一種±800kV直流系統(tǒng)低壓限制保護邏輯電路的制作方法
【專利摘要】一種±800kV直流系統(tǒng)低壓限制保護邏輯電路，包括：乘積門(U1)、減法門(U2)、異或門(U3)、異或門(U4)、負(fù)邏輯門(U5)、判斷邏輯(U6)、判斷邏輯(U7)、乘積門(U8)、電壓判斷(U9)、與門(U10)、與門(U11)、非門(U12)、或門(U13)、取值判斷邏輯(U14)、判斷邏輯(U15)、線性插值(U16)、取最小邏輯(U17)、判斷邏輯(U18)組成。本實用新型可以構(gòu)成新的保護和控制判據(jù)，解決直流系統(tǒng)中繼電保護和自動控制系統(tǒng)存在的問題，從而大大降低了系統(tǒng)的成本，便于推廣使用。
【專利說明】—種±800kV直流系統(tǒng)低壓限制保護邏輯電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及在±800kV直流輸電系統(tǒng)中，一種用于低壓限制保護控制的邏輯電路。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流輸電近年發(fā)展很快，是我國重要的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)方式?，F(xiàn)代直流輸電控制系統(tǒng)一般設(shè)有6個層次:系統(tǒng)控制、雙極控制、極控制、換流器控制、單獨控制和換流閥控制。其中極控制和換流器控制通常合并為一個極，作為控制直流輸電一個極的控制層次，是換流站控制系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)。
[0003]在直流輸電的極控級中，整流側(cè)通常配有帶a min。限制的定電流控制器；逆變側(cè)通常配有定電壓控制器，定電流控制器和定Y角控制器，另外還配備有電流偏差控制器。在定電流控制器中，電流整定值通常來自于依電壓限電流指令值環(huán)節(jié)的輸出再加上電流調(diào)制控制器的輸出，低壓限制保護控制簡稱為VDCL。
[0004]在系統(tǒng)受到大擾動時，直流電壓或換流母線電電流指令值以降低直流功率，這樣可以減小故障期間換流站對交流系統(tǒng)的無功需求，幫助恢復(fù)交流電壓，降低換相失敗的概率。
[0005]如圖1和圖2所示，當(dāng)發(fā)現(xiàn)直流電壓低于某一定值時，自動降低直流電流調(diào)節(jié)器的整定值，待直流電壓恢復(fù)后，又自動恢復(fù)整定值的功能，如圖2中CD與EF段，最初作為換流閥換相失敗的一種保護措施，后應(yīng)有于現(xiàn)代高壓直流工程，特別是聯(lián)系于弱交流系統(tǒng)的直流工程中，用于改善故障后直流系統(tǒng)的電壓恢復(fù)特性。交流電壓起動的VDCL特性在交流電壓跌落時可以限制無功的消耗，長距離直流輸電工程大多采用按直流電壓起動的VDCL。為此，對于VDCL的保護控制邏輯策略顯得尤為重要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為使直流輸電系統(tǒng)更加穩(wěn)定運行，本實用新型提供了一種±800kV直流系統(tǒng)低壓限制保護邏輯電路，采用的技術(shù)方案如下:包括乘積門U1、減法門U2、異或門U3、異或門U4、負(fù)邏輯門U5、判斷邏輯U6、判斷邏輯U7、乘積門U8、電壓判斷U9、與門UlO、與門Ul 1、非門U12、或門U13、取值判斷邏輯U14、判斷邏輯U15、線性插值U16、取最小邏輯U17、判斷邏輯U18 ；
[0007]其中，Ul的輸入端為0.0625和中性母線電壓UdN的標(biāo)幺值，Ul的輸出端連接U2的輸入端；U2的另一輸入端為直流線路電壓UdH的標(biāo)么值，U2的輸出端連接U5的輸入端和U7的輸入端X1，U5的輸出端連接U7的輸入端X2 ；U3的輸入端為潮流傳輸方向?qū)?cè)至本側(cè)和本側(cè)，U3輸出端連接U6的輸入端Xl ；U4的輸入端為本側(cè)和對側(cè)，U4的輸出端連接U6的輸入端X2 ；U6的另一輸入端I為空載加壓試驗OLT功能激活，U6的輸出端Y連接U7的輸入端I，U7的輸出端Y連接U8的輸入端；U9的輸入端為直流線路電壓Uda, U9的輸出端連接UlO的輸入端，UlO輸出端連接U14的輸入端S ；U11的輸入端為高端閥組觸發(fā)脈沖使能和低端閥組觸發(fā)脈沖使能，Ull的輸出端連接UlO的輸入端和U12的輸入端；U12的輸出端連接U13的輸入端，U13另外4個輸入端分別為高端閥組旁路、低端閥組旁路、高端閥組緊急停運、低端閥組緊急停運，U13的輸出端連接U14的輸入端R ；U14的輸出端連接U15的輸入端I，U15的另外2個輸入端Xl接信號2、X2接信號1，U15的輸出端Y接U8的輸入端；U8的輸出端連接U16的輸入端X，U16的其余輸入端Al為-2.0,BI為0.1、A2為0.0、B2為
0.1、A3 為 0.45、B3 為 0.1、A4 為 0.65、B4 為 1.0、A5 為 0.95、B5 為 2.0、A6 為 2.0、B6 為2.0，U16的輸出端Y連接U17的輸入端和U18的輸入端X2，U17的另一輸入端接參考VDCL電流，即Iref to VDCL ；U17的輸出端VDCL電流參考值Ivdcl連接U18的輸入端XI，最終U18判斷輸出VDCL功能啟動。
[0008]本實用新型各模塊功能如下:
[0009]乘積門U1、乘積門U8的作用兩輸入量取乘積計算。
[0010]減法門U2的作用兩輸入量取減法計算。
[0011]異或門U3、異或門U4的作用為實現(xiàn)邏輯異或的邏輯門。
[0012]負(fù)邏輯門U5的作用為實現(xiàn)邏輯負(fù)的邏輯門。
[0013]電壓判斷U9的作用為當(dāng)直流線路電壓Uda輸入大于O時，U9輸出。
[0014]與門U10、與門Ull的作用為實現(xiàn)邏輯與的邏輯門。
[0015]非門U12的作用為實現(xiàn)邏輯非的邏輯門。
[0016]或門U13的作用為實現(xiàn)邏輯或的邏輯門。
[0017]判斷邏輯U6、U7、U15的作用相同，輸入輸出關(guān)系如圖4所示，當(dāng)輸入端I為O時，輸出端Y為Xl ;當(dāng)輸入端I為I時，輸出端Y為X2。
[0018]取值判斷邏輯U14輸入輸出關(guān)系如圖5所示，當(dāng)輸入端S為0、R為O時，輸出端Q、QN保持現(xiàn)狀，不發(fā)生變化；當(dāng)輸入端S為0、R為I時，輸出端Q為0、QN為I ;當(dāng)輸入端S為
1.R為O時，輸出端Q為1、QN為O;當(dāng)輸入端S為1、R為I時，輸出端Q為O、QN為O。
[0019]線性插值U16有六個點，Ax、Bx分別表示橫、縱坐標(biāo)值，分別是Al為-2.0、BI為0.1、Α2 為 0.0、Β2 為 0.1、A3 為 0.45、Β3 為 0.1、Α4 為 0.65、Β4 為 1.0、Α5 為 0.95、Β5 為
2.0、Α6為2.0、Β6為2.0，其輸入輸出關(guān)系如圖6所示，電壓為橫軸Αχ，電流為縱軸Βχ，在VDCL模式下電壓(橫軸)與電流特性(縱軸)呈線性關(guān)系。
[0020]取最小邏輯U17的作用為兩輸入量取最小輸出。
[0021]判斷邏輯U18的作用為當(dāng)輸入量Xl等于Χ2時，U18啟動VDCL功能。
[0022]本實用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和有益效果:本實用新型在一個系統(tǒng)內(nèi)完成中的全部保護和控制功能，利用各個元件之間邏輯的配合和協(xié)調(diào)，可快速消除擾動帶來的影響、保證交直流電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性，當(dāng)直流電壓低于某一定值時，通過自動降低直流電流調(diào)節(jié)器的整定值，待直流電壓恢復(fù)后，又自動恢復(fù)整定值，可以防止發(fā)生大規(guī)模連鎖跳閘和系統(tǒng)崩潰等惡性事故。同時本實用新型可以構(gòu)成新的性能優(yōu)越的保護和控制判據(jù)，解決直流系統(tǒng)中的繼電保護和自動控制系統(tǒng)存在的問題，從而大大降低了系統(tǒng)的成本，便于推廣使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是正常直流系統(tǒng)的低壓限流控制模式圖；
[0024]圖2是正常直流系統(tǒng)的低壓限流控制數(shù)學(xué)幾何圖；
[0025]圖3是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0026]圖4是本實用新型所述判斷邏輯U6、U7、U15輸入輸出關(guān)系圖；
[0027]圖5是本實用新型所述取值判斷邏輯U14輸入輸出關(guān)系圖；
[0028]圖6是本實用新型所述線性插值U16的輸入輸出關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0030]如圖3所示，一種±800kV直流系統(tǒng)低壓限制保護邏輯電路，包括:乘積門U1、減法門U2、異或門U3、異或門U4、負(fù)邏輯門U5、判斷邏輯U6、判斷邏輯U7、乘積門U8、電壓判斷U9、與門U10、與門U11、非門U12、或門U13、取值判斷邏輯U14、判斷邏輯U15、線性插值U16、取最小邏輯U17、判斷邏輯U18 ；
[0031]其中，Ul的輸入端為0.0625和中性母線電壓UdN的標(biāo)幺值，Ul的輸出端連接U2的輸入端；U2的另一輸入端為直流線路電壓UdH的標(biāo)么值，U2的輸出端連接U5的輸入端和U7的輸入端X1，U5的輸出端連接U7的輸入端X2 ；U3的輸入端為潮流傳輸方向?qū)?cè)至本側(cè)和本側(cè)，U3輸出端連接U6的輸入端Xl ；U4的輸入端為本側(cè)和對側(cè)，U4的輸出端連接U6的輸入端X2 ；U6的另一輸入端I為空載加壓試驗OLT功能激活，U6的輸出端Y連接U7的輸入端I，U7的輸出端Y連接U8的輸入端；U9的輸入端為直流線路電壓Uda, U9的輸出端連接UlO的輸入端，UlO輸出端連接U14的輸入端S ；U11的輸入端為高端閥組觸發(fā)脈沖使能和低端閥組觸發(fā)脈沖使能，Ull的輸出端連接UlO的輸入端和U12的輸入端；U12的輸出端連接U13的輸入端，U13另外4個輸入端分別為高端閥組旁路、低端閥組旁路、高端閥組緊急停運、低端閥組緊急停運，U13的輸出端連接U14的輸入端R ；U14的輸出端連接U15的輸入端I，U15的另外2個輸入端Xl接信號2、X2接邏輯信號1，U15的輸出端Y接U8的輸入端;U8的輸出端連接U16的輸入端X，U16的其余輸入端Al為-2.0、BI為0.1、A2為0.0、B2 為 0.1、A3 為 0.45、B3 為 0.1、A4 為 0.65、B4 為 1.0、A5 為 0.95、B5 為 2.0、A6 為 2.0、B6為2.0，U16的輸出端Y連接U17的輸入端和U18的輸入端X2，U17的另一輸入端接參考VDCL電流，即Iref to VDCL ；U17的輸出端VDCL電流參考值IVDa連接U18的輸入端XI，最終U18判斷輸出VDCL功能啟動。
[0032]本實用新型各模塊功能如下:
[0033]乘積門U1、乘積門U8的作用兩輸入量取乘積計算。
[0034]減法門U2的作用兩輸入量取減法計算。
[0035]異或門U3、異或門U4的作用為實現(xiàn)邏輯異或的邏輯門。
[0036]負(fù)邏輯門U5的作用為實現(xiàn)邏輯負(fù)的邏輯門。
[0037]電壓判斷U9的作用為當(dāng)直流線路電壓Uda輸入大于O時，U9輸出。
[0038]與門U10、與門Ull的作用為實現(xiàn)邏輯與的邏輯門。
[0039]非門U12的作用為實現(xiàn)邏輯非的邏輯門。
[0040]或門U13的作用為實現(xiàn)邏輯或的邏輯門。
[0041]判斷邏輯U6、U7、U15的作用相同，輸入輸出關(guān)系如圖4所示，當(dāng)輸入端I為O時，輸出端Y為Xl ;當(dāng)輸入端I為I時，輸出端Y為X2。
[0042]取值判斷邏輯U14輸入輸出關(guān)系如圖5所示，當(dāng)輸入端S為0、R為O時，輸出端Q、QN保持現(xiàn)狀，不發(fā)生變化；當(dāng)輸入端S為0、R為I時，輸出端Q為0、QN為I ;當(dāng)輸入端S為
1、R為O時，輸出端Q為1、QN為O;當(dāng)輸入端S為1、R為I時，輸出端Q為O、QN為O。
[0043]線性插值U16有六個點，Ax、Bx分別表示橫、縱坐標(biāo)值，分別是Al為-2.0、BI為0.1、Α2 為 0.0、Β2 為 0.1、A3 為 0.45、Β3 為 0.1、Α4 為 0.65、Β4 為 1.0、Α5 為 0.95、Β5 為
2.0、Α6為2.0、Β6為2.0，其輸入輸出關(guān)系如圖6所示，電壓為橫軸Αχ，電流為縱軸Βχ，在VDCL模式下電壓(橫軸)與電流特性(縱軸)呈線性關(guān)系。
[0044]取最小邏輯U17的作用為兩輸入量取最小輸出。
[0045]判斷邏輯U18的作用為當(dāng)輸入量Xl等于Χ2時，U18啟動VDCL功能。
[0046]通過以下實施例1和實施例2，對本實用新型的工作原理加以說明:
[0047]實施例1:
[0048]在±800kV直流輸電系統(tǒng)中，線路電壓Uda和中性母線電壓U μ均為標(biāo)幺值，U ^的基準(zhǔn)值為800kV，UdN的基準(zhǔn)值為50kV，所以+ 50 + 800 = 0.0625，乘積門Ul輸入量為0.0625和中性母線電壓UdN的標(biāo)么值，輸出值為0.0625U-。正常運行時，潮流傳輸方向為從本側(cè)到對側(cè)，由于運行時閥組在解鎖狀態(tài)，所以“空載加壓實驗OLT功能激活”信號為O，根據(jù)圖4所示，判斷邏輯U7的輸出Y = 1，判斷邏輯U6的輸出Y = -(Uda-0.0625UdN)。
[0049]運行時，接入Ull的高端閥組觸發(fā)脈沖和低端閥組觸發(fā)脈沖均在使能狀態(tài)，接入U13的高端閥組旁路、低端閥組旁路、高端閥組緊急停運、低端閥組緊急停運均沒有觸發(fā)，根據(jù)圖5所示，U14的S= 1,R = O, Q = 1，所以U15的輸出端Y = 1，線性插值U16的輸入端X = -(Uda-0.0625UdN) X I = -(UdH-0.0625UdN)。
[0050]若發(fā)生電氣故障后，執(zhí)行閉鎖命令后，直流線路電壓降低到_400kV，中性母線電壓接近 OkV，故-(Uda-UJ = -(-400/800-0) = 0.5，如圖 6 所示，位于(0.45,0.1)和(0.65,1)區(qū)間段，直線方程為:Y = 4.5χ-1.925 = 4.5X0.5-1.925 = 0.325，即 U16 輸出為 0.325。取最小邏輯U17對IMf to VDCL值和U16輸出端Y進行比較，U16輸出端Y小于IMf toVDCL(該值在 0.89 與 1.0 之間)，所以 U17 的輸出端值為 Ivdcl= 4.5X0.5-1.925 = 0.325。此時，判斷邏輯U18輸入端Xl和X2的值相同，達(dá)到判據(jù)條件，U18輸出VDCL功能啟動，即導(dǎo)致VDCL功能動作。
[0051]實施例2:
[0052]當(dāng)高端閥組無控制系統(tǒng)運行時，高端閥組緊急停運功能啟動。在高壓、特高壓直流系統(tǒng)控制原則中，緊急停運功能具有最高控制權(quán)，可直接閉鎖換流閥觸發(fā)脈沖，使得U15的輸出為2，此時U16的輸入端X = -(Uda-0.0625UJ X 2，VDCL功能退出，產(chǎn)生的電流參考值恢復(fù)到1.0pu，系統(tǒng)重新控制了直流電流，轉(zhuǎn)入電壓控制模式，電網(wǎng)系統(tǒng)功率可迅速恢復(fù)。
【權(quán)利要求】
1.一種±800kV直流系統(tǒng)低壓限制保護邏輯電路，其特征在于，包括:乘積門U1、減法門U2、異或門U3、異或門U4、負(fù)邏輯門U5、判斷邏輯U6、判斷邏輯U7、乘積門U8、電壓判斷U9、與門U10、與門U11、非門U12、或門U13、取值判斷邏輯U14、判斷邏輯U15、線性插值U16、取最小邏輯U17、判斷邏輯U18 ； 其中，Ul的輸入端為0.0625和中性母線電壓UdN的標(biāo)么值，Ul的輸出端連接U2的輸入端；U2的另一輸入端為直流線路電壓Uda的標(biāo)么值，U2的輸出端連接U5的輸入端和U7的輸入端XI，U5的輸出端連接U7的輸入端X2 ；U3的輸入端為潮流傳輸方向?qū)?cè)至本側(cè)和本側(cè)，U3輸出端連接U6的輸入端Xl ；U4的輸入端為本側(cè)和對側(cè)，U4的輸出端連接U6的輸入端X2 ；U6的另一輸入端I為空載加壓試驗OLT功能激活，U6的輸出端Y連接U7的輸入端I，U7的輸出端Y連接U8的輸入端；U9的輸入端為直流線路電壓UdH，U9的輸出端連接UlO的輸入端，UlO輸出端連接U14的輸入端S ；U11的輸入端為高端閥組觸發(fā)脈沖使能和低端閥組觸發(fā)脈沖使能，Ull的輸出端連接UlO的輸入端和U12的輸入端；U12的輸出端連接U13的輸入端，U13另外4個輸入端分別為高端閥組旁路、低端閥組旁路、高端閥組緊急停運、低端閥組緊急停運，U13的輸出端連接U14的輸入端R ；U14的輸出端連接U15的輸入端I，U15的另外2個輸入端Xl接信號2、X2接信號1，U15的輸出端Y接U8的輸入端；U8的輸出端連接U16的輸入端X，U16的其余輸入端Al為-2.0、BI為0.1、A2為0.0、B2為.0.1、A3 為 0.45、B3 為 0.1、A4 為 0.65、B4 為 1.0、A5 為 0.95、B5 為 2.0、A6 為 2.0、B6 為.2.0，U16的輸出端Y連接U17的輸入端和U18的輸入端X2，U17的另一輸入端接參考VDCL電流，即Iref I to IVDCL ；U17的輸出端VDCL電流參考值I■連接U18的輸入端XI，最終U18判斷輸出VDCL功能啟動。
【文檔編號】H02J1/14GK204205592SQ201420696650
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】沈鑫, 馬紅升, 閆永梅, 丁心志 申請人:云南電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院