[发明专利]基于RTDS的直流控保系统雷击故障响应特性模拟方法及装置

权利要求书

1.一种基于RTDS的直流控保系统雷击故障响应特性模拟方法，其特征在于，包括基于RTDS设置雷击故障以及通过通讯模块将雷击故障后的特高压直流输电系统中的电气量输送至直流控保系统中，以观测所述直流控保系统对直流线路雷击故障的响应特性，其中，基于RTDS设置雷击故障具体包括以下步骤：

1）仿真人员根据电力行业标准和/或解析研究需要给定雷电流参数以及雷电通道波阻抗，并根据双指数函数模拟特定的雷电流数学模型作为受控电流源的输入，其中，所述雷电流数学模型的表达式为：

，

式中，为雷电流幅值的修正系数，为雷电流幅值，、分别为波前系数和波尾系数，为雷击作用时间；

2）基于雷击模拟过程中的电气暂态量控制SWP开关、SWN开关、SWR开关、SWPP开关、SWNN开关、SWPP1开关、SWNN1开关的输出情况进行不同雷击类型的仿真，并将绝缘子两端之间实时电压差的绝对值与绝缘子伏秒特性是否有交点与SWPP1开关或SWNN1开关是否闭合相关联，使通过控制SWPP1开关或SWNN1的开关通断，控制反击发生时绝缘子闪络，其中，计算所述绝缘子伏秒特性的表达式为：

，

式中，为雷击作用时间，为绝缘子串长度；

3）将某一线路分为第一段线路和第二段线路，所述第一段线路和所述第二段线路均由两个杆塔及一段线路构成，所述第一段线路与所述第二段线路中间采用导线连接，并在所述导线上连接预设的雷击模型，并通过分别设置所述第一段线路和所述第二段线路的长度，使得连接于所述导线上的所述雷击模型的位置相应的发生变化，其中，预设的雷击模型包含所述雷电流数学模型；

4）在整流侧电源A相电压信号过零点时发出高电平；通过上升沿触发器保持高电平0.025s，以使过零点信号通过与门在最近的过零点触发高电平；设置延时角度，通过角度转换增益将输入的角度变换成对应的延时时间，并作为上升沿触发器的高电平保持时间以模拟不同相角触发雷击；输入下降沿的高电平保持时间，以模拟不同的雷击持续时间。

2.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的直流控保系统雷击故障响应特性模拟方法，其特征在于，所述雷电流参数包括雷电流幅值的修正系数、雷电流幅值、波前系数以及波尾系数；所述雷电通道波阻抗取300Ω。

3.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的直流控保系统雷击故障响应特性模拟方法，其特征在于，所述基于雷击模拟过程中的电气暂态量控制SWP开关、SWN开关、SWR开关、SWPP开关、SWNN开关、SWPP1开关、SWNN1开关的输出情况进行不同雷击类型的仿真具体包括：

SWP开关闭合或SWN开关闭合，SWR开关、SWPP开关、SWNN开关、SWPP1开关以及SWNN1开关断开，为非故障性绕击模式；

SWP开关、SWPP开关闭合或SWN开关、 SWNN开关闭合，SWPP1开关、SWNN1开关断开，为故障性绕击模式；

SWR开关闭合、SWPP1开关闭合或SWNN1闭合，SWP开关、SWPP开关、SWN开关、SWNN开关断开，为反击模式。

4.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的直流控保系统雷击故障响应特性模拟方法，其特征在于，预设的雷击模型还包含杆塔模型，所述杆塔模型包括主体子模型以及支架子模型，所述主体子模型的波阻抗计算表达式为：

，

式中，为杆塔中某一段主体部分的波阻抗，为杆塔中某一段主体部分的对地高度，为杆塔中某一段主体部分的等效半径；

所述支架子模型的波阻抗计算表达式为：；

式中，为杆塔中某一段支架部分的波阻抗。

5.一种基于RTDS的直流控保系统雷击故障响应特性模拟装置，其特征在于，包括设置单元，配置为基于RTDS设置雷击故障以及输送单元，配置为将雷击故障后的特高压直流输电系统中的电气量输送至直流控保系统中，以观测所述直流控保系统对直流线路雷击故障的响应特性，其中，设置单元包括：

雷电流波形控制模块，配置为仿真人员根据电力行业标准和/或解析研究需要给定雷电流参数以及雷电通道波阻抗，并根据双指数函数模拟特定的雷电流数学模型作为受控电流源的输入，其中，所述雷电流数学模型的表达式为：

，

式中，为雷电流幅值的修正系数，为雷电流幅值，、分别为波前系数和波尾系数，为雷击作用时间；

雷击类型控制模块，配置为基于雷击模拟过程中的电气暂态量控制SWP开关、SWN开关、SWR开关、SWPP开关、SWNN开关、SWPP1开关、SWNN1开关的输出情况进行不同雷击类型的仿真，并将绝缘子两端之间实时电压差的绝对值与绝缘子伏秒特性是否有交点与SWPP1开关或SWNN1开关是否闭合相关联，使通过控制SWPP1开关或SWNN1的开关通断，控制反击发生时绝缘子闪络，其中，计算所述绝缘子伏秒特性的表达式为：

，

式中，为雷击作用时间，为绝缘子串长度；

雷击位置控制模块，配置为将某一线路分为第一段线路和第二段线路，所述第一段线路和所述第二段线路均由两个杆塔及一段线路构成，所述第一段线路与所述第二段线路中间采用导线连接，并在所述导线上连接预设的雷击模型，并通过分别设置所述第一段线路和所述第二段线路的长度，使得连接于所述导线上的所述雷击模型的位置相应的发生变化，其中，预设的雷击模型包含所述雷电流数学模型；

雷击时刻控制模块，配置为在整流侧电源A相电压信号过零点时发出高电平；通过上升沿触发器保持高电平0.025s，以使过零点信号通过与门在最近的过零点触发高电平；设置延时角度，通过角度转换增益将输入的角度变换成对应的延时时间，并作为上升沿触发器的高电平保持时间以模拟不同相角触发雷击；输入下降沿的高电平保持时间，以模拟不同的雷击持续时间。