專利名稱：一種過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電氣測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)仿真研究的過(guò)負(fù)荷限制仿真測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
電力需求的不斷增長(zhǎng)導(dǎo)致了輸電系統(tǒng)向長(zhǎng)距離、大容量和高穩(wěn)定性的方向發(fā)展。隨著各電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的特高壓交流輸電工程和高壓直流輸電工程的建設(shè)項(xiàng)目不斷增加，用電量集中區(qū)域的電網(wǎng)呈現(xiàn)出明顯的多直流饋入的特高壓交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)特征，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)緊密，多條交直流線路之間電氣距離更加緊密，特高壓和超高壓交流系統(tǒng)故障后，易引發(fā)包含高壓直流在內(nèi)的多條直流同時(shí)換相失敗，而多回直流的換相失敗其恢復(fù)過(guò)程又將對(duì)交流系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊，如果各直流系統(tǒng)的恢復(fù)策略配合不當(dāng)，則還有可能導(dǎo)致多條直流同時(shí)發(fā)生連續(xù)的換相失敗，甚至引發(fā)直流閉鎖。多回直流同時(shí)發(fā)生雙極閉鎖，大量潮流大范圍轉(zhuǎn)移或?qū)⒁l(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題。這種交直流系統(tǒng)間的交互作用給特高壓交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。因此，在高壓直流輸電工程的研究或設(shè)計(jì)階段，必須對(duì)交直流系統(tǒng)間的交互作用給特高壓交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)和仿真，并參照試驗(yàn)和仿真結(jié)果，對(duì)研究或設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。中國(guó)實(shí)用新型專利“一種多饋入直流輸電系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型”(實(shí)用新型專利號(hào):ZL201210532559.X授權(quán)公告號(hào):CN102945004A)公開(kāi)了多饋入直流輸電系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型，其包括多個(gè)并聯(lián)的等值超高壓直流輸電系統(tǒng)，所述超高壓直流輸電系統(tǒng)包括一次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型和二次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型；所述一次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型包括換流站和直流輸電線路，所述換流站設(shè)置在直流輸電線路的兩端；所述二次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型包括換流站控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，所述換流站控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)與換流站連接，用于控制和保護(hù)換流站的運(yùn)行。通過(guò)換流站控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)對(duì)換流站運(yùn)行的控制和保護(hù)，避免交流系統(tǒng)故障后易引發(fā)多回直流同時(shí)故障和多回直流故障及其恢復(fù)過(guò)程對(duì)交流系統(tǒng)產(chǎn) 生的沖擊。但是，該仿真模型沒(méi)有涉及過(guò)負(fù)荷限制的仿真，無(wú)法真實(shí)地模擬高壓直流輸電直流控制保護(hù)系統(tǒng)的過(guò)負(fù)荷限制運(yùn)行狀態(tài)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是要提供一種過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置，其可真實(shí)地模擬反映高壓直流輸電直流控制保護(hù)系統(tǒng)的過(guò)負(fù)荷限制狀態(tài)，為直流控制保護(hù)裝置的過(guò)負(fù)荷限制研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果，解決為直流控制保護(hù)裝置的過(guò)負(fù)荷限制研究或設(shè)計(jì)提供驗(yàn)證平臺(tái)的技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置，用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真，所述的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置連接到直流控制保護(hù)系統(tǒng)的極功率控制裝置的輸入側(cè)，其特征在于:所述的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置包括第一至第四比較器，第一與門，第二與門，第一至第三定時(shí)器，第一模式選擇開(kāi)關(guān)和第二模式選擇開(kāi)關(guān)；所述第一比較器和第二比較器的輸入端，分別連接到兩小時(shí)過(guò)負(fù)荷水平的上下限設(shè)定值，所述第一比較器和第二比較器的輸出端，分別連接到所述第一與門的一個(gè)輸入端；所述第一與門的輸出端，通過(guò)所述的第一定時(shí)器，連接到所述第一模式選擇開(kāi)關(guān)的控制端;所述第三比較器和第四比較器的輸入端，分別連接到3秒過(guò)負(fù)荷水平的上下限設(shè)定值，所述第三比較器和第四比較器的輸出端，分別連接到所述第二與門的一個(gè)輸入端；所述第二與門的輸出端，通過(guò)依次串聯(lián)的第二定時(shí)器和第三定時(shí)器，連接到所述第二模式選擇開(kāi)關(guān)的控制端；所述第二模式選擇開(kāi)關(guān)的兩個(gè)輸入端，分別連接到電流指令的第一限幅值和第二限幅值；所述第二模式選擇開(kāi)關(guān)的輸出端，連接到所述第一模式選擇開(kāi)關(guān)的一個(gè)輸入端；所述第一模式選擇開(kāi)關(guān)的另一個(gè)輸入端，連接到電流指令的第三限幅值；所述第一模式選擇開(kāi)關(guān)的輸出端，構(gòu)成所述過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置的最大電流限制信號(hào)端，連接到直流控制保護(hù)系統(tǒng)的極功率控制裝置。本實(shí)用新型的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置的一種較佳的技術(shù)方案，其特征在于所述的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置還包括連續(xù)過(guò)負(fù)荷限定模塊，所述連續(xù)過(guò)負(fù)荷限定模塊的輸入端，連接到直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制模塊，所述的連續(xù)過(guò)負(fù)荷限定模塊的輸出端，連接到直流控制保護(hù)系統(tǒng)的極功率控制裝置，通過(guò)限制極功率控制裝置的電流命令指令，使晶閘管換流器的連續(xù)過(guò)負(fù)荷不超過(guò)1.05p.u.直流額定功率。本實(shí)用新型的有益效果是:1.本實(shí)用新型的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置可真實(shí)地模擬、反映直流控制保護(hù)裝置的過(guò)負(fù)荷限制運(yùn)行狀態(tài)，為直流控制保護(hù)裝置的研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果；2.本實(shí)用新型的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置具有跨平臺(tái)仿真測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)，既可以在真實(shí)環(huán)境以實(shí)際元件實(shí)現(xiàn)，又可以在虛擬環(huán)境中以計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；

圖1是用于直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真裝置的電路原理圖；圖2是本實(shí)用新型的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置的電路原理圖。以上圖中各部件的標(biāo)號(hào):100-高壓直流輸電設(shè)備，110-交流濾波器投切裝置，120-換流變壓器，130-晶閘管換流器，200-控制單元，210-角度、電流電壓基準(zhǔn)值計(jì)算裝置，220-換流器觸發(fā)角控制裝置，230-觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置，240-換流變分接頭控制裝置，250-極功率控制裝置，260-過(guò)負(fù)荷控制裝置，270-無(wú)功功率控制裝置，300-直流系統(tǒng)保護(hù)單元，900-運(yùn)行控制工作站。2611 2614-第一至第四比較器，2621-第一與門，2622-第二與門，2631 2633-第一至第三定時(shí)器，2641-第一模式選擇開(kāi)關(guān)，2642-第二模式選擇開(kāi)關(guān)，MAXCUR-最大電流限制信號(hào)端。
具體實(shí)施方式
[0018]為了能更好地理解本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖2展示了本實(shí)用新型的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置的一個(gè)實(shí)施例，用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真，過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置260連接到直流控制保護(hù)系統(tǒng)的極功率控制裝置250的輸入側(cè)。高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真裝置如圖1所如圖2所示，本實(shí)用新型的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置包括第一至第四比較器2611 2614，第一與門2621，第二與門2622，第一至第三定時(shí)器2631 2632，第一模式選擇開(kāi)關(guān)2641和第二模式選擇開(kāi)關(guān)2642 ；第一比較器2611和第二比較器2622的輸入端，分別連接到兩小時(shí)過(guò)負(fù)荷水平的上下限設(shè)定值，第一比較器2611和第二比較器2622的輸出端，分別連接到第一與門2621的一個(gè)輸入端；第一與門2621的輸出端,通過(guò)第一定時(shí)器2631,連接到第一模式選擇開(kāi)關(guān)2641的控制端；第三比較器2613和第四比較器2614的輸入端，分別連接到3秒過(guò)負(fù)荷水平的上下限設(shè)定值，第三比較器2613和第四比較器2614的輸出端，分別連接到第二與門2622的一個(gè)輸入端；第二與門2622的輸出端,通過(guò)依次串聯(lián)的第二定時(shí)器2632和第三定時(shí)器2633，連接到第二模式選擇開(kāi)關(guān)2642的控制端；
第二模式選擇開(kāi)關(guān)2642的兩個(gè)輸入端，分別連接到電流指令的第一限幅值和第二限幅值；第二模式選擇開(kāi)關(guān)2642的輸出端，連接到第一模式選擇開(kāi)關(guān)2641的一個(gè)輸入端；第一模式選擇開(kāi)關(guān)2641的另一個(gè)輸入端，連接到電流指令的第三限幅值；第一模式選擇開(kāi)關(guān)2641的輸出端，構(gòu)成過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置260的最大電流限制信號(hào)端MAXCUR，連接到直流控制保護(hù)系統(tǒng)的極功率控制裝置250。根據(jù)本實(shí)用新型的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置的另一個(gè)實(shí)施例，過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置260還包括還包括連續(xù)過(guò)負(fù)荷限定模塊(圖中未表示)，所述連續(xù)過(guò)負(fù)荷限定模塊的輸入端，連接到直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制模塊，所述的連續(xù)過(guò)負(fù)荷限定模塊的輸出端，連接到直流控制保護(hù)系統(tǒng)的極功率控制裝置，通過(guò)限制極功率控制裝置的電流命令指令，使晶閘管換流器的連續(xù)過(guò)負(fù)荷不超過(guò)1.05p.u.直流額定功率。本實(shí)用新型的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置的運(yùn)行過(guò)程如下:過(guò)負(fù)荷限制是在當(dāng)前環(huán)境溫度及閥溫度條件下，考慮備用冷卻設(shè)備是否可用，根據(jù)兩站的固有過(guò)負(fù)荷能力的最小值對(duì)極功率/電流控制輸出的電流指令進(jìn)行限幅。過(guò)負(fù)荷限制的原則是使得一次回路在各種工況下的全部過(guò)負(fù)荷能力都被充分利用，而同時(shí)也不會(huì)因?yàn)樵O(shè)備超過(guò)能力而發(fā)生不希望的停運(yùn)。直流過(guò)負(fù)荷能力包括:短時(shí)過(guò)負(fù)荷、連續(xù)過(guò)負(fù)荷。短時(shí)過(guò)負(fù)荷能力是指在3秒或2小時(shí)內(nèi)的過(guò)負(fù)荷水平。在RTDS控制保護(hù)系統(tǒng)下，系統(tǒng)短時(shí)過(guò)負(fù)荷限制控制考慮以下條件:I)根據(jù)當(dāng)前過(guò)負(fù)荷電流值的不同，具有不同的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行允許時(shí)間。2)根據(jù)當(dāng)前已經(jīng)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間的不同，具有不同的短時(shí)過(guò)負(fù)荷能力。3)連續(xù)過(guò)負(fù)荷,在有冗余冷卻條件下,連續(xù)過(guò)負(fù)荷能力為1.05p.u.直流額定功率。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，任何基于本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神對(duì)以上所述實(shí) 施例所作的變化、變型，都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置，用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)的仿真，所述的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置連接到直流控制保護(hù)系統(tǒng)的極功率控制裝置的輸出側(cè)，其特征在于: 所述的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置包括減法器，第一模式選擇開(kāi)關(guān)，速率限制器，積分器和加法器； 所述極功率控制裝置的電流指令信號(hào)連接到所述減法器的同相輸入端，并且連接到所述加法器的一個(gè)輸入端，所述減法器的反相輸入端連接到晶閘管換流器的中性線電流信號(hào)端; 所述減法器的輸出端通過(guò)第一模式選擇開(kāi)關(guān)，連接到所述速率限制器的輸入端；所述速率限制器的輸出端，通過(guò)積分器連接到加法器的另一個(gè)輸入端； 所述加法器的輸出端作為極功率控制裝置的輸出端，連接到直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置，其特征在于所述的過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置還包括第二模式選擇開(kāi)關(guān)和慣性元·件，所述慣性元件的輸入端通過(guò)所述的第二模式選擇開(kāi)關(guān)，選擇連接到對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償狀態(tài)設(shè)定值；·所述慣性元件的輸出端連接到所述的積分器。
專利摘要一種過(guò)負(fù)荷限制仿真裝置，屬于電氣測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高壓直流輸電設(shè)備的直流控制保護(hù)系統(tǒng)仿真研究的過(guò)負(fù)荷限制仿真測(cè)試裝置，減法器，第一模式選擇開(kāi)關(guān)，速率限制器，積分器，加法器，第二模式選擇開(kāi)關(guān)和慣性元件；極功率控制裝置連接到減法器和加法器，減法器連接到晶閘管換流器的中性線電流信號(hào)端；減法器通過(guò)第一模式選擇開(kāi)關(guān)，連接到速率限制器；速率限制器通過(guò)積分器連接到加法器；加法器的輸出端作為極功率控制裝置的輸出端，連接到直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制模塊。該裝置可真實(shí)地模擬、反映直流控制保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)，為直流控制保護(hù)裝置的研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果。
文檔編號(hào)G05B17/02GK203101859SQ20132015334
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者崔勇, 郭強(qiáng) 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 上海市電力公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司