[發明專利]一種用于直流輸電系統動態特性研究的動模實驗裝置

有效

• 申請號: 201110166165.2
• 申請日: 2011-06-20
• 公開（公告）號: CN102222438A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 姚金霞;劉民;云玉新;袁海燕;梁軍;于大洋;郭啟偉;任敬國
• 申請（專利權）人: 山東電力研究院
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18;G09B25/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種用于直流輸電系統動態特性研究的動模實驗裝置。

背景技術

自1954年瑞典哥特蘭的世界上第一項高壓直流輸電工程投運以來，高壓直流輸電技術已隨著電力電子技術的突飛猛進而飛速發展，它在長距離輸電、電網互聯等方面有獨特優點，已作為高壓交流輸電技術的有力補充而在全世界廣泛應用。其主要優點為：提高傳輸容量和傳輸距離。隨著電網區域的擴大，電能的傳輸容量和傳輸距離也不斷增大。所需電網電壓等級越高，緊湊型輸電的效果越好；提高電能傳輸的經濟性。輸電電壓越高，輸送單位容量的價格越低；節省線路走廊。一般來說，一回1150kV輸電線路可代替6回500kV線路。采用特高壓輸電提高了走廊利用率。我國幅員遼闊，西電東送、南北互供的電網發展戰略使高壓直流輸電技術大有用武之地，目前我國已經投運多個直流系統。

高壓直流輸電作為新興的技術，目前在我國還處于剛起步的階段，在實際運行中難免會出現很多不可預計的故障，導致單極閉鎖、換相失敗等較為嚴重的后果。

根據有關電力生產單位現有的培訓設施和條件，目前對參與直流運行的工作人員培訓的方法基本都在課堂進行，主要是理論體系的培訓。到需要用相應儀器設備實際操作時，缺少能夠很好地模擬現場實際的動模實驗裝置，即便是到運行現場實際操作，除了對安全運行帶來隱患外也未必能提高處理應急故障的水平。這顯然不能達到專業技術培訓的目的。

發明內容

本發明的目的就是為解決上述問題，提供一種用于直流輸電系統動態特性研究的動模實驗裝置，用于直流運行人員的崗前培訓。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于直流輸電系統動態特性研究的動模實驗裝置，它在動模實驗室中搭建直流輸電系統的主電路與控制保護電路，并在該平臺上設置上位機與控制保護電路連接，上位機還通過監測電路與主電路連接；其中，所述直流輸電系統的主電路包括整流側電路和逆變側電路，所述整流側電路的交流母線I與動模實驗室的整流側等值交流電網連接，即外部市網相連，交流電壓大小為380V，模擬實際中的380kV的交流電壓；逆變側電路的交流母線II與動模實驗室的逆變側等值交流電網連接，即與動模網相連，交流電壓為1000V，模擬實際中的500kV電網交流電壓；所述上位機通過控制保護電路在逆變側電路的動模實驗室的逆變側等值交流電網和直流輸電系統主電路上進行動作，在上面不同位置設置故障，并收集逆變側電路兩端的交流電壓與電流和直流電壓、電流、觸發角參數，并進行數據信號的分析，完成對逆變側電路的交流端發生故障的瞬時直流動態響應的模擬。

所述整流側電路包括整流側等值交流電網，它與交流母線I連接，在交流母線I上并聯有若干個換流變壓器I，各換流變壓器I與一個相應的換流閥I連接，各換流閥I串接，串接的換流閥I間通過隔離開關I與中性點接地電阻I連接后接地；同時串接的換流閥I兩端還分別通過平波電抗器I、直流輸電線路電阻與逆變側電路的平波電抗器II串接；同時交流母線I還與工作線路I連接，在工作線路I上并聯若干個補償電容I、若干組交流濾波器I；

所述逆變側電路的交流母線II與逆變側等值交流電網連接，交流母線II上并聯若干個換流變壓器II，各換流變壓器II與一個相應的換流閥II連接，各換流閥II串接，串接的換流閥II間通過隔離開關II與中性點接地電阻II連接后接地；同時串接的換流閥II兩端還分別通過平波電抗器II、直流輸電線路電阻與整流側電路的平波電抗器I串接；同時交流母線II還與工作線路II連接，在工作線路II上并聯若干個補償電容II、若干組交流濾波器II；

所述各隔離開關、各換流閥、各電壓互感器和電流互感器均與控制保護電路連接。

所述控制保護電路包括一個DSP控制電路，它與通過網口與上位機連接；DSP控制器還通過一個A/D采樣模塊、一個信號調理電路、與一個傳感器和互感器模塊連接，該傳感器和互感器模塊設置在主電路；同時，DSP控制器還與各隔離開關連接，而且DSP控制器還通過CPLD電路、晶閘管驅動電路與各換流閥連接。

所述監測電路包括一個數據采集卡、一個信號調理電路、一個傳感器和互感器模塊，該數據采集卡與上位機連接和信號調理電路連接，信號調理電路通過傳感器和互感器模塊與主電路連接。控制保護電路和監控電路構造圖如圖2所示。