CN108872737A - 基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试装置及方法，通过测试仪给保护装置加量，实时接收保护装置和三取二装置的反馈信号，可对保护装置的逻辑、三取二装置的逻辑以及断路器跳闸回路的正确性进行测试，不需要修改程序，避免了安全隐患；同时设置灵活，可根据需要选择增加或减少使用的测试仪数目，以实现不同场景下对不同数量保护装置的同时测试。

Description

基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试装置及方法，属于电力系统继电保护领域。

背景技术

特高压直流输电是指±800kV及以上电压等级的直流输电形式。与交流输电相比，特高压直流输电在远距离大容量输电和电力系统联网方面具有显著的优点。直流电网通过换流站与交流电网相连，其中，将交流电变为直流电的换流站叫做整流站，将直流电变为交流电的换流站叫做逆变站。直流输电工程的一次设备主要包括换流阀、换流变压器、平波电抗器、滤波器和直流输电线路等。

特高压直流输电工程的正常运行极大地依赖于完善的控制保护系统。直流系统保护按区域划分，通常分为换流变压器保护区、换流器保护区、极保护区、双极保护区、直流滤波器保护区和直流线路保护区。针对不同设备区域发生的不同类型的故障，将有对应的保护动作，动作结果主要为以下的一种或多种：控制系统切换、投旁通对、阀闭锁、跳交流断路器、极隔离等。各保护逻辑和动作信号由直流保护装置完成和发出。为了提高运行的可靠性，直流保护采用多重华的冗余配置。通常，配置三重化的保护装置，并按照“三取二”的逻辑动作出口。即三套冗余系统中至少同一保护的两套同时都有信号出口，动作信号才会被发出。

直流保护系统的可靠性对于保障直流电网的安全稳定运行意义重大。目前，在特高压直流输电工程的现场调试过程中，一般只能通过在直流控保软件中进行置数或修改定值来模拟保护动作，检验出口回路的正确性，不仅无法开展功能、性能的现场检验，随意修改程序还会给安全运行埋下隐患。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试装置及方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试装置，包括N个测试仪， N≥1，N与特高压直流保护系统的需加量保护装置数量一致，测试仪包括上位机和下位机，上位机和下位机相互通信，下位机与特高压直流保护系统的保护装置相互通信，下位机的输入端与特高压直流保护系统的三取二装置的输出端连接；

上位机用以对下位机的输入和输出进行配置，查阅下位机接收的保护装置和三取二装置反馈；

下位机用以模拟电磁式互感器、光学互感器、断路器、隔离开关和直流控制系统，向保护装置发送模拟量、数字量和开关量信号，下位机接收保护装置和三取二装置的反馈。

当N≥2时，所有测试仪的下位机同步。

当相邻两个测试仪之间的距离不大于设定阈值时，相邻测试仪下位机的对时接口相互连接。

当相邻两个测试仪之间的距离大于设定阈值时，每个测试仪的对时接口连接独立的对时装置。

下位机还回采自己的输出，上位机查阅下位机的输出。

基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试方法，包括以下步骤，

现场测试装置接线；

上位机对下位机的输入和输出进行配置；

下位机模拟设备，所有下位机同一时刻加量输出，同时下位机回采自己的输出；

保护装置和三取二装置根据下位机的输出产生一系列动作信号；

下位机接收保护装置和三取二装置的反馈；

上位机查阅下位机的输出以及下位机接收的保护装置和三取二装置反馈。

本发明所达到的有益效果：本发明通过测试仪给保护装置加量，实时接收保护装置和三取二装置的反馈信号，可对保护装置的逻辑、三取二装置的逻辑以及断路器跳闸回路的正确性进行测试，不需要修改程序，避免了安全隐患；本发明设置灵活，可根据需要选择增加或减少使用的测试仪数目，以实现不同场景下对不同数量保护装置的同时测试。

附图说明

图1为本发明装置的接线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试装置，包括N个测试仪， N≥1，N与特高压直流保护系统的需加量保护装置数量一致，测试仪包括上位机和下位机，上位机和下位机相互通信，下位机与特高压直流保护系统的保护装置相互通信，下位机的输入端与特高压直流保护系统的三取二装置的输出端连接。

上位机用以对下位机的输入和输出进行配置，上位机查阅下位机的输出以及下位机接收的保护装置和三取二装置反馈；上位机通过自带的人机交互界面实现对下位机的配置和查阅。

下位机用以模拟电磁式互感器、光学互感器、断路器、隔离开关和直流控制系统，向保护装置发送模拟量、数字量和开关量信号，下位机回采自己的输出，下位机接收保护装置和三取二装置的反馈。

当N≥2时，所有测试仪的下位机同步；实现方式有两种：当相邻两个测试仪之间的距离不大于设定阈值时，相邻测试仪下位机的对时接口相互连接，通过连接的对时接口进行对时；当相邻两个测试仪之间的距离大于设定阈值时，每个测试仪的对时接口连接独立的对时装置。

图1还是一种典型的现场测试装置，所测的直流保护系统包括三套保护装置和两套三取二装置，其中保护装置A和保护装置B需加量，因此现场测试装置需要两个测试仪，测试仪1包括相互通信的上位机1和下位机1，下位机1与保护装置A相互通信，下位机1的输入端与三取二装置A的输出端连接，同时下位机1回采自己的输出，测试仪2包括相互通信的上位机2和下位机2，下位机2与保护装置B相互通信，下位机2的输入端与三取二装置B的输出端连接，同时下位机2回采自己的输出。

当两个测试仪之间的距离不大于设定阈值时，即距离较近，相邻测试仪下位机的对时接口直接相互连接，通过传输B码同步信号，由一台下位机给另一台下位机授时，实现两者同步；当相邻两个测试仪之间的距离大于设定阈值时，即距离较远，每个测试仪的下位机连接独立的对时装置，通过传输B码同步信号实现两者同步。

上位机与下位机间的通信使用以太网；下位机与保护装置间的通信包括多种形式：下位机中的电磁式互感器模拟模块通过电缆向保护装置发送模拟量信号，光学互感器模拟模块通过光纤向保护装置发送数字量信号，断路器和隔离开关模拟模块通过电缆向保护装置发送并接收开关量信号，直流控制系统模拟模块通过光纤向保护装置发送并接收数字量信号；三取二装置与下位机间的通信包括多种形式：下位机中的断路器和隔离开关模拟模块通过电缆接收三取二装置发出的包含跳闸等信息的开关量信号，直流控制系统模拟模块通过光纤接收三取二装置发出的包含换流器闭锁等信息的数字量信号；若距离较远，采用GPS对时装置，则GPS对时装置与下位机间的通信使用光纤，若距离较近，两个下位机间的通信使用光纤。

上述装置的现场测试方法，包括以下步骤：

1）现场测试装置接线。

先确定需要几台测试仪，以及同步方式，然后根据上述的连接结构进行连接。

2）上位机对下位机的输入和输出进行配置。

通过上位机的人机交互界面对下位机输入输出进行配置：选择下位机输出的状态序列的数目，在每种状态序列下，对输出的模拟量、数字量和开关量的参数以及持续的时间进行配置，以达到对电网不同状态进行模拟的目的；对下位机的输入进行配置，以接收保护装置和三取二装置的反馈。

3）下位机模拟设备，所有下位机同一时刻加量输出，同时下位机回采自己的输出。

4）保护装置和三取二装置根据下位机的输出产生一系列动作信号，例如报警、换流器闭锁、换流器隔离、交流断路器跳闸等。

5）下位机接收保护装置和三取二装置的反馈。

6）上位机查阅下位机的输出以及下位机接收的保护装置和三取二装置反馈。

本发明通过测试仪给保护装置加量，实时接收保护装置和三取二装置的反馈信号，可对保护装置的逻辑、三取二装置的逻辑以及断路器跳闸回路的正确性进行测试，不需要修改程序，避免了安全隐患；本发明设置灵活，可根据需要选择增加或减少使用的测试仪数目，以实现不同场景下对不同数量保护装置的同时测试。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试装置，其特征在于：包括N个测试仪，N≥1，N与特高压直流保护系统的需加量保护装置数量一致，测试仪包括上位机和下位机，上位机和下位机相互通信，下位机与特高压直流保护系统的保护装置相互通信，下位机的输入端与特高压直流保护系统的三取二装置的输出端连接；

上位机用以对下位机的输入和输出进行配置，查阅下位机接收的保护装置和三取二装置反馈；

下位机用以模拟电磁式互感器、光学互感器、断路器、隔离开关和直流控制系统，向保护装置发送模拟量、数字量和开关量信号，下位机接收保护装置和三取二装置的反馈。

2.根据权利要求1所述的基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试装置，其特征在于：当N≥2时，所有测试仪的下位机同步。

3.根据权利要求2所述的基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试装置，其特征在于：当相邻两个测试仪之间的距离不大于设定阈值时，相邻测试仪下位机的对时接口相互连接。

4.根据权利要求2所述的基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试装置，其特征在于：当相邻两个测试仪之间的距离大于设定阈值时，每个测试仪的对时接口连接独立的对时装置。

5.根据权利要求1所述的基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试装置，其特征在于：下位机还回采自己的输出，上位机查阅下位机的输出。

6.基于多机同步的特高压直流保护系统现场测试方法，其特征在于：包括以下步骤，

现场测试装置接线；

上位机对下位机的输入和输出进行配置；

下位机模拟设备，所有下位机同一时刻加量输出，同时下位机回采自己的输出；

保护装置和三取二装置根据下位机的输出产生一系列动作信号；

下位机接收保护装置和三取二装置的反馈；

上位机查阅下位机的输出以及下位机接收的保护装置和三取二装置反馈。