合成全工况试验装置控制保护系统与故障保护方法制造方法及图纸

一种合成全工况试验装置控制保护系统与故障保护方案。包括上层控制保护系统和合成全工况试验装置测量系统，以及操作台和录波仪；底层控制保护子系统主要包括以下五个相互独立的控制保护子系统：与低压充电回路相联系的充电回路控制保护子系统，与合成全工况试验电路相联系的试验电路控制保护子系统，与低压大电流源相联系的低压大电流源控制保护子系统，用来给试验装置中的晶闸管阀供水的第一水冷装置控制保护子系统，用来给试品阀单独供水的第二水冷装置控制保护子系统。故障保护方案针对不同故障，控制保护系统设计为八级保护措施，并根据故障的严重程度设计九级优先级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统及电力电子系统当中对晶闸管阀进行运行试验的技术，尤其是涉及一种合成全工况试验装置控制保护系统与故障保护方案。
技术介绍
随着电力电子技术在电力系统中应用的逐步推广，基于晶闸管串联均压技术的高压阀成为各种大功率电力电子装置的核心部件。例如静止无功补偿器(SVC)、晶闸管控制串联补偿器(TCSC)、高压直流输电(HVDC)等。而运行试验是关系到提高各种高压串联晶闸管阀设计和制造水平，提高其可靠性的重要试验手段。目前国际上普遍采用合成试验方法来进行晶闸管阀的运行试验。其基本思想是采用两套电源系统分别为晶闸管阀提供大电流和高电压强度，从而大大降低了电源容量。合成全工况试验装置是采用合成试验方法来给各种高压串联晶闸管进行各种运行试验的专用设备，具有较高的复杂性，其各个子设备的协调和各个参量的调节功能，及其故障态均较为复杂。本申请专利主要包括其控制控制保护系统及其故障保护方案的设计。
技术实现思路
为了解决合成全工况试验装置的各个子设备的协调和控制及故障保护问题，本专利技术的目的是提供一种合成全工况试验装置控制保护系统与故障保护方案。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是合成全工况试验装置控制保护系统包括上层控制保护系统和合成全工况试验装置测量系统，以及操作台和录波仪；合成全工况试验装置控制保护系统的底层控制保护子系统主要包括以下五个相互独立的控制保护子系统与低压充电回路相联系的充电回路控制保护子系统，与合成全工况试验电路相联系的试验电路控制保护子系统，与低压大电流源相联系的低压大电流源控制保护子系统，用来给试验装置中的晶闸管阀供水的第一水冷装置控制保护子系统，用来给试品阀单独供水的第二水冷装置控制保护子系统；操作台用于完成人机交互功能；录波仪用于完成正常运行和故障态时相关数据的显示。合成全工况试验装置的上层控制保护系统用来实现底层五套独立控制保护子系统的协调控制与保护，合成全工况试验装置测量系统主要完成试验装置相关测量数据的汇集、显示和传送；合成全工况试验装置的上层控制保护系统用来接收来自各个子系统故障信息，进行故障分类，根据保护策略，向其它子系统发出相应的命令，协调各个控制保护子系统在异常运行工况下的分合闸、触发角调节、连续触发、触发、闭锁等操作，确保试验装置的安全退出；合成全工况试验装置的上层控制系统接收来自操作台的有关试验的相关信息，根据试验流程和控制策略，在试验的各个阶段向各个子系统发出各种命令，协调各个控制保护子系统在正常运行工况和异常运行工况下的分合闸、触发角调节、连续触发、触发、闭锁等操作，协调试验的进行，完成试验装置的启动、退出、试验和保护等功能。合成全工况试验装置的保护控制子系统一方面在正常或异常运行工况，接受来自上级控制或控制保护系统的命令，执行相应的开关分合闸、调节、触发、闭锁等操作，完成相应的控制或保护功能；另一方面是这些保护控制子系统本身具有完善的故障诊断和保护功能，在其自身或控制对象发生故障时，能够迅速采取相应的保护措施，并向上级控制保护系统上报相应的故障信息，由上级控制保护系统向其它子系统发出相应的命令，使得其它子系统执行相应的开关分合闸、调节、触发、闭锁等操作，完成整个试验装置的保护功能；其中，试验电路控制保护子系统实现功能分为两大部分一是接收来自合成全工况试验装置控制或控制保护系统的命令，进行合成全工况试验电路的开关操作，电流回路晶闸管阀触发、闭锁与试品阀电流调节；电压回路晶闸管阀触发、闭锁或连续触发等功能，并向上级控制系统或控制保护系统上报相关信息；二是监测到合成全工况试验电路发生的故障后，根据合成全工况试验电路保护策略发出相关保护命令，如晶闸管阀闭锁、触发、连续触发等，并向上级合成全工况试验装置控制保护系统上报故障信息。充电回路控制保护子系统实现的功能同样分为两大部分一是接收来自合成全工况试验装置控制或控制保护系统的命令，进行充电回路的开关操作，充电机启动、退出、整流、逆变、谐振电压调节等工作，并向上级控制系统或控制保护系统上报相关信息；二是监测到充电回路发生故障后，根据充电回路保护策略发出相关保护命令，如充电机逆变、闭锁，开关跳闸，保护晶闸管动作等，并向上级合成全工况试验装置控制保护系统上报故障信息。低压大电流源控制保护子系统实现的功能同样分为两大部分一是接收来自合成全工况试验装置控制或控制保护系统的命令，进行低压大电流源回路分合闸操作，并上报相关信息；二是监测到低压大电流源回路发生故障，根据低压大电流源回路控制策略发出保护命令，主要是开关跳闸，并上报故障信息。第一水冷装置控制保护子系统实现的功能同样分为两大部分一是第一水冷装置控制保护系统在保护或控制系统的协调下，对第一水冷装置进行启动与退出等操作，并上传相关数据；二是完成第一水冷装置的故障监测与保护，并向合成全工况试验装置控制保护系统发出相应的故障信息。第二水冷装置控制保护子系统实现的功能同样分为两大部分一是接收合成全工况试验装置控制系统命令，进行启动与退出2号水冷装置等操作，并上传相关数据，另外由第二水冷装置控制保护系统对试品阀进水口流量温度进行调节；二是由第二水冷装置控制保护系统完成第二水冷装置的故障监测与保护，并向合成全工况试验装置控制保护系统发出相应的故障信息；其中，上述各个子系统均高度自治，它们均在正常试验阶段由控制系统协调完成相应的功能，它们还具有完备故障诊断和处理功能，并在控制保护系统的协调下，完成异常工况试验装置的保护功能。合成全工况试验装置的故障保护方案如下针对不同故障，控制保护系统设计为八级保护措施，并根据故障的严重程度设计九级优先级，(1)紧急退出类保护这类保护具有最高优先级，在电压电流合成试验模式下辅助阀V1、V2、V3和试品阀连续触发，辅助阀V4闭锁，充电回路和低压大电流源回路进线断路器跳闸； (2)连续触发类保护这类保护具有第二优先级，上层控制保护系统所采取的故障保护动作顺序为，电压试验模式下辅助阀V1、V3和试品阀连续触发，充电回路逆变；而在电压电流合成试验模式下辅助阀V1、V2、V3和试品阀连续触发，辅助阀V4闭锁，充电回路逆变，大电流源回路正常退出；(3)阀闭锁类保护这类保护具有第三优先级，此时上层控制保护系统采取的保护动作顺序为，电压试验模式下辅助阀V1、V3闭锁，充电回路闭锁；电压电流合成试验模式下辅助阀V1、V2、V3、V4闭锁，充电回路闭锁，大电流源回路正常退出；(4)充电回路紧急跳闸类保护这类保护具有第四优先级，上层控制保护系统在电压试验模式下，向合成全工况试验电路控制保护子系统下发辅助阀V1、V3闭锁命令；在电压电流合成试验模式下，向合成全工况试验电路控制保护子系统下发辅助阀V1、V2、V3、V4闭锁命令，向低压大电流源回路控制保护子系统下发正常退出命令；(5)充电回路闭锁类保护这类保护具有第五优先级，此时充电回路控制保护子系统首先将整流器紧急闭锁，并向合成全工况试验装置上层控制保护系统上报充电回路紧急闭锁保护故障信息，合成全工况试验装置上层控制保护系统在电压试验模式下，向合成全工况试验电路控制保护子系统下发辅助阀V1、V3、VT闭锁命令；在电压电流合成试验模式下，向合成全工况试验电路控制保护子系统下发辅助阀V1、V2、V3、V4闭锁命令，向低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成全工况试验装置控制保护系统，其特征在于：包括上层控制保护系统和合成全工况试验装置测量系统，以及操作台和录波仪；合成全工况试验装置控制保护系统的底层控制保护子系统主要包括以下五个相互独立的控制保护子系统：与低压充电回路相联系的 充电回路控制保护子系统，与合成全工况试验电路相联系的试验电路控制保护子系统，与低压大电流源相联系的低压大电流源控制保护子系统，用来给试验装置中的晶闸管阀供水的第一水冷装置控制保护子系统，用来给试品阀单独供水的第二水冷装置控制保护子系统； 操作台用于完成人机交互功能；录波仪用于完成正常运行和故障态时相关数据的显示。合成全工况试验装置的上层控制保护系统用来实现底层五套独立控制保护子系统的协调控制与保护，合成全工况试验装置测量系统主要完成试验装置相关测量数据的汇集、显 示和传送；合成全工况试验装置的上层控制保护系统用来接收来自各个子系统故障信息，进行故障分类，根据保护策略，向其它子系统发出相应的命令，协调各个控制保护子系统在异常运行工况下的分合闸、触发角调节、连续触发、触发、闭锁等操作，确保试验装 置的安全退出；合成全工况试验装置的上层控制系统接收来自操作台的有关试验的相关信息，根据试验流程和控制策略，在试验的各个阶段向各个子系统发出各种命令，协调各个控制保护子系统在正常运行工况和异常运行工况下的分合闸、触发角调节、连续触发、 触发、闭锁等操作，协调试验的进行，完成试验装置的启动、退出、试验和保护等功能；合成全工况试验装置的保护控制子系统一方面在正常或异常运行工况，接受来自上级控制或控制保护系统的命令，执行相应的开关分合闸、调节、触发、闭锁等操作，完成相应 的控制或保护功能；另一方面是这些保护控制子系统本身具有完善的故障诊断和保护功能，在其自身或控制对象发生故障时，能够迅速采取相应的保护措施，并向上级控制保护系统上报相应的故障信息，由上级控制保护系统向其它子系统发出相应的命令，使得其它子系统执行相应的开关分合闸、调节、触发、闭锁等操作，完成整个试验装置的保护功能；其中，试验电路控制保护子系统实现功能分为两大部分：一是接收来自合成全工况试验装置控制或控制保护系统的命令，进行合成全工况试验电路的开关操作，电流回路晶闸管阀触发 、闭锁与试品阀电流调节；电压回路晶闸管阀触发、闭锁或连续触发等功能，并向上级控制系统或控制保护系统上报相关信息；二是监测到合成...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱宇峰，温家良，徐桂芝，查鲲鹏，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]