[發明專利]一種柔性直流輸電控制保護系統的閉環試驗系統

無效

• 申請號: 201310373654.4
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103439967A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 饒宏;田杰;黎小林;李巖;李鋼;董云龍;王珂
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;南京南瑞繼保電氣有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，特別涉及一種基于模塊化多電平的柔性直流輸電控制保護系統的閉環試驗系統。

背景技術

隨著電力電子器件和控制技術的進步，柔性直流容量和電壓等級越來越高。基于模塊化多電平的柔性直流輸電因其易于實現新能源并網、黑啟動、功率反轉、構建多端直流系統等諸多優點，而越來越得到廣泛應用。

基于模塊化多電平的柔性直流輸電裝置在研發及功能測試階段需要模擬現場情況作閉環試驗，以調整與驗證控制系統的穩態和動態性能。閉環試驗常用的方法構建物理原型機，構建物理原型機的方法是將換流閥等一次系統設備按照一定的容量比例進行縮小，并按照實際拓撲結構搭建成小容量的動態模擬試驗系統，并通過接口設備與實際控制保護設備連接形成閉環系統來完成各種動態試驗。

基于模塊化多電平的柔性直流輸電控制保護系統裝置的試驗具有以下特點：

（1）基于模塊化多電平的柔性直流輸電裝置根據各站的實際情況單獨計算與設計換流閥等一次設備的參數，每套基于模塊化多電平的柔性直流輸電裝置的設備參數和換流閥子模塊個數均不相同；

（2）基于模塊化多電平的柔性直流輸電裝置模型較為復雜，隨著容量的上升，子模塊數越來越來，導致搭建動模系統造價越來越高；

（3）基于模塊化多電平的柔性直流輸電用于多端基于模塊化多電平的柔性直流輸電和新能源（例如風電接入）接入，通過搭建原型機完整模擬整個系統試驗幾乎無法實現。

由于以上原因，采用動態模型測試方法對基于模塊化多電平的柔性直流輸電的控制保護系統進行功能及動態性能測試顯得非常不經濟，并且變動動態模型設備及參數的施工周期較長，對整個柔性直流系統進行完整模擬往往不能實現。目前，對基于模塊化多電平柔性直流輸電控制保護進行測試，主要依靠離線仿真進行模擬，但離線仿真的調度系統、執行周期、運行參數等不能準備模擬實際控制保護設備，不能準確模擬控制保護系統的穩態和動態性能，不能很好地指導實踐。目前，基于模塊化多電平柔性直流輸電實際控制保護裝置還未有較好的測試方式。隨著數字處理技術、數字信號技術和并行計算技術等的發展，利用實時仿真設備，與基于模塊化多電平柔性直流輸電控制保護設備構成閉環測試系統，使對實際控制保護設備進行穩態和動態性能進行測試成為一種可能。本案即是基于此種考慮而產生。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種柔性直流輸電控制保護系統的閉環試驗系統，其具有簡單靈活的特點，可方便快速地實現對整個基于模塊化多電平的柔性直流輸電實際控制保護系統裝置的測試。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種柔性直流輸電控制保護系統的閉環試驗系統，包括實時數字仿真器和基于模塊化多電平的柔性直流輸電裝置的控制保護設備，所述實時數字仿真器的交流電壓及電流信號輸出端采用小電壓信號直接與控制保護設備的交流模擬量輸入端連接，實時數字仿真器的直流電壓及電流信號輸出端與控制保護設備的直流模擬量輸入端連接；實時數字仿真器的開關狀態信號輸出端連接控制保護設備的開關量輸入端連接，而控制保護設備的開關分合命令信號輸出端連接實時數字仿真器的開關量輸入端；實時數字仿真器模擬輸出的基于模塊化多電平的柔性直流換流閥子模塊電容電壓和子模塊故障狀態與控制保護設備的換流閥控制設備的每個子模塊輸入端相連，而控制保護設備的閥控制設備脈沖信號與實時數字仿真器的脈沖輸入端相連。

上述實時數字仿真器采用RTDS或RT-LAB實時仿真裝置。

采用上述方案后，本發明通過實時仿真設備構建柔性直流輸電控制保護系統閉環試驗系統，將改變以前電力電子裝置靠搭建原型機予以物理驗證的單一技術手段，克服物理原型機驗證周期長、成本高和缺乏靈活性的缺點，為基于可關斷器件電力電子控制保護裝置提供較為全面的試驗驗證。本發明的實施將實現對基于模塊化多電平柔性直流輸電形成較為完整閉環測試驗證，從而縮短工程的開發、設計和建設周期，減少工程成本。基于模塊化多電平柔性直流輸電控制保護系統的閉環試驗系統由實時數字仿真器和控制保護設備構成。通過選擇合適的數字模型元件，根據實際工程拓撲結構并輸入相應的參數即可構建成適合特定工程需要的數字模型，將各電力設備對應的數字模型按照實際拓撲結構進行連接，就形成了一次系統模型程序。利用數字仿真器配套的編譯軟件將模型程序進行編譯后，下載到數字仿真器的處理器板卡中進行運算。數字仿真器的硬件部分通常還包括了接口板卡。接口板卡一邊通過電纜或光纖與處理器板卡相連接，另一邊通過電纜與控制保護設備相連接，完成數字仿真器與實際控制保護設備的接口。