[发明专利]一种采样异常控制解耦的直流保护现场测试系统及方法

说明书

本发明的一种采样异常控制解耦的直流保护现场测试系统及方法，可解决现有的方法不能在采样异常发生时将保护与控制解耦，进而没办法验证特高压直流保护的动作行为的技术问题。包括数据生成及测试结果分析模块、交流侧电压电流及开关量输出模块、控制与保护信息交互模块、直流电流电压输出模块以及采样异常仿真模块，控制数据仿真模块、保护动作行为接收模块及直流保护动作行为分析模块。本发明的采样异常控制解耦的直流保护现场测试方法，是针对直流换流站中的特高压直流保护对于采样异常的处理能力，以验证采样值异常时特高压直流保护动作行为的正确性。该方法主要应用于特高压直流换流站投运前的现场测试，为直流输电安全稳定运行提供安全保障。

技术领域

本发明涉及直流保护装置的测试技术领域，具体涉及一种采样异常控制解耦的直流保护现场测试系统及方法。

背景技术

直流特高压(UHVDC)是指±800kV及以上电压等级的直流输电及相关技术。直流特高压输电的主要特点是输送容量大、电压高，可用于电力系统非同步联网是目前超远距离最主要的输电方式。直流特高压输电系统由送端交流系统、整流站、直流输电线路、逆变站、受端交流系统五个部分构成，其中最重要的是换流站，而换流站的心脏换流变又是整个直流输电系统的重中之重。特高压直流保护又是整个换流站安全的核心环节。而直流保护的直流部分的采样部分基本都是来自于电子式互感器，目前阶段由于电子式互感器还处在技术发展与完善阶段，所以采样异常时有发生，而这又会导致直流保护的闭锁事件发生，这严重影响整个特高压直流输电系统的安全。

特高压直流保护系统用于实施监测换流器、滤波器、直流线路等设备及区域的各种运行状态，能快速保护换流站内的电气设备及直流输电线路免受电气故障损害。典型的特高压直流保护系统架构如图1所示，在直流保护系统中，保护主机同时要接收互感器及合并单元的采样值信息，控制主机的状态信号信息，开关及刀闸的分合状态信息。同时保护主机向控制主机及三取二装置发送保护动作信号。

目前由于特高压直流保护与控制之间存在紧密的耦合关系，所以当采样值发生异常时保护系统的行为与控制行为之间存在紧密联系且为内部交互的私有协议。而为了测试特高压直流保护与采样异常之间的关系，将控制与保护解耦是测试过程的关键。所以目前迫切需要一种方法能够在采样异常发生时将保护与控制解耦验证特高压直流保护的动作行为。

发明内容

本发明提出的一种采样异常控制解耦的直流保护现场测试方法，可解决现有的方法不能在采样异常发生时将保护与控制解耦，进而没办法验证特高压直流保护的动作行为的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种采样异常控制解耦的直流保护现场测试系统，包括以下模块：

数据生成及测试结果分析模块，包括上位机与主控CPU，上位机负责生成仿真数据，并形成测试过程的人机交互，主控CPU负责测试过程所有数据发送与数据计算分析；

交流侧电压电流及开关量输出模块，包括FPGA芯片、DI芯片、电流电压功率放大器以及DO调理回路，FPGA芯片负责与主控CPU通信接收来自主控CPU的仿真测试数据，并通过DI芯片与电流电压功率放大器发出交流电压电流信号，再通过FPGA端口接入DO调理回路发出开关量信号；

控制与保护信息交互模块，包括FPGA芯片与光纤串口，光纤串口接收来自于控制系统的控制信号再交由FPGA芯片上送至主控CPU；

直流电流电压输出模块以及采样异常仿真模块，包括FPGA芯片与光纤串口，FPGA芯片接收来自于主控CPU的直流电流电压仿真数据以及采样异常仿真的控制逻辑与方式按照直流电子式互感器的输出协议生成测试数据经由光纤串口发出；

控制数据仿真模块，包括FPGA芯片与光纤串口，FPGA芯片接收来自于主控 CPU的控制系统仿真数据后按照控制保护与控制系统之间的协议生成测试数据经由光纤串口发出；