專利名稱：一種觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控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)仿真研究的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真測試裝置。
背景技術(shù)：
電力需求的不斷增長導(dǎo)致了輸電系統(tǒng)向長距離、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)的多條直流同時換相失敗，而多回直流的換相失敗其恢復(fù)過程又將對交流系統(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，對研究或設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行評估。中國實(shí)用新型專利“一種多饋入直流輸電系統(tǒng)實(shí)時數(shù)字仿真模型”(實(shí)用新型專利號:ZL201210532559.X授權(quán)公告號:CN102945004A)公開了多饋入直流輸電系統(tǒng)實(shí)時數(shù)字仿真模型，其包括多個并聯(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)時數(shù)字仿真模型和二次系統(tǒng)實(shí)時數(shù)字仿真模型；所述一次系統(tǒng)實(shí)時數(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。通過換流站控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)對換流站運(yùn)行的控制和保護(hù)，避免交流系統(tǒng)故障后易引發(fā)多回直流同時故障和多回直流故障及其恢復(fù)過程對交流系統(tǒng)產(chǎn)生的沖擊。但是，該仿真模型沒有涉及觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制的仿真，無法真實(shí)地模擬高壓直流輸電直流控制保護(hù)系統(tǒng)的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制運(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觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置，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)的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制狀態(tài)，為直流控制保護(hù)裝置的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制研究或設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的仿真結(jié)果，解決為直流控制保護(hù)裝置的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制研究或設(shè)計(jì)提供驗(yàn)證平臺的技術(shù)問題。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置，設(shè)置在直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置中，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，其特征在于:[0007]所述的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置包括延遲元件，第一至第七算術(shù)運(yùn)算元件，第一至第四速率限制器，第一極值選擇器，三角函數(shù)元件，比例元件，第二極值選擇器，第一模式選擇開關(guān)，積分器和上下限選擇模塊；觸發(fā)角指令信號端依次通過所述的延遲元件、第一速率限制器和三角函數(shù)元件，連接到所述的第一極值選擇器；所述第一極值選擇器的輸出端，依次通過第三算術(shù)運(yùn)算元件、第二速率限制器、第四算術(shù)運(yùn)算元件，連接到第五算術(shù)運(yùn)算元件的一個輸入端，再依次通過第三速率限制器、第六算術(shù)運(yùn)算元件和第四速率限制器，連接到觸發(fā)角指令信號端，形成閉環(huán)電流控制連接；直流電流信號通過所述的第一算術(shù)運(yùn)算元件，連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件的一個輸入端；整流狀態(tài)信號端通過第一模式選擇開關(guān)的控制端，連接到所述的第二算術(shù)運(yùn)算元件的另一個輸入端；所述第二算術(shù)運(yùn)算元件的輸出端，通過所述的比例元件，連接到與所述積分器的輸入端和所述第五算術(shù)運(yùn)算元件的另一個輸入端，所述積分器的輸出端，連接到所述的第六算術(shù)運(yùn)算元件的另一個輸入端；所述上下限選擇模塊的上下限輸出端，分別連接到所述第四速率限制器的上下限輸入端。本實(shí)用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置的一種較佳的技術(shù)方案，其特征在于所述的上下限選擇模塊包括第二至第五模式選擇開關(guān)；電壓調(diào)節(jié)信號端和最大觸發(fā)角信號端，依次通過第二模式選擇開關(guān)和第三模式選擇開關(guān)，連接到逆變器最大觸發(fā)角信號端；電流控制放大器最小信號端和電壓調(diào)節(jié)信號端，依次通過第四模式選擇開關(guān)和第五模式選擇開關(guān)，連接到逆變器最小觸發(fā)角信號端。本實(shí)用新型的有益效果是:1.本實(shí)用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置可真實(shí)地模擬、反映直流控制保護(hù)裝置的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制運(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)用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置具有跨平臺仿真測試的優(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)的仿真裝置的原理框圖；圖2是本實(shí)用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置的電路原理圖。以上圖中各部件的標(biāo)號: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-過負(fù)荷控制裝置，270-無功功率控制裝置，300-直流系統(tǒng)保護(hù)單元，900-運(yùn)行控制工作站。2211 2217-第一至第七算術(shù)運(yùn)算元件，2220-上下限選擇模塊，2221 2224-第一至第四速率限制器，2231-第一極值選擇器，2232-第二極值選擇器，2241 2245-第一至第五模式選擇開關(guān)，2251-延遲元件，2252-三角函數(shù)元件，2253-比例元件，2254-積分器，ALPHA_0RD-觸發(fā)角指令信號端，ALPHA_MAX-最大觸發(fā)角信號端，CCA_LIM-電流控制放大器限制信號端，CCA_N_MIN-電流控制放大器最小信號端，INT_MAX-逆變器最大觸發(fā)角信號端，ΙΝΤ_ΜΙΝ-逆變器最小觸發(fā)角信號端，UD_VARC-直流電壓和角度參考值，0VL_0RD-過電壓限制信號端，RECT-整流狀態(tài)信號端，VCA_0RD-電壓調(diào)節(jié)信號端。
具體實(shí)施方式
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)用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置的一個實(shí)施例，連接在直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置中，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。本實(shí)用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置是直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置220的基本功能單元之一。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所示。如圖2所示，本實(shí)用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置包括延遲元件2251，第一至第七算術(shù)運(yùn)算元件2211 2217，第一至第四速率限制器2221 2224，第一極值選擇器2231，三角函數(shù)元件2252，比例元件2253，第二極值選擇器2232，第一模式選擇開關(guān)2241，積分器2254和上下限選擇模塊2220 ;觸發(fā)角指令信號端依次通過延遲元件2251、第一速率限制器2221和三角函數(shù)元件2252，連接到第一極值選擇器2231 ;第一極值選擇器2231的輸出端，依次通過第三算術(shù)運(yùn)算元件2213、第二速率限制器2222、第四算術(shù)運(yùn)算元件2214，連接到第五算術(shù)運(yùn)算元件2215的一個輸入端，再依次通過第三速率限制器2223、第六算術(shù)運(yùn)算元件2216和第四速率限制器2224，連接到觸發(fā)角指令信號端，形成閉環(huán)電流控制連接；直流電流信號通過第一算術(shù)運(yùn)算元件2211，連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件2212的一個輸入端；整流狀態(tài)信號端通過第一模式選擇開關(guān)2241的控制端，連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件2212的另一個輸入端；第二算術(shù)運(yùn)算元件2212的輸出端，通過比例元件2253，連接到積分器2254的輸入端和第五算術(shù)運(yùn)算兀件2215的另一個輸入端,積分器2254的輸出端,連接到第六算術(shù)運(yùn)算元件2216的另一個輸入端；上下限選擇模塊2220的上下限輸出端，分別連接到第四速率限制器2224的上下限輸入端。根據(jù)圖2所示的本實(shí)用新型的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置的實(shí)施例，上下限選擇模塊2220如圖2·中的虛線框區(qū)域所示，包括第二至第五模式選擇開關(guān)2242 2245 ；電壓調(diào)節(jié)信號端VCA_0RD和最大觸發(fā)角信號端ALPHA_MAX，依次通過第二模式選擇開關(guān)2242和第三模式選擇開關(guān)2243，連接到逆變器最大觸發(fā)角信號端INT_MAX ;電流控制放大器最小信號端CCA_N_MIN和電壓調(diào)節(jié)信號端VCA_0RD，依次通過第四模式選擇開關(guān)2244和第五模式選擇開關(guān)2245，連接到逆變器最小觸發(fā)角信號端INT_MIN。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而并非用作為對本實(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1.一種觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置，設(shè)置在直流控制保護(hù)系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置中，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，其特征在于: 所述的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置包括延遲元件，第一至第七算術(shù)運(yùn)算元件，第一至第四速率限制器，第一極值選擇器，三角函數(shù)元件，比例元件，第二極值選擇器，第一模式選擇開關(guān)，積分器和上下限選擇模塊；觸發(fā)角指令信號端依次通過所述的延遲元件、第一速率限制器和三角函數(shù)元件，連接到所述的第一極值選擇器；所述第一極值選擇器的輸出端，依次通過第三算術(shù)運(yùn)算元件、第二速率限制器、第四算術(shù)運(yùn)算元件，連接到第五算術(shù)運(yùn)算元件的一個輸入端，再依次通過第三速率限制器、第六算術(shù)運(yùn)算元件和第四速率限制器，連接到觸發(fā)角指令信號端，形成閉環(huán)電流控制連接；直流電流信號通過所述的第一算術(shù)運(yùn)算元件，連接到第二算術(shù)運(yùn)算元件的一個輸入端；整流狀態(tài)信號端通過第一模式選擇開關(guān)的控制端，連接到所述的第二算術(shù)運(yùn)算元件的另一個輸入端；所述第二算術(shù)運(yùn)算元件的輸出端，通過所述的比例元件，連接到與所述積分器的輸入端和所述第五算術(shù)運(yùn)算元件的另一個輸入端，所述積分器的輸出端，連接到所述的第六算術(shù)運(yùn)算元件的另一個輸入端；所述上下限選擇模塊的上下限輸出端，分別連接到所述第四速率限制器的上下限輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置，其特征在于所述的上下限選擇模塊包括第二至第五模式選擇開關(guān)；電壓調(diào)節(jié)信號端和最大觸發(fā)角信號端，依次通過第二模式選擇開關(guān)和第三模式選擇開關(guān)，連接到逆變器最大觸發(fā)角信號端；電流控制放大器最小信號端和電壓調(diào)節(jié)信號端，依次通過第四模式選擇開關(guān)和第五模式選擇開關(guān)，連接到逆變器最小觸 發(fā)角信號端。
專利摘要一種觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真裝置，屬于電氣測量領(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)仿真研究的觸發(fā)脈沖閉環(huán)電流控制仿真測試裝置，觸發(fā)角指令信號端依次通過延遲元件、第一速率限制器和三角函數(shù)元件，連接到第一極值選擇器；第一極值選擇器依次通過第三算術(shù)運(yùn)算元件、第二速率限制器、第四算術(shù)運(yùn)算元件，連接到第五算術(shù)運(yùn)算元件，再依次通過第三速率限制器、第六算術(shù)運(yùn)算元件和第四速率限制器，連接到觸發(fā)角指令信號端，形成閉環(huán)電流控制連接；上下限選擇模塊連接到第四速率限制器的上下限輸入端。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G05B17/02GK203133511SQ201320155798
公開日2013年8月14日 申請日期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) 申請人:國家電網(wǎng)公司, 上海市電力公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司