專利名稱：一種電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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備的直流控制保護系統(tǒng)仿真研究的電壓調(diào)節(jié)器仿真測試裝置。
背景技術(shù)：
電力需求的不斷增長導致了輸電系統(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項目不斷增加，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)的恢復策略配合不當，則還有可能導致多條直流同時發(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)的安全運行帶來巨大挑戰(zhàn)。因此，在高壓直流輸電工程的研究或設計階段，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)定性進行試驗和仿真，并參照試驗和仿真結(jié)果，對研究或設計的結(jié)果進行驗證，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行評估。中國實用新型專利“一種多饋入直流輸電系統(tǒng)實時數(shù)字仿真模型”(實用新型專利號: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)實時數(shù)字仿真模型和二次系統(tǒng)實時數(shù)字仿真模型；所述一次系統(tǒng)實時數(shù)字仿真模型包括換流站和直流輸電線路，所述換流站設置在直流輸電線路的兩端；所述二次系統(tǒng)實時數(shù)字仿真模型包括換流站控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)，所述換流站控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)與換流站連接，用于控制和保護換流站的運行。通過換流站控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)對換流站運行的控制和保護，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電壓調(diào)節(jié)器的仿真， 無法真實地模擬高壓直流輸電直流控制保護系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器運行狀態(tài)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是要提供一種電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置，其可真實地模擬反映高壓直流輸電直流控制保護系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器狀態(tài)，為直流控制保護裝置的電壓調(diào)節(jié)器研究或設計提供相應的仿真結(jié)果，解決為直流控制保護裝置的電壓調(diào)節(jié)器研究或設計提供驗證平臺的技術(shù)問題。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置，設置在直流控制保護系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置中，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統(tǒng)的仿真，其特征在于:[0007]所述的電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置包括第一至第三算術(shù)運算元件，絕對值運算器，慣性元件，第一比例元件，第一模式選擇開關(guān)，第二比例元件，積分器，第一速率限制器，第二速率限制器和上下限調(diào)節(jié)模塊；直流電壓信號依次通過所述的第一算術(shù)運算元件和絕對值運算器，連接到所述的第二算術(shù)運算元件；所述第二算術(shù)運算元件的輸出端，連接到所述慣性元件的輸入端，所述慣性元件的輸出端，連接到所述第一模式選擇開關(guān)的一個輸入端，并且通過所述的第一比例元件，連接到所述第一模式選擇開關(guān)的另一個輸入端；所述第一模式選擇開關(guān)的輸出端，連接到所述積分器的輸入端，并且通過所述的第二比例元件，連接到第一速率限制器的輸入端；所述上下限調(diào)節(jié)模塊的輸出端，連接到所述積分器的上下限調(diào)節(jié)輸入端；所述第一速率限制器的輸出端和所述積分器的輸出端，通過所述的第三算術(shù)運算元件，連接到所述第二速率限制器的輸入端；所述第二速率限制器的輸出端，構(gòu)成所述電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置的電壓調(diào)節(jié)信號輸出端。本實用新型的電壓調(diào)節(jié)器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調(diào)節(jié)模塊包括第一至第四極值選擇器，第四至第八算術(shù)運算元件，第三速率限制器，三角函數(shù)元件，第二模式選擇開關(guān)和第三模式選擇開關(guān)；直流電壓和角度參考值和換流變壓器的分接頭控制信號，通過第二極值選擇器和第四算術(shù)運算元件，連接到所述第五算術(shù)運算元件的輸入端；所述第五算術(shù)運算元件的輸出端，通過所述的第三速率限制器，連接到所述三角函數(shù)元件的輸入端；所述三角函數(shù)元件的輸出端，通過所述的第六算術(shù)運算元件和第一極值選擇器，連接到所述的第二模式選擇開關(guān)；所述第二模式選擇開關(guān)的輸出端，通過第七算術(shù)運算元件，連接到所述積分器的上限調(diào)節(jié)輸入端；所述三角函數(shù)元件的輸出端，通過所述的第三極值選擇器，連接到所述的第三模式選擇開關(guān)；所述第三模式選擇開關(guān)的輸出端，依次通過所述的第八算術(shù)運算元件和第四極值選擇器，連接到所述積分器的下限調(diào)節(jié)輸入端。本實用新型的有益效果是:1.本實用新型的電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置可真實地模擬、反映直流控制保護裝置的電壓調(diào)節(jié)器運行狀態(tài)，為直流控制保護裝置的研究或設計提供相應的仿真結(jié)果；2.本實用新型的電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置具有跨平臺仿真測試的優(yōu)點，既可以在真實環(huán)境以實際元件實現(xiàn)，又可以在虛擬環(huán)境中以計算機軟件來實現(xiàn)；

圖1是用于直流控制保護系統(tǒng)的仿真裝置的原理框圖；圖2是本實用新型的電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置的電路原理圖。以上圖中各部件的標號:100-高壓直流輸電設備，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、電流電壓基準值計算裝置，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-過負荷控制裝置，270-無功功率控制裝置，300-直流系統(tǒng)保護單元，900-運行控制工作站。2210-上下限調(diào)節(jié)模塊，2211 2218-第一至第八算術(shù)運算元件，2221-絕對值運算器，2222-第一比例元件，2223-第二比例元件，2224-三角函數(shù)元件，2231-慣性元件，2232-積分器，2241 2243-第一至第三模式選擇開關(guān)，2251 2253-第一至第三速率限制器，2261 22 64-第一至第四極值選擇器，ALPHA_MAX_逆變器最大觸發(fā)角信號，TC_SCALED-分接頭控制信號，UD_VARC-直流電壓和角度參考值，OVL_ORD-過電壓限制信號輸出端，RECT-整流狀態(tài)信號，VCA_ORD-電壓調(diào)節(jié)信號輸出端。
具體實施方式
為了能更好地理解本實用新型的上述技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖和實施例進行進一步詳細描述。圖2展示了本實用新型的電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置的一個實施例，連接在直流控制保護系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置中，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統(tǒng)的仿真。本實用新型的電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置是直流控制保護系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置220的基本功能單元之一。高壓直流輸電設備的直流控制保護系統(tǒng)的仿真裝置如圖1所示。如圖2所示，本實用新型的電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置包括第一至第三算術(shù)運算元件2211 2213，絕對值運算器2221，慣性元件2231，第一比例元件2222，第一模式選擇開關(guān)2241，第二比例元件2223，積分器2232，第一速率限制器2251，第二速率限制器2252和上下限調(diào)節(jié)模塊2210 ;直流電壓信號依次通過第一算術(shù)運算元件2211和絕對值運算器2221，連接到第二算術(shù)運算元件2212 ;第二算術(shù)運算元件2212的輸出端，連接到慣性元件2231的輸入端，慣性元件2231的輸出端，連接到第一模式選擇開關(guān)2241的一個輸入端，并且通過第一比例元件2222，連接到第一模式選擇開關(guān)2241的另一個輸入端；第一模式選擇開關(guān)2241的輸出端，連接到積分器2232的輸入端，并且通過第二比例元件2223，連接到第一速率限制器2251的輸入端；上下限調(diào)節(jié)模塊2210的輸出端，連接到積分器2232的上下限調(diào)節(jié)輸入端；第一速率限制器2251的輸出端與積分器2232的輸出端，通過第三算術(shù)運算元件2213，連接到第二速率限 制器2252的輸入端；第二速率限制器2252的輸出端，構(gòu)成電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置的電壓調(diào)節(jié)信號輸出端VCA_0RD。根據(jù)圖2所示的本實用新型的電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置的實施例，上下限調(diào)節(jié)模塊2210如圖2中的虛線框區(qū)域所示，包括第一至第四極值選擇器2261 2264，第四至第八算術(shù)運算元件2214 2218，第三速率限制器2253，三角函數(shù)元件2224，第二模式選擇開關(guān)2242和第三模式選擇開關(guān)2243 ;直流電壓和角度參考值UD_VARC和換流變壓器的分接頭控制信號TC_SCALED，通過第二極值選擇器2262和第四算術(shù)運算元件2214，連接到第五算術(shù)運算元件2215的輸入端；第五算術(shù)運算元件2215的輸出端，通過第三速率限制器2253，連接到三角函數(shù)元件2224的輸入端；三角函數(shù)元件2224的輸出端，通過第六算術(shù)運算元件2216和第一極值選擇器2261，連接到第二模式選擇開關(guān)2242 ;第二模式選擇開關(guān)2242的輸出端，通過第七算術(shù)運算元件2217，連接到積分器2232的上限調(diào)節(jié)輸入端；三角函數(shù)元件2224的輸出端，通過第三極值選擇器2263，連接到第三模式選擇開關(guān)2243 ;第三模式選擇開關(guān)2243的輸出端，依次通過第八算術(shù)運算元件2218和第四極值選擇器2264，連接到積分器2232的下限調(diào)節(jié)輸入端。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的技術(shù)方案，而并非用作為對本實用新型的限定，任何基于本實用新型的實質(zhì)精神對以上所述實施例所作的變化、變型，都將落在本實用新型的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置，設置在直流控制保護系統(tǒng)的換流器觸發(fā)角控制裝置中，用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統(tǒng)的仿真，其特征在于: 所述的電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置包括第一至第三算術(shù)運算元件，絕對值運算器，慣性元件，第一比例元件，第一模式選擇開關(guān)，第二比例元件，積分器，第一速率限制器，第二速率限制器和上下限調(diào)節(jié)模塊；直流電壓信號依次通過所述的第一算術(shù)運算元件和絕對值運算器，連接到所述的第二算術(shù)運算元件；所述第二算術(shù)運算元件的輸出端，連接到所述慣性元件的輸入端，所述慣性元件的輸出端，連接到所述第一模式選擇開關(guān)的一個輸入端，并且通過所述的第一比例元件，連接到所述第一模式選擇開關(guān)的另一個輸入端；所述第一模式選擇開關(guān)的輸出端，連接到所述積分器的輸入端，并且通過所述的第二比例元件，連接到第一速率限制器的輸入端；所述上下限調(diào)節(jié)模塊的輸出端，連接到所述積分器的上下限調(diào)節(jié)輸入端；所述第一速率限制器的輸出端和所述積分器的輸出端，通過所述的第三算術(shù)運算元件，連接到所述第二速率限制器的輸入端；所述第二速率限制器的輸出端，構(gòu)成所述電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置的電壓調(diào)節(jié)信號輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置，其特征在于所述的上下限調(diào)節(jié)模塊包括第一至第四極值選擇器，第四至第八算術(shù)運算元件，第三速率限制器，三角函數(shù)元件，第二模式選擇開關(guān)和第三模式選擇開關(guān)；直流電壓和角度參考值和換流變壓器的分接頭控制信號，通過第二極值選擇器和第四算術(shù)運算元件，連接到所述第五算術(shù)運算元件的輸入端；所述第五算術(shù)運算元件的輸出端，通過所述的第三速率限制器，連接到所述三角函數(shù)元件的輸入端；所述三角函數(shù)元件的輸出端，通過所述的第六算術(shù)運算元件和第一極值選擇器，連接到所述的第二模式選擇開關(guān)；所述第二模式選擇開關(guān)的輸出端，通過第七算術(shù)運算元件，連接到所述積分器的上限調(diào)節(jié)輸入端；所述三角函數(shù)元件的輸出端，通過所述的第三極值選擇器，連接到所述的第三模式選擇開關(guān)；所述第三模式選擇開關(guān)的輸出端，依次通過所述的第八算術(shù)運算元件和 第四極值選擇器，連接到所述積分器的下限調(diào)節(jié)輸入端。
專利摘要一種電壓調(diào)節(jié)器仿真裝置，屬于電氣測量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高壓直流輸電設備的直流控制保護系統(tǒng)仿真研究的電壓調(diào)節(jié)器仿真測試裝置，直流電壓信號通過第一算術(shù)運算元件和絕對值運算器連接到第二算術(shù)運算元件；第二算術(shù)運算元件通過慣性元件連接到第一模式選擇開關(guān)和第一比例元件，第一模式選擇開關(guān)連接到積分器，并且通過第二比例元件連接到第一速率限制器；上下限調(diào)節(jié)模塊的輸出端連接到積分器的上下限調(diào)節(jié)輸入端；第一速率限制器的輸出端和積分器的輸出端，通過第三算術(shù)運算元件連接到第二速率限制器，構(gòu)成電壓調(diào)節(jié)信號輸出端。該裝置可真實地模擬、反映直流控制保護裝置的運行狀態(tài)，為直流控制保護裝置的研究或設計提供相應的仿真結(jié)果。
文檔編號G05B17/02GK203133512SQ20132015585
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 申請人:國家電網(wǎng)公司, 上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司