本實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定值改進平臺。

背景技術(shù)：

直流保護用于保護直流輸電系統(tǒng)中各一次設(shè)備，在故障或異常運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行設(shè)備，保證直流系統(tǒng)及整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。直流系統(tǒng)發(fā)生線路故障概率比較大，直流線路保護包括行波保護WFPDL、電壓突變量保護27du/dt、線路低電壓保護27DCL、縱差保護87DCLL、金屬回線橫差保護87DCLT及金屬回線縱差保護87MRL。行波保護是直流線路保護的主保護，其能否可靠動作對直流系統(tǒng)乃至整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行具有重要的意義。

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，行波保護檢測到的相關(guān)特征量變化越顯著，保護判據(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參數(shù)，則在線路保護區(qū)外故障時，行波保護存在誤動可能，行波保護可靠性低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對上述問題，提供一種可提高短線路直流工程行波保護可靠性的直流工程行波保護定值改進平臺。

一種直流工程行波保護定值改進平臺，包括實時數(shù)字仿真器和直流控制保護裝置，所述實時數(shù)字仿真器連接所述直流控制保護裝置，所述直流控制保護裝置內(nèi)置有故障錄波器，

所述實時數(shù)字仿真器接收行波保護誤動的區(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裝置；以及接收直流控制保護裝置發(fā)送的行波保護定值，輸出行波保護區(qū)內(nèi)故障試驗的試驗結(jié)果至所述直流控制保護裝置；

所述直流控制保護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)的行波保護定值；接收行波保護修改值，根據(jù)所述行波保護修改值對所述行波保護定值進行更新，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定值；將行波保護定值發(fā)送至實時數(shù)字仿真器，接收并顯示所述試驗結(jié)果；以及接收對應(yīng)于所述試驗結(jié)果輸入的測試通過指令，保存所述行波保護定值。

上述直流工程行波保護定值改進平臺，實時數(shù)字仿真器接收行波保護誤動的區(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)，輸出模擬量和開關(guān)量至直流控制保護裝置。直流控制保護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)的行波保護定值。測試人員可根據(jù)顯示的故障錄波信息對預(yù)設(shè)的行波保護定值進行改進。在直流控制保護裝置接收行波保護修改值對行波保護定值改進，保證區(qū)外故障時不誤動后，實時數(shù)字仿真器還進行行波保護區(qū)內(nèi)故障試驗，能夠確保改進后的行波保護定值使得行波保護在區(qū)外故障時不發(fā)生誤動，且在線路故障時行波保護可靠動作，有效避免在短線路直流工程出現(xiàn)誤動，提高了短線路直流工程行波保護可靠性。

附圖說明

圖1為一實施例中直流工程行波保護定值改進平臺的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為另一實施例中直流工程行波保護定值改進平臺的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為又一實施例中直流工程行波保護定值改進平臺的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為一實施例中直流工程行波保護定值改進方法的試驗波形圖；

圖5為另一實施例中直流工程行波保護定值改進方法的試驗波形圖。

具體實施方式

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

實時數(shù)字仿真器110接收行波保護誤動的區(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)，輸出模擬量和開關(guān)量至直流控制保護裝置120；以及接收直流控制保護裝置120發(fā)送的行波保護定值，輸出行波保護區(qū)內(nèi)故障試驗的試驗結(jié)果至直流控制保護裝置120。

直流控制保護裝置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)的行波保護定值；接收行波保護修改值，根據(jù)行波保護修改值對行波保護定值進行更新，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定值；將行波保護定值發(fā)送至實時數(shù)字仿真器，接收并顯示試驗結(jié)果；以及接收對應(yīng)于試驗結(jié)果輸入的測試通過指令，保存行波保護定值。

區(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)用于對可能使行波保護誤動的區(qū)外故障進行模擬。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行查看，判斷保存的行波保護定值是否會引發(fā)區(qū)外故障保護誤動。

測試人員具體可輸入?yún)^(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)至實時數(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))的工況下對可能使行波保護誤動的區(qū)外故障進行重現(xiàn)。本實施例中，區(qū)外故障模擬數(shù)據(jù)同時包括直流母線閥側(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)接地時的相關(guān)特征量進行故障模擬，以用作改進行波保護定值，提高測試準(zhǔn)確性。

實時數(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)送至直流控制保護裝置120。直流控制保護裝置120根據(jù)接收的模擬量和開關(guān)量進行故障模擬，生成故障錄波信息。具體可以是生成故障波形，以及根據(jù)故障波形獲取誤動時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定值，以便測試人員觀察。本實施例中，行波保護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，判斷是否需要對行波保護定值進行修改。若需要對行波保護定值進行修改，則測試人員可輸入行波保護修改值，確保設(shè)定新的行波保護動作定值躲過區(qū)外故障誤動時的最大特征值。

當(dāng)直流控制保護裝置120接收到行波保護修改值后，根據(jù)行波保護修改值對行波保護定值進行更新，并再次接收實時數(shù)字仿真器110發(fā)送的模擬量和開關(guān)量，對行波保護定值進行修改后重復(fù)進行試驗，驗證定值改進后行波保護是否滿足可靠性的要求。

若未接收到行波保護修改值，直流控制保護裝置120將改進后的行波保護定值發(fā)送至實時數(shù)字仿真器110進行行波保護區(qū)內(nèi)故障試驗。例如，若在顯示故障錄波信息以及行波保護定值后預(yù)設(shè)時長，或者接收到測試人員輸入的用于確認不修改的指令時，均可認為是未接收到行波保護修改值。

行波保護區(qū)內(nèi)故障試驗的具體類型并不唯一，本實施例中，行波保護區(qū)內(nèi)故障試驗包括直流線路金屬性故障試驗和/或直流線路經(jīng)電阻接地故障試驗。通過實時數(shù)字仿真器110對行波保護區(qū)內(nèi)典型故障進行仿真，驗證定值改進后行波保護是否依然滿足選擇性、速動性及靈敏性的要求，并將試驗結(jié)果返回至直流控制保護裝置120進行顯示，以便測試人員觀察。

在確保新的行波保護定值區(qū)外故障時不誤動后，還通過進行區(qū)內(nèi)故障試驗，以驗證定值改進后行波保護是否滿足可靠性的要求，保證在線路故障時可靠動作，確保短線路直流工程行波保護可靠性。當(dāng)測試人員根據(jù)試驗結(jié)果觀察得到行波保護區(qū)內(nèi)故障試驗通過后，可輸入測試通過指令。在接收到測試通過指令后對行波保護定值，完成直流工程行波保護定值的改進。

利用實時數(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，并將實時數(shù)字仿真器110與跟現(xiàn)場一致的直流控制保護裝置120連接形成閉環(huán)的仿真試驗平臺，利用直流控制保護裝置120自帶的內(nèi)置故障錄波，讀取行波保護的相關(guān)定值，試驗結(jié)果真實可信，能準(zhǔn)確反映工程現(xiàn)場行波保護的動作情況。

在一個實施例中，如圖2所示，實時數(shù)字仿真器110包括多個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連接直流控制保護裝置120，并通過層間通信卡116連接對應(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與直流控制保護裝置120之間的接口。

在一個實施例中，如圖3所示，直流控制保護裝置120包括極控裝置122和故障濾波器123，極控裝置122連接實時數(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，處理器連接實時數(shù)字仿真器110和測量板卡，測量板卡連接故障錄波器123。本實施例中，處理器通過時分復(fù)用總線與測量板卡連接。

進一步地，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，以及改進后保存的行波保護定值發(fā)送至服務(wù)器200進行存儲，運行人員可通過工作站300對極控裝置122進行模擬控制和數(shù)據(jù)查詢等操作。本實施例中，極控裝置122通過LAN總線連接服務(wù)器200和工作站300。

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

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

此外，在一個實施例中，直流工程行波保護定值改進平臺還包括連接直流控制保護裝置120的工控機130。本實施例中，直流控制保護裝置120通過總線連接工控機130，工控機130具體可連接直流控制保護裝置120的極控裝置122。測試人員可通過工控機130進行測試控制，例如輸入行波保護修改值至直流控制保護裝置120，對行波保護定值進行改進。

如表1所述為一實施例中初始的直流行波保護原理和原始定值表。

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為一實施例中的RTDS試驗項目及結(jié)果。

表2

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

由此可知，只需將定值Δ₁略微增大，便可避免保護誤動，而Δ₂和Δ₃則不必改動。由于突變量保護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在區(qū)外故障時可靠不動，還要同時保證行波保護和27du/dt在區(qū)內(nèi)故障時可靠動作。可設(shè)置新的Δ₁＝0.17/0.156ms(85kV/0.156ms)。Δ₁修改后，重做行波保護區(qū)外故障試驗1.1和1.2，其結(jié)果如附表2中2.1和2.2所示，此時行波保護可靠不動作。

除此外，還對直流線路的典型金屬性故障進行了仿真，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，行波保護對線路金屬性故障依然能靈敏反應(yīng)和正確動作。

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

上述直流工程行波保護定值改進平臺，測試人員可根據(jù)顯示的故障錄波信息對預(yù)設(shè)的行波保護定值進行改進。在直流控制保護裝置接收行波保護修改值對行波保護定值改進，保證區(qū)外故障時不誤動后，實時數(shù)字仿真器進行行波保護區(qū)內(nèi)故障試驗，能夠確保改進后的行波保護定值使得行波保護在區(qū)外故障時不發(fā)生誤動，且在線路故障時行波保護可靠動作，有效避免在短線路直流工程出現(xiàn)誤動，提高了短線路直流工程行波保護可靠性。

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

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