專利名稱：一種超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置及其試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置及其試驗(yàn)方法，屬
于各電壓等級電力系統(tǒng)動態(tài)模擬系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在遠(yuǎn)距離大容量輸電系統(tǒng)中使用可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置能夠有效地降低輸電系統(tǒng)間 的電抗值，提高輸電能力和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低輸電系統(tǒng)的工程造價?？煽卮?lián)補(bǔ)償裝 置是一項(xiàng)重要的FACTS技術(shù)，由于其具有突出的性能和應(yīng)用效益，因此在各國FACTS實(shí)踐中 均為首選的實(shí)用化裝置。可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置作為一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用技術(shù)已在中國推廣應(yīng)用，并 具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著我國超、特高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)的快速發(fā)展，可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置 在我國電力系統(tǒng)的應(yīng)用將更加廣泛。國家電網(wǎng)仿真中心動模實(shí)驗(yàn)室，為了進(jìn)一步提升對超、 特高壓輸電技術(shù)的動態(tài)模擬仿真能力，擴(kuò)大對交流輸電系統(tǒng)的模擬范圍，將超、特高壓可控 串聯(lián)補(bǔ)償裝置動態(tài)模擬方法的研究列入《國家電網(wǎng)仿真中心_動模實(shí)驗(yàn)室建設(shè)子課題》中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)對超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬，用以進(jìn)行對帶 有可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的超、特高壓線路保護(hù)的檢驗(yàn)測試及對可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的本體保護(hù) 的檢驗(yàn)測試。 在參考我國已投運(yùn)的500kV可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上，同時考慮 未來在750kV及1000kV輸電系統(tǒng)中應(yīng)用的技術(shù)情況，研究超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的 動態(tài)模擬方法，設(shè)計能夠準(zhǔn)確模擬500kV、750kV、1000kV輸電系統(tǒng)中不同基本補(bǔ)償度的可 控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置。 本發(fā)明提出了一種超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置，包括電容器組、
MOV模擬裝置、閥控單元、旁路斷路器模擬裝置和控制保護(hù)系統(tǒng)，所述電容器組串聯(lián)于輸電
線路中，采用H型接線方式，MOV模擬裝置用絕緣柵雙極型功率管IGBT做的逆變器來模擬，
與電容器組并聯(lián)，限制電容器組的過電壓，是串聯(lián)補(bǔ)償電容器組的主保護(hù)，利用其具有良好
的非線性特性，對故障電流進(jìn)行分流，減小流過電容器組的故障電流，從而可以把電容器組
的端電壓限制在一個合理的范圍內(nèi)；所述閥控單元包括閥控電抗器、晶閘管、高電位電子板
(TE板)和電源，所述閥控單元與電容器組并聯(lián)，導(dǎo)通速度快，是電容器組的后備保護(hù)；所
述旁路斷路器模擬裝置為交流接觸器，是可控串聯(lián)補(bǔ)償模擬裝置的重要保護(hù)，也是完成整
個模擬裝置投退的設(shè)備；所述控制保護(hù)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集箱、控制保護(hù)機(jī)箱、開關(guān)量輸入機(jī)
箱和開關(guān)量輸出機(jī)箱，通過數(shù)據(jù)采集箱采集一次系統(tǒng)的電壓信號和電流信號，通過控制保
護(hù)機(jī)箱接收電氣模擬量數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)信息，執(zhí)行控制保護(hù)算法和策略，輸出保護(hù)動作命
令和開關(guān)控制命令，通過開關(guān)量輸入機(jī)箱采集一次電氣設(shè)備狀態(tài)信號以及二次監(jiān)控系統(tǒng)各
單元的電源狀態(tài)等信號，通過開關(guān)量輸出機(jī)箱輸出控制信號，實(shí)現(xiàn)對串聯(lián)補(bǔ)償裝置中斷路器的分、合閘操作，輸出保護(hù)動作信號閉合旁路斷路器，實(shí)現(xiàn)對模擬裝置一次設(shè)備的有效保 護(hù)； 該動態(tài)模擬裝置本體一次側(cè)裝設(shè)電流互感器和電壓互感器，用于滿足動態(tài)模擬試 驗(yàn)中可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置本體控制保護(hù)系統(tǒng)信號采集的需要，每相電容器組由1C 12C共12 個電容器組成，各電容之間通過轉(zhuǎn)換壓板N、 I 、 11 、 111實(shí)現(xiàn)控制連接，通過改變與電容器組 相接的轉(zhuǎn)換壓板N、 I、 II、 III之間的接線方式改變電容器組的容抗值，實(shí)現(xiàn)三種不同的基 本補(bǔ)償度，實(shí)現(xiàn)對500kV、750kV及1000kV輸電系統(tǒng)中可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬。
其中，所述數(shù)據(jù)采集箱輸入電流量額定值為1安培，電壓量額定值的范圍為40 60伏；控制保護(hù)箱配置1塊數(shù)據(jù)匯總板、3塊保護(hù)板、3塊調(diào)節(jié)觸發(fā)板和2塊電源板；控制保 護(hù)箱接收電氣模擬量數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)信息，執(zhí)行控制保護(hù)算法和策略；輸出保護(hù)動作命令 和開關(guān)控制命令；向當(dāng)?shù)毓ぷ髡緦?shí)時上傳裝置狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、控制、保護(hù)功能、 暫態(tài)數(shù)字錄波功能和回放功能； 所述開關(guān)量輸入機(jī)箱配置2塊開入板、4塊光出板、1塊CPU板和1塊電源板；
開關(guān)量輸入箱的功能為(1)采集模擬裝置一次電氣設(shè)備狀態(tài)信號，以及二次監(jiān) 控系統(tǒng)各單元的電源狀態(tài)等信號，并將采集的信號發(fā)送到控制保護(hù)單元以及當(dāng)?shù)毓ぷ髡荆?(2)向控制保護(hù)箱數(shù)據(jù)匯總單元發(fā)送同步光信號，確保電氣模擬量數(shù)據(jù)采集的同步性；開 關(guān)量輸出箱配置1塊開入板、3塊開出板、1塊CPU板，1塊電源板；可完成10路開入量、18 路開出量的處理； 開關(guān)量輸出箱的功能為(1)通過1/0網(wǎng)接收控制命令，輸出控制信號實(shí)現(xiàn)對模擬 裝置中旁路斷路器的分、合閘操作；(2)通過二次接線和1/0網(wǎng)接收保護(hù)動作命令，輸出保 護(hù)動作信號閉合旁路斷路器，實(shí)現(xiàn)對模擬裝置一次設(shè)備的有效保護(hù)；(3)巡檢1/0網(wǎng)絡(luò)上各 通信單元實(shí)時監(jiān)控1/0網(wǎng)通信狀態(tài)。 本發(fā)明還提出了一種使用上述裝置的動態(tài)模擬試驗(yàn)方法，其特征在于包括以下步 驟 (1)根據(jù)模擬電壓等級進(jìn)行超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置的參數(shù) 設(shè)計 對于應(yīng)用于500kV輸電線路的情況，500kV線路正序電抗X"動模500kV系統(tǒng)阻抗 模擬比為k，在盡量增大模擬范圍的基礎(chǔ)上同時兼顧試驗(yàn)靈活性，選取長度為L的模型線路 作為補(bǔ)償對象，按1、 112及^三種基本補(bǔ)償度設(shè)計，則對應(yīng)模擬裝置的電容器阻抗分別 為 Xc十;/,
k (1)XC2=t"2 (2) XC3=~^~773
k (3) 當(dāng)用于模擬750kV輸電線路中可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置時，750kV線路正序電抗為X/ ， 動模750kV系統(tǒng)阻抗模擬比為k'，若選取長度為L的模型線路作為補(bǔ)償對象，則補(bǔ)償度分 別為
6<formula>formula see original document page 7</formula> 當(dāng)用于模擬1000kV輸電線路中可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置時，1000kV線路正序電抗為 X/'，動模1000kV系統(tǒng)阻抗模擬比為k〃 ，若選取長度為L的模型線路作為補(bǔ)償對象，則補(bǔ) 償度分別為仏"-^17 (7) "2 = v
XiL/k (8)
xc3 "3 二
XlL/k (9) (2)設(shè)計系統(tǒng)模型，模型中采用發(fā)電機(jī)來模擬線路一側(cè)等值電廠，采用等值電源模 擬線路另一側(cè)的等值系統(tǒng)，可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置及本體控制保護(hù)系統(tǒng)安裝于 線路的等值系統(tǒng)一側(cè)，線路保護(hù)安裝于線路兩側(cè)，試驗(yàn)線路的兩端和中間共設(shè)置4個故障 點(diǎn)，每一個故障點(diǎn)都用于模擬各種類型的金屬性或經(jīng)過渡電阻短路的故障，線路的電壓、電 流信號通過模擬電容式電壓互感器和模擬電磁式電流互感器傳送給線路保護(hù)裝置，然后進(jìn) 行的模擬試驗(yàn)項(xiàng)目包括 (a)進(jìn)行可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置調(diào)節(jié)閉鎖功能測試，手動設(shè)置可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置調(diào)節(jié) 為閉鎖、解閉鎖，監(jiān)測相關(guān)功能的有效性； (b)進(jìn)行可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置容性調(diào)節(jié)功能測試，將可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置目標(biāo)阻抗由 1. 2p. u.緩慢向上調(diào)節(jié)至2. Op. u.，并由2. Op. u.緩慢向下調(diào)節(jié)至1. 2p. u.，查看測量阻抗是 否可以跟蹤目標(biāo)阻抗； (c)進(jìn)行可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置容性阻抗階躍測試，將可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置目標(biāo)阻抗從 1. 2p. u.階躍到2. Op. u. 、2. Op. u.階躍到1. 2p. u.，查看測量阻抗跟蹤目標(biāo)調(diào)節(jié)情況;
(d)進(jìn)行可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置強(qiáng)補(bǔ)功能測試，模擬線路聯(lián)動可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置保護(hù)， 調(diào)節(jié)對應(yīng)非故障相進(jìn)行強(qiáng)補(bǔ)，監(jiān)測可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置強(qiáng)補(bǔ)控制流程是否正確；
(e)進(jìn)行可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置控制保護(hù)系統(tǒng)掉電、恢復(fù)試驗(yàn)，斷開可控串聯(lián)補(bǔ)償裝 置控制保護(hù)系統(tǒng)的直流電源，監(jiān)測可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置在控制保護(hù)系統(tǒng)掉電過程中的工作狀 態(tài)；投入斷開的直流電源，監(jiān)測可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置在控制保護(hù)系統(tǒng)恢復(fù)直流電源過程中的 工作狀態(tài)； (f)進(jìn)行重負(fù)荷及輕負(fù)荷試驗(yàn)，分別調(diào)節(jié)線路電流至重負(fù)荷及輕負(fù)荷狀態(tài)，監(jiān)測可 控串聯(lián)補(bǔ)償裝置在線路重負(fù)荷及輕負(fù)荷時的控制流程是否正確； (g)進(jìn)行線路上金屬性瞬時故障試驗(yàn)，分別將線路電壓互感器接于可控串聯(lián)補(bǔ)償 裝置的等值系統(tǒng)側(cè)及線路側(cè)，模擬金屬性瞬時單相接地、兩相接地、兩相短路、三相接地及
7三相短路試驗(yàn)； (h)進(jìn)行線路上發(fā)展性故障試驗(yàn)，分別將線路電壓互感器接于可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置
的等值系統(tǒng)側(cè)及線路側(cè)，模擬保護(hù)區(qū)內(nèi)同一故障點(diǎn)經(jīng)不同時間由單相接地故障發(fā)展成為兩
相接地故障、被保護(hù)線路出口(區(qū)內(nèi))與相鄰線出口(區(qū)外)異名相之間經(jīng)不同時間相繼
發(fā)生單相接地故障的發(fā)展性故障，相繼發(fā)生故障的時間間隔分別為0 200ms ; (i)進(jìn)行線路上過渡電阻故障試驗(yàn)，模擬經(jīng)不同阻值過渡電阻的區(qū)內(nèi)單相接地故
障、區(qū)內(nèi)相間短路故障以及區(qū)外相間短路故障； (j)進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定破壞試驗(yàn)，模擬系統(tǒng)靜穩(wěn)定破壞及動穩(wěn)定破壞引起的全相振蕩、 線路開關(guān)單相偷跳及單相故障后保護(hù)動作跳開單相后的非全相振蕩過程，以及在全相和非 全相振蕩過程中的區(qū)內(nèi)、外故障； (k)進(jìn)行手合空線及手合故障線路試驗(yàn)，模擬手合空線及手合于各種類型的故 障； (1)進(jìn)行斷線試驗(yàn)，模擬一側(cè)TV、TA二次回路斷線，及斷線后區(qū)內(nèi)外各種故障；
(m)進(jìn)行TA飽和試驗(yàn)，模擬保護(hù)線路區(qū)外故障導(dǎo)致CT不同程度的飽和。模擬區(qū)內(nèi) 故障導(dǎo)致CT不同程度的飽和； (n)進(jìn)行暫態(tài)超越試驗(yàn)，僅對線路距離保護(hù)進(jìn)行測試，分別將保護(hù)裝置的阻抗定值 整定為保護(hù)區(qū)的105%和95%，模擬保護(hù)區(qū)末端不同故障時刻的各種金屬性故障；
(o)進(jìn)行系統(tǒng)頻率偏移試驗(yàn)，系統(tǒng)頻率在48Hz、52Hz時，模擬區(qū)內(nèi)外金屬性故障。
本發(fā)明的有益效果是 1、通過獨(dú)特的設(shè)計，可以完成對不同電壓等級不同基本補(bǔ)償度的可控串聯(lián)補(bǔ)償裝 置的動態(tài)模擬。 2、模擬裝置本體電壓、電流互感器的設(shè)置，可采集不同位置共6路電流信號，即電 容器組電流、電容器組不平衡電流、MOV電流、旁路斷路器電流、線路電流和閥電流，2路電 壓信號，即串聯(lián)電容器電壓和線路電壓，完全滿足對可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置本體控制保護(hù)系統(tǒng) 的試驗(yàn)研究需求，也可滿足帶有可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的輸電線路保護(hù)的試驗(yàn)研究要求。
3、超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬試驗(yàn)方法可用于完成對超、特高壓可 控串聯(lián)補(bǔ)償裝置本體保護(hù)及帶有超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的線路保護(hù)的檢驗(yàn)測試。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置分相電容器組的接線圖 圖3是超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償動裝置的態(tài)模擬裝置電容器組容抗值轉(zhuǎn)換壓板圖
具體實(shí)施例方式
1、根據(jù)國家電網(wǎng)仿真中心動模實(shí)驗(yàn)室500kV、750kV、1000kV動態(tài)模擬系統(tǒng)的模擬 容量比，進(jìn)行超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償動態(tài)模擬裝置的參數(shù)設(shè)計。 考慮應(yīng)用于500kV輸電線路的情況，500kV線路正序電抗Xi = 0. 28Q/km，動模 500kV系統(tǒng)阻抗模擬比k二 1.333，在盡量增大模擬范圍的基礎(chǔ)上同時兼顧試驗(yàn)靈活性，選取400km模型線路作為補(bǔ)償對象，按15% 、20%及30%三種基本補(bǔ)償度設(shè)計，則對應(yīng)模擬可 控串補(bǔ)電容器阻抗分別
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中L為線路長度，n為基本補(bǔ)償度。
當(dāng)用于模擬750kV輸電線路中可控串補(bǔ)時，750kV線路正序電抗X/ = 0. 268 Q / km，動模750kV系統(tǒng)阻抗模擬比k' = 1. 25，若選取400km模型線路作為補(bǔ)償對象，則補(bǔ)償 度分別為
<formula>formula see original document page 9</formula> 當(dāng)用于模擬1000kV輸電線路中可控串補(bǔ)時，1000kV線路正序電抗X/' = 0. 26 Q / km，動模lOOOkV系統(tǒng)阻抗模擬比k〃 = 1. 333，若選取400km模型線路作為補(bǔ)償對象，則補(bǔ) 償度分別為<formula>formula see original document page 9</formula>
2、參考實(shí)際工程及研究需要，進(jìn)行超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償動態(tài)模擬裝置的本體 結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計。 在選取模擬可控串補(bǔ)裝置組成器件時，考慮動模試驗(yàn)系統(tǒng)的系統(tǒng)電壓為1500伏 (線電壓、有效值)，過電壓的最大值為4000伏(瞬時值)，裝有串補(bǔ)裝置的線路電流正常 時在0.5安培到5安培之間。最大負(fù)載時的電流小于8安培。短路故障時，最大的故障電 流(已經(jīng)考慮了有串補(bǔ)和無串補(bǔ)的各種工況)小于200安培(有效值)和500安培(瞬時 值)。
(1)電容器 電容器接線采用H型接線，容值為126uF和63uF。
(2)M0V模擬裝置 模擬可控串補(bǔ)MOV用IGBT做的逆變器來模擬。本裝置用來模擬MOV特性，與電容 器組并聯(lián)，限制電容器組的過電壓，是串補(bǔ)電容器組的主保護(hù)。
(3)閥控單元 該單元由閥控電抗器、晶閘管、高電位電子板(TE板)、電源等組成，與電容器組并 聯(lián)，導(dǎo)通速度快，是電容器組的后備保護(hù)。
(4)接觸器 接觸器用來模擬旁路斷路器，是串補(bǔ)裝置的重要保護(hù)，也是完成整個串補(bǔ)裝置投 退的重要設(shè)備。
(5)電流互感器和電壓互感器 進(jìn)數(shù)據(jù)采集箱時，電流量的額定值都為5安培，電壓量的額定值的范圍40-60伏。 其中，電容器組電壓由并聯(lián)電阻分壓得到，不需要經(jīng)過PT。 —次電流與二次電流比為40A/5A， PT變比為(1500V/VJV) / (100/V^V)。 圖l是超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。C為 電容器，1PT為電壓互感器、其變比為500V/100V， 2PT為電壓互感器、其變比為 (1500V/V^V)/(100/>/Iv)，CTl CT6為電流互感器，P為晶閘管閥，TCR為閥控電感，MOV 為金屬氧化物限壓器，BPS為旁路斷路器。 3、超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的本體控制保護(hù)系統(tǒng)及相應(yīng)線路保護(hù)的試驗(yàn)方 法。 設(shè)計系統(tǒng)模型，模型中采用發(fā)電機(jī)來模擬線路一側(cè)等值電廠，采用等值電源模擬 線路另一側(cè)的等值系統(tǒng)，可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置及本體控制保護(hù)系統(tǒng)安裝于線 路的等值系統(tǒng)一側(cè)，線路保護(hù)安裝于線路兩側(cè)。試驗(yàn)線路的兩端和中間共設(shè)置4個故障點(diǎn)， 每一個故障點(diǎn)都用于模擬各種類型的金屬性或經(jīng)過渡電阻短路的故障，線路的電壓、電流 信號通過模擬電容式電壓互感器和模擬電磁式電流互感器傳送給線路保護(hù)裝置，然后進(jìn)行 的模擬試驗(yàn)項(xiàng)目包括 (a)可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置調(diào)節(jié)閉鎖功能測試； (b)可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置容性調(diào)節(jié)功能測試； (c)可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置容性阻抗階躍測試； (d)可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置強(qiáng)補(bǔ)功能測試； (e)可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置控制保護(hù)系統(tǒng)掉電、恢復(fù)試驗(yàn)； (f)重負(fù)荷及輕負(fù)荷試驗(yàn)； (g)線路上金屬性瞬時故障試驗(yàn)； (h)線路發(fā)展性故障試驗(yàn)； (i)線路過渡電阻故障試驗(yàn)； (j)系統(tǒng)穩(wěn)定破壞試驗(yàn)； (k)手合空線及手合故障線路試驗(yàn)； (1)斷線試驗(yàn)； (m)TA飽和試驗(yàn)； (n)暫態(tài)超越試驗(yàn)； (o)系統(tǒng)頻率偏移試驗(yàn)。 此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來 說在不脫離本發(fā)明的范圍下進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實(shí)施例僅僅是例證性的，而不是對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義'
權(quán)利要求
一種超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置，包括電容器組、MOV模擬裝置、閥控單元、旁路斷路器模擬裝置和控制保護(hù)系統(tǒng)，所述電容器組串聯(lián)于輸電線路中，采用H型接線方式，MOV模擬裝置用絕緣柵雙極型功率管IGBT做的逆變器來模擬，與電容器組并聯(lián)，限制電容器組的過電壓，是串聯(lián)補(bǔ)償電容器組的主保護(hù)，利用其具有良好的非線性特性，對故障電流進(jìn)行分流，減小流過電容器組的故障電流，從而可以把電容器組的端電壓限制在一個合理的范圍內(nèi)；所述閥控單元包括閥控電抗器、晶閘管、高電位電子板(TE板)和電源，所述閥控單元與電容器組并聯(lián)，導(dǎo)通速度快，是電容器組的后備保護(hù)；所述旁路斷路器模擬裝置為交流接觸器，是可控串聯(lián)補(bǔ)償模擬裝置的重要保護(hù)，也是完成整個模擬裝置投退的設(shè)備；所述控制保護(hù)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集箱、控制保護(hù)機(jī)箱、開關(guān)量輸入機(jī)箱和開關(guān)量輸出機(jī)箱，通過數(shù)據(jù)采集箱采集一次系統(tǒng)的電壓信號和電流信號，通過控制保護(hù)機(jī)箱接收電氣模擬量數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)信息，執(zhí)行控制保護(hù)算法和策略，輸出保護(hù)動作命令和開關(guān)控制命令，通過開關(guān)量輸入機(jī)箱采集一次電氣設(shè)備狀態(tài)信號以及二次監(jiān)控系統(tǒng)各單元的電源狀態(tài)等信號，通過開關(guān)量輸出機(jī)箱輸出控制信號，實(shí)現(xiàn)對串聯(lián)補(bǔ)償裝置中斷路器的分、合閘操作，輸出保護(hù)動作信號閉合旁路斷路器，實(shí)現(xiàn)對模擬裝置一次設(shè)備的有效保護(hù)；該動態(tài)模擬裝置本體一次側(cè)裝設(shè)電流互感器和電壓互感器，用于滿足動態(tài)模擬試驗(yàn)中可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置本體控制保護(hù)系統(tǒng)信號采集的需要，每相電容器組由1C～12C共12個電容器組成，各電容之間通過轉(zhuǎn)換壓板N、I、II、III實(shí)現(xiàn)控制連接，通過改變與電容器組相接的轉(zhuǎn)換壓板N、I、II、III之間的接線方式改變電容器組的容抗值，實(shí)現(xiàn)三種不同的基本補(bǔ)償度，實(shí)現(xiàn)對500kV、750kV及1000kV輸電系統(tǒng)中可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集箱輸入電流量額定值為1安培，電壓量額定值的范圍為40 60伏；控制 保護(hù)箱配置1塊數(shù)據(jù)匯總板、3塊保護(hù)板、3塊調(diào)節(jié)觸發(fā)板和2塊電源板；控制保護(hù)箱接收電 氣模擬量數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)信息，執(zhí)行控制保護(hù)算法和策略；輸出保護(hù)動作命令和開關(guān)控制 命令；向當(dāng)?shù)毓ぷ髡緦?shí)時上傳裝置狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、控制、保護(hù)功能、暫態(tài)數(shù)字錄 波功能和回放功能；所述開關(guān)量輸入機(jī)箱配置2塊開入板、4塊光出板、1塊CPU板和1塊電源板； 開關(guān)量輸入箱的功能為(l)采集模擬裝置一次電氣設(shè)備狀態(tài)信號，以及二次監(jiān)控系 統(tǒng)各單元的電源狀態(tài)等信號，并將采集的信號發(fā)送到控制保護(hù)單元以及當(dāng)?shù)毓ぷ髡荆?2) 向控制保護(hù)箱數(shù)據(jù)匯總單元發(fā)送同步光信號，確保電氣模擬量數(shù)據(jù)采集的同步性；開關(guān)量 輸出箱配置1塊開入板、3塊開出板、1塊CPU板，1塊電源板；可完成10路開入量、18路開 出量的處理；開關(guān)量輸出箱的功能為(l)通過I/0網(wǎng)接收控制命令，輸出控制信號實(shí)現(xiàn)對模擬裝置 中旁路斷路器的分、合閘操作；(2)通過二次接線和I/O網(wǎng)接收保護(hù)動作命令，輸出保護(hù)動 作信號閉合旁路斷路器，實(shí)現(xiàn)對模擬裝置一次設(shè)備的有效保護(hù)；(3)巡檢I/O網(wǎng)絡(luò)上各通信 單元實(shí)時監(jiān)控I/O網(wǎng)通信狀態(tài)。
3. —種使用權(quán)利要求1-2所述裝置的動態(tài)模擬試驗(yàn)方法，其特征在于包括以下步驟 (1)根據(jù)模擬電壓等級進(jìn)行超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置的參數(shù)設(shè)計對于應(yīng)用于500kV輸電線路的情況，500kV線路正序電抗&，動模500kV系統(tǒng)阻抗模擬比為k，在盡量增大模擬范圍的基礎(chǔ)上同時兼顧試驗(yàn)靈活性，選取長度為L的模型線路作為補(bǔ)償對象，按i、 ^及^三種基本補(bǔ)償度設(shè)計，則對應(yīng)模擬裝置的電容器阻抗分別為<formula>formula see original document page 3</formula>當(dāng)用于模擬750kV輸電線路中可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置時，750kV線路正序電抗為X/ ，動 模750kV系統(tǒng)阻抗模擬比為k'，若選取長度為L的模型線路作為補(bǔ)償對象，則補(bǔ)償度分別 為<formula>formula see original document page 3</formula>當(dāng)用于模擬1000kV輸電線路中可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置時，1000kV線路正序電抗為X/'，動 模lOOOkV系統(tǒng)阻抗模擬比為k〃 ，若選取長度為L的模型線路作為補(bǔ)償對象，則補(bǔ)償度分別為<formula>formula see original document page 3</formula>(2)設(shè)計系統(tǒng)模型，模型中采用發(fā)電機(jī)來模擬線路一側(cè)等值電廠，采用等值電源模擬線 路另一側(cè)的等值系統(tǒng)，可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置及本體控制保護(hù)系統(tǒng)安裝于線路 的等值系統(tǒng)一側(cè)，線路保護(hù)安裝于線路兩側(cè)，試驗(yàn)線路的兩端和中間共設(shè)置4個故障點(diǎn)，每 一個故障點(diǎn)都用于模擬各種類型的金屬性或經(jīng)過渡電阻短路的故障，線路的電壓、電流信 號通過模擬電容式電壓互感器和模擬電磁式電流互感器傳送給線路保護(hù)裝置，然后進(jìn)行的模擬試驗(yàn)項(xiàng)目包括(a) 進(jìn)行可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置調(diào)節(jié)閉鎖功能測試，手動設(shè)置可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置調(diào)節(jié)為閉 鎖、解閉鎖，監(jiān)測相關(guān)功能的有效性；(b) 進(jìn)行可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置容性調(diào)節(jié)功能測試，將可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置目標(biāo)阻抗由1.2 P. u.緩慢向上調(diào)節(jié)至2. 0 p. u.，并由2. 0 p. u.緩慢向下調(diào)節(jié)至1. 2 p. u.，查看測量阻抗是 否可以跟蹤目標(biāo)阻抗；(c) 進(jìn)行可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置容性阻抗階躍測試，將可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置目標(biāo)阻抗從1. 2 p. u.階躍到2. 0 p. u. 、2. 0 p. u.階躍到1. 2 p. u.，查看測量阻抗跟蹤目標(biāo)調(diào)節(jié)情況；(d) 進(jìn)行可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置強(qiáng)補(bǔ)功能測試，模擬線路聯(lián)動可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置保護(hù)，調(diào)節(jié)對應(yīng)非故障相進(jìn)行強(qiáng)補(bǔ)，監(jiān)測可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置強(qiáng)補(bǔ)控制流程是否正確；(e) 進(jìn)行可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置控制保護(hù)系統(tǒng)掉電、恢復(fù)試驗(yàn)，斷開可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置控制 保護(hù)系統(tǒng)的直流電源，監(jiān)測可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置在控制保護(hù)系統(tǒng)掉電過程中的工作狀態(tài)；投 入斷開的直流電源，監(jiān)測可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置在控制保護(hù)系統(tǒng)恢復(fù)直流電源過程中的工作狀 態(tài)；(f) 進(jìn)行重負(fù)荷及輕負(fù)荷試驗(yàn)，分別調(diào)節(jié)線路電流至重負(fù)荷及輕負(fù)荷狀態(tài)，監(jiān)測可控串 聯(lián)補(bǔ)償裝置在線路重負(fù)荷及輕負(fù)荷時的控制流程是否正確；(g) 進(jìn)行線路上金屬性瞬時故障試驗(yàn)，分別將線路電壓互感器接于可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置 的等值系統(tǒng)側(cè)及線路側(cè)，模擬金屬性瞬時單相接地、兩相接地、兩相短路、三相接地及三相 短路試驗(yàn)；(h) 進(jìn)行線路上發(fā)展性故障試驗(yàn)，分別將線路電壓互感器接于可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的等 值系統(tǒng)側(cè)及線路側(cè)，模擬保護(hù)區(qū)內(nèi)同一故障點(diǎn)經(jīng)不同時間由單相接地故障發(fā)展成為兩相接 地故障、被保護(hù)線路出口(區(qū)內(nèi))與相鄰線出口(區(qū)外)異名相之間經(jīng)不同時間相繼發(fā)生 單相接地故障的發(fā)展性故障，相繼發(fā)生故障的時間間隔分別為0 200ms ;(i) 進(jìn)行線路上過渡電阻故障試驗(yàn)，模擬經(jīng)不同阻值過渡電阻的區(qū)內(nèi)單相接地故障、區(qū) 內(nèi)相間短路故障以及區(qū)外相間短路故障；(j)進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定破壞試驗(yàn)，模擬系統(tǒng)靜穩(wěn)定破壞及動穩(wěn)定破壞引起的全相振蕩、線路開關(guān)單相偷跳及單相故障后保護(hù)動作跳開單相后的非全相振蕩過程，以及在全相和非全相振蕩過程中的區(qū)內(nèi)、外故障；(k)進(jìn)行手合空線及手合故障線路試驗(yàn)，模擬手合空線及手合于各種類型的故障；(1)進(jìn)行斷線試驗(yàn)，模擬一側(cè)TV、TA二次回路斷線，及斷線后區(qū)內(nèi)外各種故障；(m)進(jìn)行TA飽和試驗(yàn)，模擬保護(hù)線路區(qū)外故障導(dǎo)致CT不同程度的飽和。模擬區(qū)內(nèi)故障導(dǎo)致CT不同程度的飽和；(n)進(jìn)行暫態(tài)超越試驗(yàn)，僅對線路距離保護(hù)進(jìn)行測試，分別將保護(hù)裝置的阻抗定值整定為保護(hù)區(qū)的105%和95%，模擬保護(hù)區(qū)末端不同故障時刻的各種金屬性故障；(o)進(jìn)行系統(tǒng)頻率偏移試驗(yàn)，系統(tǒng)頻率在48Hz、52Hz時，模擬區(qū)內(nèi)外金屬性故障。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置，屬于各電壓等級電力系統(tǒng)動態(tài)模擬系統(tǒng)領(lǐng)域，能夠準(zhǔn)確模擬500kV、750kV、1000kV輸電系統(tǒng)中不同基本補(bǔ)償度的可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的動態(tài)模擬裝置，并針對超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的本體控制保護(hù)系統(tǒng)及安裝可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的線路保護(hù)，發(fā)明了動態(tài)模擬試驗(yàn)的方法。本發(fā)明的試驗(yàn)方法，能很真實(shí)全面的考核超、特高壓可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的本體控制保護(hù)系統(tǒng)及相應(yīng)線路保護(hù)在可能發(fā)生的各種復(fù)雜電力系統(tǒng)故障的動作行為，為相應(yīng)控制保護(hù)裝置的設(shè)計、選型、運(yùn)行提供了重要的參考依據(jù)。
文檔編號H02J3/18GK101789602SQ201010034158
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者劉慧文, 周春霞, 周澤昕, 喻勁松, 李仲青, 李慶光, 杜丁香, 王偉, 董明會, 詹智華, 詹榮榮, 賈琰 申請人:中國電力科學(xué)研究院