[發明專利]一種柔性直流輸電實時仿真系統及其仿真方法

有效

• 申請號: 201410243488.0
• 申請日: 2014-06-03
• 公開（公告）號: CN104076693B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 朱喆;饒宏;黎小林;許樹楷;陳俊
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;中國南方電網有限責任公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

1.一種柔性直流輸電實時仿真系統，包括有實時仿真平臺、A套閥控裝置、A套閥控信號轉換裝置、A套換流閥控制裝置、A套站控裝置、A套直流保護裝置、A套直流測控裝置、A套交流測控裝置、B套閥控裝置、B套閥控信號轉換裝置、B套換流閥控制裝置、B套站控裝置、B套直流保護裝置、B套直流測控裝置、B套交流測控裝置、集中錄波裝置，其中實時仿真平臺通過A套閥控信號轉換裝置與A套閥控裝置連接，A套閥控裝置與A套換流閥控制裝置連接，A套換流閥控制裝置與A套站控裝置連接，實時仿真平臺通過信號接口屏分別與A套直流保護裝置、A套直流測控裝置、A套交流測控裝置連接及與集中錄波裝置連接；同樣，實時仿真平臺通過B套閥控信號轉換裝置與B套閥控裝置連接，B套閥控裝置與B套換流閥控制裝置連接，B套換流閥控制裝置與B套站控裝置連接，實時仿真平臺通過信號接口屏分別與B套直流保護裝置、B套直流測控裝置、B套交流測控裝置連接及與集中錄波裝置連接。

2.根據權利要求1所述的柔性直流輸電實時仿真系統，其特征在于上述A套站控裝置、A套直流保護裝置、A套直流測控裝置、A套交流測控裝置均與站控SCADA連接；B套站控裝置、B套直流保護裝置、B套直流測控裝置、B套交流測控裝置均與站控SCADA連接。

3.根據權利要求2所述的柔性直流輸電實時仿真系統，其特征在于上述A套換流閥控制裝置與B套換流閥控制裝置連接，且A套換流閥控制裝置及B套換流閥控制裝置均與站控SCADA連接。

4.根據權利要求3所述的柔性直流輸電實時仿真系統，其特征在于上述站控SCADA通過遠動裝置與集控SCADA連接。

5.根據權利要求1至4任一項所述的柔性直流輸電實時仿真系統，其特征在于上述A套換流閥控制裝置與B套換流閥控制裝置連接，且A套換流閥控制裝置及B套換流閥控制裝置與集中錄波裝置連接。

6.根據權利要求5所述的柔性直流輸電實時仿真系統，其特征在于上述A套閥控信號轉換裝置及B套閥控信號轉換裝置與集中錄波裝置連接。

7.根據權利要求5所述的柔性直流輸電實時仿真系統，其特征在于上述A套閥控信號轉換裝置及B套閥控信號轉換裝置與集中錄波裝置連接。

8.一種柔性直流輸電實時仿真系統的仿真方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)構建實時仿真平臺與柔直控制保護系統和閥控系統的閉環仿真環境，并確定控制系統層級間功能劃分；

(2)在實時仿真平臺中完成系統建模和模塊化多電平換流閥(MMC)等效仿真建模,把IGBT開關器件和續流二極管簡化成可開關的R_on/R_off數值，將子模塊電容離散化一個等效電流源并聯一個R_c＝Δt/2C的電阻，獲得每一橋臂的戴維寧等效電路；

(3)在實時仿真平臺上實現柔直系統模型的運算資源分配,使得MMC模型運行于FPGA上，交流電網和直流場的模型運行在CPU上，CPU和FPGA之間每隔10μs～30μs交換一次數據；

(4)定義柔直系統合并單元傳輸的模擬量和數字量信號，由實時仿真平臺通過專用接口屏將信號傳送給控制保護系統各層級；

(5)通過基于數據鏈路層的Aurora快速通訊協議實現模塊化多電平換流閥(MMC)與閥控系統的數據交換，在每隔10μs～30μs，閥控裝置將換流閥每個橋臂的觸發脈沖信號通過Aurora協議打包后，通過光纖傳遞給實時仿真系統，實時仿真系統將接收到的內容通過Aurora協議解碼，傳送給基于FPGA模型的柔直換流閥對應的橋臂，實現換流閥功率模塊的狀態監測及控制；

(6)實現一個橋臂內若干模塊化多電平換流閥(MMC)子模塊電壓和橋臂電感電流的計算值同樣實時地輸出給閥控裝置，閥控裝置將接收到的內容通過Aurora協議解碼，實現電容均壓，環流抑制等控制及閥級控制保護功能，處理后的信號傳遞給換流器級控制和上層控制，從而實現閉環的仿真系統的穩態和暫態工況。

9.根據權利要求8所述的柔性直流輸電實時仿真系統的仿真方法，其特征在于上述實時仿真平臺是RT-LAB實時仿真平臺。

10.根據權利要求9所述的柔性直流輸電實時仿真系統的仿真方法，其特征在于上述步驟(3)MMC模型運行于FPGA上的仿真步長為250ns，交流電網和直流場的模型運行在CPU上的仿真步長為20μs，CPU和FPGA之間每20μs交換一次數據；上述步驟(5)在每隔20μs，閥控裝置將換流閥每個橋臂的觸發脈沖信號通過Aurora協議打包后，通過光纖傳遞給實時仿真系統。