一种可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置制造方法
【专利摘要】一种可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置，属于电力系统紧急保护电路装置，尤其涉及一种用于可控移相器继电保护电路的仿真测试装置，第一或门电路连接第一与门电路；第二与门电路与第三与门电路的输入端并联，连接到本侧电压投入硬压板信号端和第一与门电路的输出端，再通过第二与门电路提供本侧复合电压起动元件信号；再通过第四与门电路连接第五与门电路；再通过第五与门电路和延时电路，延时输出所产生的过流保护跳闸信号。该装置可真实地模拟可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护状态，为TCPST装置的研究或设计提供相应的仿真结果，其逻辑关系简洁，动作可靠，易于实现，具有跨平台仿真测试的优点。
【专利说明】一种可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力系统紧急保护电路装置，尤其涉及一种用于可控移相器继电保护电路的仿真测试装置。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的持续发展，生活和生产对电能供应不断增长的需求有力地刺激着电力系统的迅速发展。能源中心与负荷中心的空间距离是大容量、长距离输送电能的客观动因。为了满足输电需求，电力网络的规模日益扩大。由于电力系统在运行中受到设备热稳极限的约束、输电线路的电压降约束、N-1静态安全约束、系统小干扰稳定性约束、电压稳定性约束、暂态稳定性约束以及可靠性备用约束而使得系统的输电能力很难得到完全充分利用。通过新型控制元件挖掘已有系统的潜力是最近数十年电力科学研究、电网技术升级的一个基本思路。电网一旦建成，输电线路的电气参数即成现实，系统潮流由欧姆定律、Kirchoff定律约束，电力网络唯一可以快速控制的是通过线路开关改变拓扑结构。这种缺乏控制的自由潮流经常由于受到系统运行的某种约束而不得不降低系统设备的利用率或者使系统运行在一个技术经济指标不是很好的状态。在电力系统技术的发展过程中，为了使电网有一定的控制自由度，先后诞生了以机械切换装置实现的并联无功补偿、串联无功补偿、移相器和可调分接头变压器等技术。但是，机械式装置在速度上无法满足系统的动态控制需求，在频度上无法充分满足系统稳态调控的要求。随着电力电子器件的发展，可控移相器(主要指晶闸管控制移相器，Thyristor Controlled Phase Shifting Transformer,在以下说明中也简称为移相器或TCPST)得到了广泛的研究。由于电力电子器件的快速响应特性，TCPST不仅能快速调节线路潮流，还能实现提高系统暂态稳定性、阻尼系统振荡等功能。开展TCPST的关键技术研究对增强超高压输电网的控制手段、优化系统运行模式具有重要的意义，其中，TCPST的控制保护技术的研究对系统的安全、稳定运行具有至关重要的作用。由于超高压输电网系统的性质，TCPST的关键技术研究主要通过仿真技术来实现，采用仿真装置对系统进行试验和仿真，并参照试验和仿真结果，对研究或设计的结果进行验证或作为修改的依据。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是要提供一种可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置，其可真实地模拟反映可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护情况，为可控移相器的应用研究或设计提供相应的仿真结果，解决为可控移相器的应用研究或设计提供验证平台的技术问题。
[0004]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置，包括第一至第五与门电路，第一至第四或门电路，第一反相器，第二反相器，以及延时电路，其特征在于:
[0006]低电压元件动作信号端和负序电压元件动作信号端，分别连接到第一或门电路的两个输入端；第一或门电路的输出端连接到第一与门电路的一个输入端，PT断线信号端通过第一反相器，连接到第一与门电路的另一个输入端；
[0007]第二与门电路的两个输入端与第三与门电路的两个输入端并联，再分别连接到本侧电压投入硬压板信号端和第一与门电路的输出端，第二与门电路的输出端，提供本侧复合电压起动元件信号；
[0008]第二或门电路的两个输入端，分别连接到方向判别满足信号端和PT断线信号端，第二或门电路的输出端连接到第三或门电路的一个输入端，本侧电压投入硬压板信号端通过第二反相器，连接到第三或门电路的另一个输入端；
[0009]第四或门电路的两个输入端，分别连接到其它侧复合电压起动元件动作信号端和第三与门电路的输出端；
[0010]过流元件动作信号端、后备保护硬压板投入信号端和后备保护软压板投入信号端，分别连接到第四与门电路的三个输入端；
[0011]第五与门电路的四个输入端，分别连接到第三或门电路、第四或门电路和第四与门电路的输出端，以及过流保护起动元件信号端；
[0012]所述的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置，通过第五与门电路的输出端，产生复合电压闭锁方向过流保护跳闸信号，再通过延时电路，延时输出所产生的过流保护跳闸信号。
[0013]本实用新型的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述第四与门电路通过其第4个输入端，连接到过流保护控制字投入信号端，根据过流保护控制字，控制过流保护各段的方向指向。
[0014]本实用新型的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置的一种优选的技术方案，其特征在于所述的第一与门电路、第二与门电路和第三与门电路由一块3输入端三与门集成电路或者2输入端四与门集成电路组成；第四与门电路和第五与门电路由一块4输入端双与门集成电路组成；第一至第四或门电路由一块2输入端四或门组成；第一反相器和第二反相器由一块六反相器集成电路组成；所述的延时电路由定时器集成电路组成。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016]1.本实用新型的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置可真实地模拟、反映可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护状态，为TCPST装置的研究或设计提供相应的仿真结果；
[0017]2.本实用新型的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置的逻辑关系简洁，动作可靠，易于实现，具有跨平台仿真测试的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是双芯对称型可控移相器的原理图；
[0019]图2是本实用新型的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置的主电路图；
[0020]图3是本实用新型的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置的逻辑关系不意图；
[0021]图4是双芯对称型可控移相器保护系统的CT、PT配置图。
[0022]以上图中的各部件的标号:11-17是第一与门电路至第七与门电路，21是第一或门电路，22是第二或门电路，CT是电流互感器，其中，CTl-CTlO对应于电流互感器1-电流互感器10，PT是电压互感器，其中，PT1-PT4对应于电压互感器1-电压互感器4。
【具体实施方式】
[0023]为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步详细描述。
[0024]可控移相器的结构、控制方式上虽然有很大差别，但其调节线路潮流的原理是一致的。可控移相器的补偿电压改变了线路电压的幅值或相角，以此调节线路潮流。因可控移相器本体结构的不同，其补偿方式也不同，主要有纵向补偿、横向补偿、斜向补偿。纵向补偿只改变电压幅值，主要影响线路无功功率；横向补偿主要改变电压相角，调节有功功率；斜向补偿是两者的结合，方式相对灵活，但其本体结构、接线方式也相对复杂。典型的可控移相器为双芯对称型可控移相器，其基本结构如图1所示。本实用新型中的可控移相器应用在三相电网中，为简化说明，在以下描述中忽略了电网或元器件的三相标记A、B、C或a、b、c ;除非特别指明，所有的说明内容适用于三相电网中的任何一相。移相器本体由串联变压器B、并联变压器E和晶闸管调压电路T组成组成，这种结构的移相器只调节线路电压的相角、不改变幅值。其并联变压器E的二次侧采用匝数比为1:3:9的3倍绕组结构，可得到27个电压级差。调压电路采用晶闸管控制，相比传统机械式移相器相应速度快，除可调节稳态潮流外，还可参与系统暂态调节。图中，串联变压器B—次侧的绕组B1、B2串联连接在三相电网线路的两个母线节点S和L之间，绕组B1、B2的串联连接点连接到Y形连接的联变压器E的一次侧绕组El ;晶闸管组T连接到串联变压器B 二次侧的绕组B3和并联变压器E 二次侧的三个绕组E2、E3、E4。图中的晶闸管调压电路T为示意图，其中每个独立的晶闸管在实际系统中都由多个晶闸管串并联组成。可控移相器保护系统所需要的电流互感器(CT)和电压互感器(PT)配置的一个实施例如图4所示，图中省略了与移相器配合的断路器、隔离刀闸等。同时，由于三相对称性，图4还省略了可控移相器的B相和C相。可控移相器保护系统所需要的电流互感器(CT)和电压互感器(PT)包括:CT1 (进线侧母线电流IS)、CT2(线路出线端电流IL)、CT3(串联变绕组I电流ISE1)、CT4(串联变绕组2电流ISE2)、CT5 (并联变一次侧电流I SHI)、CT6 (晶闸管阀组电流ISH2)、CT7 (并联变绕组2电流IE2)、CT8 (并联变绕组3电流IE3)、CT9 (并联变绕组4电流IE4) ,CTlO (零线电流ISHO)、PT1 (进线侧母线电压US)、ΡΤ2(线路出线端电压UL)、ΡΤ3(并联变一次侧电压USH1)、ΡΤ4( 二次侧晶闸管电压USH2)，涵盖了可控移相器本体保护、辅助保护和线路保护的需求。
[0025]图2是本实用新型的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置的一个实施例的主电路图，包括第一至第五与门电路11-15，第一至第四或门电路21-24，第一反相器31，第二反相器32，以及延时电路33，其中:
[0026]低电压元件动作信号端和负序电压元件动作信号端，分别连接到第一或门电路21的两个输入端；
[0027]第一或门电路21的输出端连接到第一与门电路11的一个输入端，PT断线信号端通过第一反相器31，连接到第一与门电路11的另一个输入端；
[0028]第二与门电路12的两个输入端与第三与门电路13的两个输入端并联，再分别连接到本侧电压投入硬压板信号端和第一与门电路11的输出端，第二与门电路12的输出端，提供本侧复合电压起动元件信号；
[0029]第二或门电路22的两个输入端，分别连接到方向判别满足信号端和PT断线信号端；第二或门电路22的输出端连接到第三或门电路23的一个输入端，本侧电压投入硬压板信号端通过第二反相器32，连接到第三或门电路23的另一个输入端；
[0030]第四或门电路24的两个输入端，分别连接到其它侧复合电压起动元件动作信号端和第三与门电路13的输出端；
[0031]过流元件动作信号端、后备保护硬压板投入信号端和后备保护软压板投入信号端，分别连接到第四与门电路14的三个输入端；
[0032]第五与门电路15的四个输入端，分别连接到第三或门电路23、第四或门电路24和第四与门电路14的输出端，以及过流保护起动元件信号端；
[0033]所述的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置，通过第五与门电路15的输出端，产生复合电压闭锁方向过流保护跳闸信号，再通过延时电路33，延时输出所产生的过流保护跳闸信号。
[0034]本实用新型的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置，用于仿真变压器相间故障的后备保护动作。所述的方向元件用于判别过流方向指向，采用正序电压，接线方式为零度接线方式，当方向指向变压器时，灵敏角为45° ;当方向指向系统时，灵敏角为225°。所述的复合电压指相间电压低或负序电压高。对于变压器某侧复合电压元件可经其它侧的电压作为闭锁电压，也可能只经本侧闭锁。
[0035]在图2所示的本实用新型的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置的实施例中，所述第四与门电路14通过其第4个输入端，连接到过流保护控制字投入信号端，根据过流保护控制字，控制过流保护各段的方向指向。
[0036]本实用新型的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置的一个实施例采用74系列集成逻辑电路元件实现，其中，第一与门电路11、第二与门电路12和第三与门电路13由一块3输入端三与门集成电路7411或者2输入端四与门集成电路7408组成；第四与门电路14和第五与门电路15由一块4输入端双与门集成电路7422组成；第一至第四或门电路21-24由一块2输入端四或门集成电路7432组成；第一反相器31和第二反相器32由一块六反相器集成电路7404组成；延时电路33由555定时器集成电路组成。各与门电路的空闲输入端连接到逻辑“I”电平，各或门电路的空闲输入端连接到逻辑“O”电平。
[0037]图3给出了本实用新型的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置的逻辑关系示意图，采用实际电子元件(真实环境)或者以计算机软件(虚拟环境)均可实现本装置的逻辑关系或逻辑功能，也就是说，本实用新型的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置，既可以采用上述集成逻辑电路元件实现，可以使用单片微处理器编程模拟实现，或者，按照图3所示的逻辑结构，在虚拟环境中以计算机软件模拟来实现，可广泛用于TCPST装置联锁保护系统的研究、设计、制造领域。
[0038]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实用新型的技术方案，而并非用作为对本实用新型的限定，任何基于本实用新型的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本实用新型的权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置，包括第一至第五与门电路，第一至第四或门电路，第一反相器，第二反相器，以及延时电路，其特征在于:低电压元件动作信号端和负序电压元件动作信号端，分别连接到第一或门电路的两个输入端；第一或门电路的输出端连接到第一与门电路的一个输入端，PT断线信号端通过第一反相器，连接到第一与门电路的另一个输入端； 第二与门电路的两个输入端与第三与门电路的两个输入端并联，再分别连接到本侧电压投入硬压板信号端和第一与门电路的输出端，第二与门电路的输出端，提供本侧复合电压起动元件信号； 第二或门电路的两个输入端，分别连接到方向判别满足信号端和PT断线信号端，第二或门电路的输出端连接到第三或门电路的一个输入端，本侧电压投入硬压板信号端通过第二反相器，连接到第三或门电路的另一个输入端； 第四或门电路的两个输入端，分别连接到其它侧复合电压起动元件动作信号端和第三与门电路的输出端； 过流元件动作信号端、后备保护硬压板投入信号端和后备保护软压板投入信号端，分别连接到第四与门电路的三个输入端； 第五与门电路的四个输入端，分别连接到第三或门电路、第四或门电路和第四与门电路的输出端，以及过流保护起动元件信号端； 所述的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置，通过第五与门电路的输出端，产生复合电压闭锁方向过流保护跳闸信号，再通过延时电路，延时输出所产生的过流保护跳闸信号。
2.根据权利要求1所述的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置，其特征在于所述第四与门电路通过其第4个输入端，连接到过流保护控制字投入信号端，根据过流保护控制字，控制过流保护各段的方向指向。
3.根据权利要求2所述的可控移相器的复合电压闭锁方向过流保护仿真装置，其特征在于所述的第一与门电路、第二与门电路和第三与门电路由一块3输入端三与门集成电路或者2输入端四与门集成电路组成；第四与门电路和第五与门电路由一块4输入端双与门集成电路组成；第一至第四或门电路由一块2输入端四或门组成；第一反相器和第二反相器由一块六反相器集成电路组成；所述的延时电路由定时器集成电路组成。
【文档编号】G05B17/02GK203965826SQ201420355916
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】崔勇, 杨增辉, 余颖辉, 郭强, 鲍伟, 冯煜尧 申请人:国网上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司