一種mmc子模塊數(shù)字物理混合模擬方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)的柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬方法及系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]模塊化多電平柔性直流輸電(MMC-HVDC)是新一代的直流輸電技術(shù)。除了具有傳統(tǒng)高壓直流輸電優(yōu)點(diǎn)外，柔性直流輸電系統(tǒng)還可直接向遠(yuǎn)距離的小型孤立負(fù)荷供電，連接分散電源，運(yùn)行控制方式靈活多變，可減少輸電線路電壓降落及閃變，提高電能質(zhì)量。柔性直流輸電在直流配電網(wǎng)建設(shè)、海島供電、電網(wǎng)互聯(lián)等方面相對傳統(tǒng)直流輸電有較大優(yōu)勢。
[0003]柔性直流輸電換流閥由子模塊串聯(lián)組成，隨著柔性直流輸電的電壓等級的不斷提高，柔直換流閥子模塊數(shù)量也在急劇增加，通常每個橋臂有幾百個子模塊組成。柔性直流輸電換流閥控制設(shè)備是直接連接控制子模塊的裝置，其核心功能是子模塊均壓。子模塊數(shù)量的增多對閥控系統(tǒng)的測試驗(yàn)證就帶來了極大難度。
[0004]傳統(tǒng)的閥控均壓功能測試采用按相關(guān)參數(shù)縮小的物理模擬子模塊與閥控連接測試。閥控將控制參數(shù)也相應(yīng)縮小來控制數(shù)量有限的物理模擬子模塊。因此，閥控接入子模塊數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最大接入數(shù)量。
[0005]而如果采用在閥控的一個子模塊接口上接入一個物理模擬子模塊的連接測試，那么需要生產(chǎn)大量物理模擬子模塊。成本上無法接受。因此，急需設(shè)計(jì)一種模擬子模塊系統(tǒng)，以使用較少的物理模擬子模塊，達(dá)到對閥控系統(tǒng)均壓功能的全面驗(yàn)證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬方法及系統(tǒng)，旨在解決傳統(tǒng)的閥控功能測試方法在全面驗(yàn)證閥控均壓功能時，由于需要使用大量物理模擬子模塊造成成本過高的問題。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明一種MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬方法，包括如下步驟:
[0008]I)對于一個物理模擬子模塊i，用于模擬處于同一橋臂中的!!^個子模塊，物理子模塊為實(shí)際子模塊，i為物理模擬子模塊序號；
[0009]2)閥控系統(tǒng)向物理模擬子模塊i下發(fā)Hi1個控制指令，統(tǒng)計(jì)m i個控制指令的種類及每個控制指令種類對應(yīng)的控制指令個數(shù)，若全部控制指令均為閉鎖，則物理模擬子模塊i執(zhí)行閉鎖控制指令；若投入控制指令個數(shù)大于等于切除控制指令個數(shù)，則物理模擬子模塊i執(zhí)行投入控制指令，否則，執(zhí)行切除控制指令；并將物理模擬子模塊i的電容電壓及狀態(tài)分別復(fù)制Hi1份代表m i個子模塊的電容電壓及狀態(tài)上傳至閥控系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明一種MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括閥控系統(tǒng)，還包括用于與各橋臂對應(yīng)的數(shù)字模擬裝置，數(shù)字模擬裝置通過光纖連接閥控系統(tǒng)和各橋臂中的若干個物理模擬子模塊；所述數(shù)字模擬裝置確定每個物理模擬子模塊需要模擬的數(shù)字模擬子模塊個數(shù)Hl1，接收閥控系統(tǒng)下發(fā)的控制指令，經(jīng)過分析判斷后，下發(fā)給對應(yīng)的物理模擬子模塊，并將每個物理模擬子模塊的電容電壓及狀態(tài)分別復(fù)制!!^份后上傳至閥控系統(tǒng)。
[0011]所述數(shù)字模擬裝置設(shè)置有與閥控系統(tǒng)中每相每橋臂控制柜中子模塊接口對應(yīng)的光纖接口。
[0012]本發(fā)明MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬方法及系統(tǒng)，通過數(shù)字模擬與物理模擬相結(jié)合的方法模擬出多個數(shù)字模擬子模塊，從而增加了接入閥控的模擬子模塊數(shù)量，在不增加物理模擬子模塊的數(shù)量的前提下，可以全面驗(yàn)證閥控均壓功能，極大的節(jié)省了物料成本。
【附圖說明】
[0013]圖1傳統(tǒng)閥控與子模塊連接圖；
[0014]圖2數(shù)字物理混合模擬子模塊系統(tǒng)；
[0015]圖3數(shù)字物理混合環(huán)境模擬子模塊指令生成流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
[0017]MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬方法實(shí)施例
[0018]MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬方法包括如下步驟:
[0019]I)對于一個物理模擬子模塊i，用于模擬處于同一橋臂中的!!^個子模塊，物理子模塊為實(shí)際MMC子模塊，i為物理模擬子模塊序號；
[0020]2)閥控系統(tǒng)向物理模擬子模塊i下發(fā)Hi1個控制指令，統(tǒng)計(jì)m i個控制指令的種類及每個控制指令種類對應(yīng)的控制指令個數(shù)，若全部控制指令均為閉鎖，則物理模擬子模塊i執(zhí)行閉鎖控制指令；若投入控制指令個數(shù)大于等于切除控制指令個數(shù)，則物理模擬子模塊i執(zhí)行投入控制指令，否則，執(zhí)行切除控制指令；并將物理模擬子模塊i的電容電壓及狀態(tài)分別復(fù)制Hi1份代表m i個子模塊的電容電壓及狀態(tài)上傳至閥控系統(tǒng)。
[0021]下面詳細(xì)介紹上述步驟:
[0022]如圖1所示，當(dāng)閥控系統(tǒng)的子模塊接口的個數(shù)遠(yuǎn)大于實(shí)際的物理模擬子模塊個數(shù)，就需要借助數(shù)字模擬裝置來模擬生成與閥控系統(tǒng)每相每個橋臂的子模塊接口相對應(yīng)的數(shù)字模擬子模塊，來實(shí)現(xiàn)對閥控系統(tǒng)功能的全面驗(yàn)證。
[0023]本實(shí)施例中以A相上橋臂為例，對于步驟I)閥控系統(tǒng)A相上橋臂的子模塊接口為N個，而實(shí)際物理模擬子模塊個數(shù)為η個，η〈Ν，那么，確定每相每個橋臂中的物理模擬子模塊i需模擬生成的數(shù)字模擬子模塊個數(shù)nv即有N = Iii1+m2+...+mn，i = I, 2, 3，…，η。
[0024]本實(shí)施例中優(yōu)選為針對每個物理模擬子模塊，均模擬生成m個數(shù)字模擬子模塊，即每個物理子模塊對應(yīng)的數(shù)字模擬子模塊的個數(shù)相同。
[0025]當(dāng)然作為其他實(shí)施方式，每個物理模擬子模塊模擬的數(shù)字模擬子模塊個數(shù)可以不同，只要數(shù)字模擬子模塊的總個數(shù)等于N即可。
[0026]對于步驟2)中閥控系統(tǒng)下發(fā)給物理模擬子模塊的控制指令定義為C^ni，其中i為實(shí)際物理模擬子模塊編號，i = 1、2、…n。m為數(shù)字模擬子模塊編號；對第i個物理子模塊對應(yīng)的數(shù)字模擬子模塊接收到的控制指令Cu、Ciy..C1,沖控制指令的種類及每個種類對應(yīng)的個數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，控制指令的種類包括閉鎖、投入和切除，若投入控制指令的個數(shù)大于等于切除控制指令的個數(shù)，則第i個物理模擬子模塊的控制指令為投入控制指令，若Cu、C1, 中所有的控制指令均為閉鎖控制指令，第i個物理模擬子模塊的控制指令為閉鎖控制指令，否則，第i個物理模擬子模塊的控制指令為切除控制指令。
[0027]本實(shí)施例中將η個物理模擬子模塊電容電壓定義為U1, i = 1、2、”.η ;將η個物理模擬子模塊狀態(tài)定義為S1, i = 1、2、…!!,S1= O指示子模塊正常，S 1= I指示子模塊故障。那么，對于物理模擬子模塊i的電容電壓U1和狀態(tài)S i，令與該物理模擬子模塊i對應(yīng)的m個數(shù)字模擬子模塊的電容電壓為Uu= Uw =…=Uw= U1;令與該物理模擬子模塊i對應(yīng)的m個數(shù)字模擬子模塊的狀態(tài)為Su= S W =…=S 1>n= S P即分別將物理模擬子模塊i的電容電壓U1和狀態(tài)S 別復(fù)制m份代表m個數(shù)字模擬子模塊的電容電壓和狀態(tài)通過光纖上傳到閥控系統(tǒng)。
[0028]同理，對閥控系統(tǒng)A相下橋臂，B相上、下橋臂，C相上、下橋臂子模塊接口采用上述模擬方法，實(shí)現(xiàn)閥控均壓功能的驗(yàn)證。
[0029]MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬系統(tǒng)實(shí)施例
[0030]傳統(tǒng)的閥控系統(tǒng)功能測試系統(tǒng)如圖1所示，本實(shí)施例在傳統(tǒng)的閥控系統(tǒng)功能測試系統(tǒng)上增加了數(shù)字模擬裝置，如圖2所示，本實(shí)施例中的系統(tǒng)包括閥控系統(tǒng)，用于與各橋臂對應(yīng)的數(shù)字模擬裝置，數(shù)字模擬裝置通過光纖連接閥控系統(tǒng)和各橋臂中的若干個物理模擬子模塊；數(shù)字模擬裝置確定每個物理模擬子模塊需要模擬的數(shù)字模擬子模塊個數(shù)Hl1，接收閥控系統(tǒng)下發(fā)的控制指令，并按照上述模擬方法步驟2)中的比較方法對控制指令進(jìn)行分析判斷后，下發(fā)給對應(yīng)的物理模擬子模塊，并將每個物理模擬子模塊的電容電壓及狀態(tài)分別復(fù)制1^份后上傳至閥控系統(tǒng)。
[0031 ] 利用本實(shí)施例中的MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)上述模擬方法，在不增加物理模擬子模塊的數(shù)量的前提下，全面驗(yàn)證閥控均壓功能，極大的節(jié)省了物料成本。
[0032]以上具體實(shí)施例中，對子模塊模擬系統(tǒng)進(jìn)行文字表述、公式說明。本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬方法，其特征在于，該方法包括: 1)對于一個物理模擬子模塊i，用于模擬處于同一橋臂中的&個子模塊，物理子模塊為實(shí)際MMC子模塊，i為物理模擬子模塊序號； 2)閥控系統(tǒng)向物理模擬子模塊i下發(fā)Hl1個控制指令，統(tǒng)計(jì)Hl1個控制指令的種類及每個控制指令種類對應(yīng)的控制指令個數(shù)，若全部控制指令均為閉鎖，則物理模擬子模塊i執(zhí)行閉鎖控制指令；若投入控制指令個數(shù)大于等于切除控制指令個數(shù)，則物理模擬子模塊i執(zhí)行投入控制指令，否則，執(zhí)行切除控制指令；并將物理模擬子模塊i的電容電壓及狀態(tài)分別復(fù)制Hi1份代表m i個子模塊的電容電壓及狀態(tài)上傳至閥控系統(tǒng)。2.一種采用上述模擬方法的MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括閥控系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括用于與各橋臂對應(yīng)的數(shù)字模擬裝置，數(shù)字模擬裝置通過光纖連接閥控系統(tǒng)和各橋臂中的若干個物理模擬子模塊；所述數(shù)字模擬裝置確定每個物理模擬子模塊需要模擬的數(shù)字模擬子模塊個數(shù)Hi1，接收閥控系統(tǒng)下發(fā)的控制指令，經(jīng)過分析判斷后，下發(fā)給對應(yīng)的物理模擬子模塊，并將每個物理模擬子模塊的電容電壓及狀態(tài)分別復(fù)制!!^份后上傳至閥控系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字模擬裝置設(shè)置有與閥控系統(tǒng)中每相每橋臂控制柜中子模塊接口對應(yīng)的光纖接口。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種MMC子模塊數(shù)字物理混合模擬方法及系統(tǒng)，該方法包括：確定每相每個橋臂中的物理模擬子模塊i需模擬生成的數(shù)字模擬子模塊個數(shù)mi；閥控系統(tǒng)向物理模擬子模塊i下發(fā)mi個控制指令，統(tǒng)計(jì)mi個控制指令的種類及每個控制指令種類對應(yīng)的控制指令個數(shù)，判斷該物理模擬子模塊執(zhí)行的控制指令；并將物理模擬子模塊i的電容電壓及狀態(tài)分別復(fù)制mi份上傳至閥控系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)包括閥控系統(tǒng)和物理模擬裝置及數(shù)字模擬裝置，數(shù)字模擬裝置與物理模擬裝置及閥控系統(tǒng)光纖連接。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)在不增加物理模擬子模塊的數(shù)量的前提下，可以全面驗(yàn)證閥控均壓功能，極大的節(jié)省了物料成本。
【IPC分類】G05B23/02
【公開號】CN105116874
【申請?zhí)枴緾N201510418386
【發(fā)明人】俎立峰, 董朝陽, 胡四全, 李坤, 樊大帥
【申請人】許繼電氣股份有限公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月16日