本體結(jié)構(gòu)、接線方式也相對(duì)復(fù)雜。典型的可控移相器為雙芯對(duì)稱型可控移相器，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。本實(shí)用新型中的可控移相器應(yīng)用在三相電網(wǎng)中，為簡(jiǎn)化說(shuō)明，在以下描述中忽略了電網(wǎng)或元器件的三相標(biāo)記A、B、C或a、b、c ;除非特別指明，所有的說(shuō)明內(nèi)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(diào)壓電路T組成組成，這種結(jié)構(gòu)的移相器只調(diào)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(cè)采用匝數(shù)比為1:3:9的3倍繞組結(jié)構(gòu)，可得到27個(gè)電壓級(jí)差。調(diào)壓電路采用晶閘管控制，相比傳統(tǒng)機(jī)械式移相器相應(yīng)速度快，除可調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)潮流外，還可參與系統(tǒng)暫態(tài)調(diào)節(jié)。圖中，串聯(lián)變壓器B—次側(cè)的繞組B1、B2串聯(lián)連接在三相電網(wǎng)線路的兩個(gè)母線節(jié)點(diǎn)S和L之間，繞組Bl、B2的串聯(lián)連接點(diǎn)連接到Y(jié)形連接的聯(lián)變壓器E的一次側(cè)繞組E1 ;晶閘管組T連接到串聯(lián)變壓器B 二次側(cè)的繞組B3和并聯(lián)變壓器E 二次側(cè)的三個(gè)繞組E2、E3、E4。圖中的晶閘管調(diào)壓電路T為示意圖，其中每個(gè)獨(dú)立的晶閘管在實(shí)際系統(tǒng)中都由多個(gè)晶閘管串并聯(lián)組成。可控移相器保護(hù)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(gè)實(shí)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(shí)，由于三相對(duì)稱性，圖4還省略了可控移相器的B相和C相?？煽匾葡嗥鞅Ｗo(hù)系統(tǒng)所需要的電流互感器(CT)和電壓互感器(PT)包括:CT1 (進(jìn)線側(cè)母線電流IS)、CT2(線路出線端電流IL)、CT3(串聯(lián)變繞組1電流ISE1)、CT4(串聯(lián)變繞組2電流ISE2)、CT5(并聯(lián)變一次側(cè)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)、CT10 (零線電流ISHO)、PT1 (進(jìn)線側(cè)母線電壓US)、PT2 (線路出線端電壓UL)、PT3 (并聯(lián)變一次側(cè)電壓USH1)、PT4 ( 二次側(cè)晶閘管電壓USH2)，涵蓋了可控移相器本體保護(hù)、輔助保護(hù)和線路保護(hù)的需求。
[0022]圖2是本實(shí)用新型的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置的一個(gè)實(shí)施例的主電路圖，包括第一與門電路11，第二與門電路12，第一或門電路21，第二或門電路22，反相器31，以及延時(shí)電路32，其中:
[0023]第一或門電路21的兩個(gè)輸入端，分別連接到零序方向滿足信號(hào)端和PT異常信號(hào)端；第一或門電路21的輸出端連接到第二或門電路22的一個(gè)輸入端，本側(cè)電壓投入硬壓板信號(hào)端通過(guò)反相器31，連接到第二或門電路22的另一個(gè)輸入端；
[0024]零序過(guò)流元件動(dòng)作信號(hào)端、后備保護(hù)硬壓板投入信號(hào)端和后備保護(hù)軟壓板投入信號(hào)端，分別連接到第一與門電路11的三個(gè)輸入端；
[0025]第二與門電路12的三個(gè)輸入端，分別連接到第二或門電路22和第一與門電路11的輸出端，以及零序過(guò)流保護(hù)起動(dòng)元件信號(hào)端；
[0026]所述的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置，通過(guò)第二與門電路12的輸出端，產(chǎn)生零序過(guò)流保護(hù)跳閘信號(hào)，再通過(guò)延時(shí)電路32，延時(shí)輸出所產(chǎn)生的零序過(guò)流保護(hù)跳閘信號(hào)。
[0027]本實(shí)用新型的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置，用于仿真變壓器零序過(guò)流故障的后備保護(hù)動(dòng)作。所述的方向元件用于判別過(guò)流方向指向，方向元件所用零序電壓固定為自產(chǎn)零序電壓，電流固定為自產(chǎn)零序電流。以上所指的方向均是指CT的正極性端在母線偵牝當(dāng)方向指向變壓器時(shí)，方向靈敏角為255° ;當(dāng)方向指向系統(tǒng)時(shí)，方向靈敏角為75°。
[0028]在圖2所示的本實(shí)用新型的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置的實(shí)施例中，所述第一與門電路11通過(guò)其第4個(gè)輸入端，連接到零序過(guò)流保護(hù)控制字投入信號(hào)端，根據(jù)零序過(guò)流保護(hù)控制字，選擇零序過(guò)流各段所采用的零序電流。若零序過(guò)流保護(hù)控制字為邏輯“ 1 ”時(shí)，本段零序過(guò)流所采用的零序電流為自產(chǎn)零序電流；若零序過(guò)流保護(hù)控制字為邏輯“ 0 ”時(shí)，本段零序過(guò)流所采用的零序電流是外接零序電流。
[0029]本實(shí)用新型的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置的一個(gè)實(shí)施例采用74系列集成邏輯電路元件實(shí)現(xiàn)，其中，第一與門電路11和第二與門電路12由一塊4輸入端雙與門集成電路7422組成；第一或門電路21和第二或門電路22由一塊2輸入端四或門集成電路7432組成；反相器31由一塊六反相器集成電路7404組成；延時(shí)電路33由555定時(shí)器集成電路組成。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。
[0030]圖3給出了本實(shí)用新型的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置的邏輯關(guān)系示意圖，采用實(shí)際電子元件(真實(shí)環(huán)境)或者以計(jì)算機(jī)軟件(虛擬環(huán)境)均可實(shí)現(xiàn)本裝置的邏輯關(guān)系或邏輯功能，也就是說(shuō)，本實(shí)用新型的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置，既可以采用上述集成邏輯電路元件實(shí)現(xiàn)，可以使用單片微處理器編程模擬實(shí)現(xiàn)，或者，按照?qǐng)D3所示的邏輯結(jié)構(gòu)，在虛擬環(huán)境中以計(jì)算機(jī)軟件模擬來(lái)實(shí)現(xiàn)，可廣泛用于TCPST裝置聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)、制造領(lǐng)域。
[0031]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，任何基于本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神對(duì)以上所述實(shí)施例所作的變化、變型，都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置，包括第一與門電路，第二與門電路，第一或門電路，第二或門電路，反相器和延時(shí)電路，其特征在于: 第一或門電路的兩個(gè)輸入端，分別連接到零序方向滿足信號(hào)端和PT異常信號(hào)端；第一或門電路的輸出端連接到第二或門電路的一個(gè)輸入端，本側(cè)電壓投入硬壓板信號(hào)端通過(guò)反相器，連接到第二或門電路的另一個(gè)輸入端； 零序過(guò)流元件動(dòng)作信號(hào)端、后備保護(hù)硬壓板投入信號(hào)端和后備保護(hù)軟壓板投入信號(hào)端，分別連接到第一與門電路的三個(gè)輸入端； 第二與門電路的三個(gè)輸入端，分別連接到第二或門電路和第一與門電路的輸出端，以及零序過(guò)流保護(hù)起動(dòng)元件信號(hào)端； 所述的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置，通過(guò)第二與門電路的輸出端，產(chǎn)生零序過(guò)流保護(hù)跳閘信號(hào)，再通過(guò)延時(shí)電路，延時(shí)輸出所產(chǎn)生的零序過(guò)流保護(hù)跳閘信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置，其特征在于所述第一與門電路通過(guò)其第4個(gè)輸入端，連接到零序過(guò)流保護(hù)控制字投入信號(hào)端，根據(jù)零序過(guò)流保護(hù)控制字，選擇零序過(guò)流各段所采用的零序電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可控移相器的零序過(guò)流保護(hù)仿真裝置，其特征在于所述的第一與門電路和第二與門電路由一塊4輸入端雙與門集成電路組成；第一或門電路和第二或門電路由一塊2輸入端四或門集成電路組成；反相器由一塊六反相器集成電路組成；所述的延時(shí)電路由定時(shí)器集成電路組成。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK204065257SQ201420357596
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】崔勇, 楊增輝, 余穎輝, 郭強(qiáng), 鮑偉, 馮煜堯 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)上海市電力公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司