本實(shí)用新型涉及電力電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種直流工程行波保護(hù)定值改進(jìn)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

直流保護(hù)用于保護(hù)直流輸電系統(tǒng)中各一次設(shè)備，在故障或異常運(yùn)行工況下有選擇性地快速切除系統(tǒng)中的故障或不正常運(yùn)行設(shè)備，保證直流系統(tǒng)及整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。直流系統(tǒng)發(fā)生線路故障概率比較大，直流線路保護(hù)包括行波保護(hù)WFPDL、電壓突變量保護(hù)27du/dt、線路低電壓保護(hù)27DCL、縱差保護(hù)87DCLL、金屬回線橫差保護(hù)87DCLT及金屬回線縱差保護(hù)87MRL。行波保護(hù)是直流線路保護(hù)的主保護(hù)，其能否可靠動(dòng)作對(duì)直流系統(tǒng)乃至整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。

直流工程大多為跨省長線路(大于1000公里)直流工程，傳統(tǒng)的行波保護(hù)定值也是根據(jù)長線路整定的。直流線路長度越短，發(fā)生接地故障后，相關(guān)特征量傳輸過程中的畸變和衰減越小，行波保護(hù)檢測到的相關(guān)特征量變化越顯著，保護(hù)判據(jù)更容易滿足。因此在短線路直流工程中，若沿用長線路的行波保護(hù)參數(shù)，則在線路保護(hù)區(qū)外故障時(shí)，行波保護(hù)存在誤動(dòng)可能，行波保護(hù)可靠性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)上述問題，提供一種可提高短線路直流工程行波保護(hù)可靠性的直流工程行波保護(hù)定值改進(jìn)平臺(tái)。

一種直流工程行波保護(hù)定值改進(jìn)平臺(tái)，包括實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器和直流控制保護(hù)裝置，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器連接所述直流控制保護(hù)裝置，所述直流控制保護(hù)裝置內(nèi)置有故障錄波器，

所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器接收行波保護(hù)誤動(dòng)的區(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)，輸出模擬量和開關(guān)量至所述直流控制保護(hù)裝置；以及接收直流控制保護(hù)裝置發(fā)送的行波保護(hù)定值，輸出行波保護(hù)區(qū)內(nèi)故障試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果至所述直流控制保護(hù)裝置；

所述直流控制保護(hù)裝置接收所述模擬量和開關(guān)量，通過所述故障錄波器顯示故障錄波信息以及預(yù)設(shè)的行波保護(hù)定值；接收行波保護(hù)修改值，根據(jù)所述行波保護(hù)修改值對(duì)所述行波保護(hù)定值進(jìn)行更新，并再次接收模擬量和開關(guān)量，通過所述故障錄波器顯示故障錄波信息以及行波保護(hù)定值；將行波保護(hù)定值發(fā)送至實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器，接收并顯示所述試驗(yàn)結(jié)果；以及接收對(duì)應(yīng)于所述試驗(yàn)結(jié)果輸入的測試通過指令，保存所述行波保護(hù)定值。

上述直流工程行波保護(hù)定值改進(jìn)平臺(tái)，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器接收行波保護(hù)誤動(dòng)的區(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)，輸出模擬量和開關(guān)量至直流控制保護(hù)裝置。直流控制保護(hù)裝置接收模擬量和開關(guān)量，通過故障錄波器顯示故障錄波信息以及預(yù)設(shè)的行波保護(hù)定值。測試人員可根據(jù)顯示的故障錄波信息對(duì)預(yù)設(shè)的行波保護(hù)定值進(jìn)行改進(jìn)。在直流控制保護(hù)裝置接收行波保護(hù)修改值對(duì)行波保護(hù)定值改進(jìn)，保證區(qū)外故障時(shí)不誤動(dòng)后，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器還進(jìn)行行波保護(hù)區(qū)內(nèi)故障試驗(yàn)，能夠確保改進(jìn)后的行波保護(hù)定值使得行波保護(hù)在區(qū)外故障時(shí)不發(fā)生誤動(dòng)，且在線路故障時(shí)行波保護(hù)可靠動(dòng)作，有效避免在短線路直流工程出現(xiàn)誤動(dòng)，提高了短線路直流工程行波保護(hù)可靠性。

附圖說明

圖1為一實(shí)施例中直流工程行波保護(hù)定值改進(jìn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為另一實(shí)施例中直流工程行波保護(hù)定值改進(jìn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為又一實(shí)施例中直流工程行波保護(hù)定值改進(jìn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為一實(shí)施例中直流工程行波保護(hù)定值改進(jìn)方法的試驗(yàn)波形圖；

圖5為另一實(shí)施例中直流工程行波保護(hù)定值改進(jìn)方法的試驗(yàn)波形圖。

具體實(shí)施方式

在一個(gè)實(shí)施例中，一種直流工程行波保護(hù)定值改進(jìn)平臺(tái)，適用于短線路直流工程的行波保護(hù)定值改進(jìn)，短線路具體可指1000公里以下的線路。如圖1所示，該平臺(tái)包括實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110和直流控制保護(hù)裝置120，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110連接直流控制保護(hù)裝置120，直流控制保護(hù)裝置120內(nèi)置有故障錄波器。

實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110接收行波保護(hù)誤動(dòng)的區(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)，輸出模擬量和開關(guān)量至直流控制保護(hù)裝置120；以及接收直流控制保護(hù)裝置120發(fā)送的行波保護(hù)定值，輸出行波保護(hù)區(qū)內(nèi)故障試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果至直流控制保護(hù)裝置120。

直流控制保護(hù)裝置120接收模擬量和開關(guān)量，通過故障錄波器顯示故障錄波信息以及預(yù)設(shè)的行波保護(hù)定值；接收行波保護(hù)修改值，根據(jù)行波保護(hù)修改值對(duì)行波保護(hù)定值進(jìn)行更新，并再次接收模擬量和開關(guān)量，通過故障錄波器顯示故障錄波信息以及行波保護(hù)定值；將行波保護(hù)定值發(fā)送至實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器，接收并顯示試驗(yàn)結(jié)果；以及接收對(duì)應(yīng)于試驗(yàn)結(jié)果輸入的測試通過指令，保存行波保護(hù)定值。

區(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)用于對(duì)可能使行波保護(hù)誤動(dòng)的區(qū)外故障進(jìn)行模擬。區(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)的具體類型并不唯一，可包括直流母線閥側(cè)接地模擬數(shù)據(jù)和/或換流變閥側(cè)單相接地模擬數(shù)據(jù)。故障錄波信息具體可包括故障波形和/或故障特征量。生成的故障錄波信息用于提供給測試人員進(jìn)行查看，判斷保存的行波保護(hù)定值是否會(huì)引發(fā)區(qū)外故障保護(hù)誤動(dòng)。

測試人員具體可輸入?yún)^(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)至實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器(Real Time Digital Simulator，SRTD)110，在最嚴(yán)重、最極端(額定功率、弱交流系統(tǒng))的工況下對(duì)可能使行波保護(hù)誤動(dòng)的區(qū)外故障進(jìn)行重現(xiàn)。本實(shí)施例中，區(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)同時(shí)包括直流母線閥側(cè)接地模擬數(shù)據(jù)和換流變閥側(cè)單相接地模擬數(shù)據(jù)，根據(jù)換流變閥側(cè)單相接地故障、直流母線閥側(cè)接地時(shí)的相關(guān)特征量進(jìn)行故障模擬，以用作改進(jìn)行波保護(hù)定值，提高測試準(zhǔn)確性。

實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110接收到區(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)后，根據(jù)區(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)生成模擬量和開關(guān)量發(fā)送至直流控制保護(hù)裝置120。直流控制保護(hù)裝置120根據(jù)接收的模擬量和開關(guān)量進(jìn)行故障模擬，生成故障錄波信息。具體可以是生成故障波形，以及根據(jù)故障波形獲取誤動(dòng)時(shí)的最大特征值作為故障特征量，故障特征量可包括直流電壓變化率、直流電壓突變量和直流電流突變量。

通過直流控制保護(hù)裝置120內(nèi)置的故障錄波器顯示故障錄波信息和行波保護(hù)定值，以便測試人員觀察。本實(shí)施例中，行波保護(hù)定值包括直流電壓變化率定值、直流電壓突變量定值和直流電流突變量定值。其中，直流電壓突變量定值和直流電流突變量定值均可包括逆變側(cè)定值和整流側(cè)定值。測試人員可根據(jù)顯示的故障錄波信息，判斷是否需要對(duì)行波保護(hù)定值進(jìn)行修改。若需要對(duì)行波保護(hù)定值進(jìn)行修改，則測試人員可輸入行波保護(hù)修改值，確保設(shè)定新的行波保護(hù)動(dòng)作定值躲過區(qū)外故障誤動(dòng)時(shí)的最大特征值。

當(dāng)直流控制保護(hù)裝置120接收到行波保護(hù)修改值后，根據(jù)行波保護(hù)修改值對(duì)行波保護(hù)定值進(jìn)行更新，并再次接收實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110發(fā)送的模擬量和開關(guān)量，對(duì)行波保護(hù)定值進(jìn)行修改后重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證定值改進(jìn)后行波保護(hù)是否滿足可靠性的要求。

若未接收到行波保護(hù)修改值，直流控制保護(hù)裝置120將改進(jìn)后的行波保護(hù)定值發(fā)送至實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110進(jìn)行行波保護(hù)區(qū)內(nèi)故障試驗(yàn)。例如，若在顯示故障錄波信息以及行波保護(hù)定值后預(yù)設(shè)時(shí)長，或者接收到測試人員輸入的用于確認(rèn)不修改的指令時(shí)，均可認(rèn)為是未接收到行波保護(hù)修改值。

行波保護(hù)區(qū)內(nèi)故障試驗(yàn)的具體類型并不唯一，本實(shí)施例中，行波保護(hù)區(qū)內(nèi)故障試驗(yàn)包括直流線路金屬性故障試驗(yàn)和/或直流線路經(jīng)電阻接地故障試驗(yàn)。通過實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110對(duì)行波保護(hù)區(qū)內(nèi)典型故障進(jìn)行仿真，驗(yàn)證定值改進(jìn)后行波保護(hù)是否依然滿足選擇性、速動(dòng)性及靈敏性的要求，并將試驗(yàn)結(jié)果返回至直流控制保護(hù)裝置120進(jìn)行顯示，以便測試人員觀察。

在確保新的行波保護(hù)定值區(qū)外故障時(shí)不誤動(dòng)后，還通過進(jìn)行區(qū)內(nèi)故障試驗(yàn)，以驗(yàn)證定值改進(jìn)后行波保護(hù)是否滿足可靠性的要求，保證在線路故障時(shí)可靠動(dòng)作，確保短線路直流工程行波保護(hù)可靠性。當(dāng)測試人員根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果觀察得到行波保護(hù)區(qū)內(nèi)故障試驗(yàn)通過后，可輸入測試通過指令。在接收到測試通過指令后對(duì)行波保護(hù)定值，完成直流工程行波保護(hù)定值的改進(jìn)。

利用實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110模擬直流系統(tǒng)中的所有一次設(shè)備，交流系統(tǒng)采用等值電源模型，并將實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110與跟現(xiàn)場一致的直流控制保護(hù)裝置120連接形成閉環(huán)的仿真試驗(yàn)平臺(tái)，利用直流控制保護(hù)裝置120自帶的內(nèi)置故障錄波，讀取行波保護(hù)的相關(guān)定值，試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)可信，能準(zhǔn)確反映工程現(xiàn)場行波保護(hù)的動(dòng)作情況。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110包括多個(gè)Rack單元112，各Rack單元112均包括處理器卡114、層間通信卡116和接口卡118，各Rack單元112中的處理器卡114通過接口卡118連接直流控制保護(hù)裝置120，并通過層間通信卡116連接對(duì)應(yīng)Rack單元112。

具體地，處理器卡114包括上處理器卡和3處理器卡。層間通信卡116用于每個(gè)Rack單元112之間的數(shù)據(jù)通信，接口卡118提供處理器卡114與直流控制保護(hù)裝置120之間的接口。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，直流控制保護(hù)裝置120包括極控裝置122和故障濾波器123，極控裝置122連接實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110和故障錄波器123。極控裝置122具體可通過光纖和硬接線連接故障濾波器123。極控裝置122具體可由處理器和測量板卡構(gòu)成，處理器連接實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110和測量板卡，測量板卡連接故障錄波器123。本實(shí)施例中，處理器通過時(shí)分復(fù)用總線與測量板卡連接。

進(jìn)一步地，極控裝置122還用于連接服務(wù)器200和工作站300。極控裝置122可將相關(guān)數(shù)據(jù)，如接收的模擬量和開關(guān)量，以及改進(jìn)后保存的行波保護(hù)定值發(fā)送至服務(wù)器200進(jìn)行存儲(chǔ)，運(yùn)行人員可通過工作站300對(duì)極控裝置122進(jìn)行模擬控制和數(shù)據(jù)查詢等操作。本實(shí)施例中，極控裝置122通過LAN總線連接服務(wù)器200和工作站300。

運(yùn)行人員可通過工作站300發(fā)送控制指令至直流控制保護(hù)裝置120，直流控制保護(hù)裝置120還根據(jù)接收的控制指令返回相應(yīng)的開關(guān)量至實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110。具體地，直流控制保護(hù)裝置120輸出的開關(guān)量主要包括兩大類：來自運(yùn)行人員的交/直流場開關(guān)的分合命令；來自運(yùn)行人員的換流變分接頭升降命令。例如，當(dāng)需要手動(dòng)合上某一個(gè)開關(guān)時(shí)，運(yùn)行人員從工作站300后臺(tái)人機(jī)界面下發(fā)命令后，該命令會(huì)由后臺(tái)下發(fā)到直流控制保護(hù)裝置120，再由直流控制保護(hù)裝置120下發(fā)到實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器110。

在一個(gè)實(shí)施例中，繼續(xù)參照圖3，直流控制保護(hù)裝置120還包括連接極控裝置122的直流站控裝124、直流極保護(hù)裝置125、直流濾波器保護(hù)裝置126和對(duì)極極控裝置127。直流控制保護(hù)裝置120還可包括連接極控裝置122的傳感器(SER)128。本實(shí)施例中，直流站控裝置124、直流極保護(hù)裝置125、直流濾波器保護(hù)裝置126和對(duì)極極控裝置127均通過控制總線連接極控裝置122。

此外，在一個(gè)實(shí)施例中，直流工程行波保護(hù)定值改進(jìn)平臺(tái)還包括連接直流控制保護(hù)裝置120的工控機(jī)130。本實(shí)施例中，直流控制保護(hù)裝置120通過總線連接工控機(jī)130，工控機(jī)130具體可連接直流控制保護(hù)裝置120的極控裝置122。測試人員可通過工控機(jī)130進(jìn)行測試控制，例如輸入行波保護(hù)修改值至直流控制保護(hù)裝置120，對(duì)行波保護(hù)定值進(jìn)行改進(jìn)。

如表1所述為一實(shí)施例中初始的直流行波保護(hù)原理和原始定值表。

表1

其中，du/dt為直流電壓變化率，Delta U為直流電壓突變量，Delta I為直流電流突變量。Δ₁、Δ₂和Δ₃分別為直流電壓變化率定值、直流電壓突變量定值和直流電流突變量定值。

表2為一實(shí)施例中的RTDS試驗(yàn)項(xiàng)目及結(jié)果。

表2

試驗(yàn)1.1和試驗(yàn)1.2均發(fā)生了行波保護(hù)誤動(dòng)情況，故障波形分別如圖4和圖5所示。分析試驗(yàn)1.1錄波可知，故障過程中du/dt的峰值達(dá)到了0.152，剛剛達(dá)到門檻值，而Delta U和Delta I峰值分別達(dá)到0.606和0.959，均遠(yuǎn)大于定值。試驗(yàn)1.2波形與1.1相似，du/dt的峰值為0.141，剛達(dá)到定值，而Delta U和Delta I則遠(yuǎn)大于定值。

由此可知，只需將定值Δ₁略微增大，便可避免保護(hù)誤動(dòng)，而Δ₂和Δ₃則不必改動(dòng)。由于突變量保護(hù)27du/dt也需要用到du/dt定值，因此Δ₁的整定不僅要考慮行波保護(hù)在區(qū)外故障時(shí)可靠不動(dòng)，還要同時(shí)保證行波保護(hù)和27du/dt在區(qū)內(nèi)故障時(shí)可靠動(dòng)作。可設(shè)置新的Δ₁＝0.17/0.156ms(85kV/0.156ms)。Δ₁修改后，重做行波保護(hù)區(qū)外故障試驗(yàn)1.1和1.2，其結(jié)果如附表2中2.1和2.2所示，此時(shí)行波保護(hù)可靠不動(dòng)作。

除此外，還對(duì)直流線路的典型金屬性故障進(jìn)行了仿真，結(jié)果如附表2中3.1至3.2所示。由結(jié)果可知，定值修改后，行波保護(hù)對(duì)線路金屬性故障依然能靈敏反應(yīng)和正確動(dòng)作。

同時(shí)為了校核定值改進(jìn)后電壓突變量保護(hù)27du/dt的性能，對(duì)線路經(jīng)電阻接地故障進(jìn)行了仿真，如附表2中3.3所示，結(jié)果表明，當(dāng)過渡電阻小于50Ω時(shí)，行波保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)過渡電阻介于50Ω至70Ω之間時(shí)，27du/dt動(dòng)作；當(dāng)過渡電阻大于70Ω時(shí)，27DCL動(dòng)作?？梢?，定值修改后，27du/dt依然能與行波保護(hù)及后備保護(hù)27DCL依然能正確配合。

上述直流工程行波保護(hù)定值改進(jìn)平臺(tái)，測試人員可根據(jù)顯示的故障錄波信息對(duì)預(yù)設(shè)的行波保護(hù)定值進(jìn)行改進(jìn)。在直流控制保護(hù)裝置接收行波保護(hù)修改值對(duì)行波保護(hù)定值改進(jìn)，保證區(qū)外故障時(shí)不誤動(dòng)后，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器進(jìn)行行波保護(hù)區(qū)內(nèi)故障試驗(yàn)，能夠確保改進(jìn)后的行波保護(hù)定值使得行波保護(hù)在區(qū)外故障時(shí)不發(fā)生誤動(dòng)，且在線路故障時(shí)行波保護(hù)可靠動(dòng)作，有效避免在短線路直流工程出現(xiàn)誤動(dòng)，提高了短線路直流工程行波保護(hù)可靠性。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。