专利名称：一种电压和角度参考值计算仿真装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电气测量领域，尤其涉及一种用于特高压直流输电设备的直流控制保护系统仿真研究的电压和角度参考值计算仿真测试装置。
背景技术：
电力需求的不断增长导致了输电系统向长距离、大容量和高稳定性的方向发展。随着各电网区域内的特高压交流输电工程和特高压直流输电工程的建设项目不断增加，用电量集中区域的电网呈现出明显的多直流馈入的特高压交直流混联受端电网特征，电网结构紧密，多条交直流线路之间电气距离更加紧密，特高压和超高压交流系统故障后，易引发包含特高压直流在内的多条直流同时换相失败，而多回直流的换相失败其恢复过程又将对交流系统产生较大冲击，如果各直流系统的恢复策略配合不当，则还有可能导致多条直流同时发生连续的换相失败，甚至引发直流闭锁。多回直流同时发生双极闭锁，大量潮流大范围转移或将引发系统稳定问题。这种交直流系统间的交互作用给特高压交直流混联受端电网的安全运行带来巨大挑战。因此，在特高压直流输电工程的研究或设计阶段，必须对交直流系统间的交互作用给特高压交直流混联受端电网的稳定性进行试验和仿真，并参照试验和仿真结果，对研究或设计的结果进行验证，对系统的稳定性进行评估。中国实用新型专利“一种多馈入直流输电系统实时数字仿真模型”(实用新型专利号:ZL201210532559.X授权公告号:CN102945004A)公开了多馈入直流输电系统实时数字仿真模型，其包括多个并联的等值超高压直流输电系统，所述超高压直流输电系统包括一次系统实时数字仿真模型和二次系统实时数字仿真模型；所述一次系统实时数字仿真模型包括换流站和直流输电线路，所述换流站设置在直流输电线路的两端；所述二次系统实时数字仿真模型包括换流站控制系统和保护系统，所述换流站控制系统和保护系统与换流站连接，用于控制和保护换流站的运行。通过换流站控制系统和保护系统对换流站运行的控制和保护，避免交流系统故障后易引发多回直流同时故障和多 回直流故障及其恢复过程对交流系统产生的冲击。但是，该仿真模型没有涉及电压和角度参考值计算的仿真，无法真实地模拟特高压直流输电直流控制保护系统的电压和角度参考值计算运行状态。
实用新型内容本实用新型的目的是要提供一种电压和角度参考值计算仿真装置，其可真实地模拟反映特高压直流输电直流控制保护系统的电压和角度参考值计算状态，为直流控制保护装置的电压和角度参考值计算研究或设计提供相应的仿真结果，解决为直流控制保护装置的电压和角度参考值计算研究或设计提供验证平台的技术问题。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种电压和角度参考值计算仿真装置，用于特高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真，所述的电压和角度参考值计算仿真装置连接到直流控制保护系统的换流器触发角控制装置的输入侧，其特征在于:所述的电压和角度参考值计算仿真装置包括第一至第三模式选择开关，第一和第三极值选择器，第一和第二速率限制器，第三减法器，第二比例元件和加法器；所述电压和角度参考值计算仿真装置的设定电压输入端，依次通过所述的第一模式选择开关、第一极值选择器和第二模式选择开关，连接到所述第一速率限制器的输入端；所述电压和角度参考值计算仿真装置，通过所述第三模式选择开关，选择连接所述的第一速率限制器的速率限制上下限设定值；所述第一速率限制器的输出端，连接到所述第三减法器的同相输入端；所述换流器触发角控制装置的触发脉冲电流信号和晶闸管换流器的中性线电流信号，依次通过第三极值选择器和第二比例元件，连接到所述第三减法器的反相输入端和所述加法器的一个输入端;所述第三减法器的输出端，连接到所述第二速率限制器的输入端；所述第二速率限制器的输出端，连接到所述加法器的另一个输入端；所述加法器的输出端，构成所述电压和角度参考值计算仿真装置的直流参考电压信号输出端，连接到直流控制保护系统的换流器触发角控制装置。本实用新型的电压和角度参考值计算仿真装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的电压和角度参考值计算仿真装置还包括第二极值选择器，第一和第二减法器，第一比例元件，第四模式选择开关和施密特触发器；所述第一速率限制器的输出端，连接到所述第二极值选择器的一个输入端；所述换流器触发角控制装置的触发脉冲电流信号和电流标称值，通过第一减法器连接到所述第一比例元件和施密特触发器的输入端，所述第一比例元件的输出端，依次通过所述的第二减法器和第四模式选择开关，连接到所述第二极值选择器的另一个输入端；所述第二极值选择器的输出端，连接到所述第三减法器的同相输入端。
本实用新型 的有益效果是:1.本实用新型的电压和角度参考值计算仿真装置可真实地模拟、反映直流控制保护装置的电压和角度参考值计算运行状态，为直流控制保护装置的研究或设计提供相应的仿真结果；2.本实用新型的电压和角度参考值计算仿真装置具有跨平台仿真测试的优点，既可以在真实环境以实际元件实现，又可以在虚拟环境中以计算机软件来实现；
图1是用于直流控制保护系统的仿真装置的电路原理图；图2是本实用新型的电压和角度参考值计算仿真装置的电路原理图。以上图中各部件的标号:100-特高压直流输电设备，110-交流滤波器投切装置，120-换流变压器，130-晶闸管换流器，200-控制单元，210-电压和角度参考值计算装置，220-换流器触发角控制装置，230-触发脉冲产生装置，240-换流变分接头控制装置，250-极功率控制装置，260-过负荷控制装置，270-无功功率控制装置，300-直流系统保护单元，900-运行控制工作站。2111 2114-第一至第四模式选择开关，2121 2123-第一至第三极值选择器，2131-第一速率限制器，2132-第二速率限制器，2141 2143-第一至第三减法器，2144-加法器，2151-第一比例元件，2152-第二比例元件，2161-施密特触发器，2642-第二模式选择开关，IO_CFC-触发脉冲电流信号，IO_NOM-电流标称值，IDNC_100-晶闸管换流器的中性线电流信号，UDREF_R-直流参考电压信号，SET_VOLT-设定电压输入端。
具体实施方式
为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，
以下结合附图和实施例进行进一步详细描述。图2展示了本实用新型的电压和角度参考值计算仿真装置的一个实施例，用于特高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真，电压和角度参考值计算仿真装置210连接到直流控制保护系统的换流器触发角控制装置220的输入侧。特高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真装置如图1所示。如图2所示，本实用新型的电压和角度参考值计算仿真装置包括第一至第三模式选择开关2111 2113，第一极值选择器2121和第三极值选择器2123，第一速率限制器2131和第二速率限制器2132，第三减法器2143，第二比例元件2152和加法器2144 ；电压和角度参考值计算仿真装置210的设定电压输入端SET_V0LT，依次通过第一模式选择开关2111、第一极值选择器2121和第二模式选择开关2112，连接到第一速率限制器2131的输入端；电压和角度参考值计算仿真装置210，通过第三模式选择开关2113，选择连接第一速率限制器2131的速率限制上下限设定值；第一速率限制器2131的输出端，连接到第三减法器2143的同相输入端；换流器触发角控制装置220的触发脉冲电流信号10_CFC，与晶闸管换流器130的中性线电流信号IDNC_100连接后，再依次通过第三极值选择器2123和第二比例元件2152，连接到所述第三减法器2143的反相输入端和加法器2144的一个输入端；第三减法器21·43的输出端，连接到第二速率限制器2132的输入端；第二速率限制器2132的输出端，连接到加法器2144的另一个输入端；加法器2144的输出端，构成电压和角度参考值计算仿真装置210的直流参考电压信号输出端M)REF_R，连接到直流控制保护系统的换流器触发角控制装置220。根据图2所示的实施例，本实用新型的电压和角度参考值计算仿真装置还包括第二极值选择器2122，第一减法器2141和第二减法器2142，第一比例元件2151，第四模式选择开关2114和施密特触发器2161 ;第一速率限制器2131的输出端，连接到第二极值选择器2112的一个输入端；换流器触发角控制装置220的触发脉冲电流信号10_CFC和电流标称值Ι0_Ν0Μ，通过第一减法器2141连接到第一比例元件2151和施密特触发器2161的输入端，第一比例元件2151的输出端，依次通过第二减法器2142和第四模式选择开关2114，连接到第二极值选择器2122的另一个输入端；第二极值选择器2122的输出端，连接到第三减法器2143的同相输入端。本实用新型的电压和角度参考值计算仿真装置的运行过程如下:电压和角度参考值计算仿真装置(VARC)的作用是给出被控角度和电压量的参考值，UD_VARC和UD_VARCB以及GAMAREF和ALPHAREF (图2中未表示)。通过与换流器触发角控制装置(CFC)和换流变分接头控制装置(TCC)的配合，使被控量保持在其参考值附近，以保证直流系统能工作在要求的工况下。VARC中的电压参考值为Ud的参考值，被送往CFC和极功率控制装置(PPC)，用以控制触发角和直流电流。根据本实用新型的电压和角度参考值计算仿真装置的一个实施例，换流器运行在整流方式下时，角度参考值(ALPHAREF)为15° ;换流器运行在逆变方式下时，角度参考值(ALPHAREF)为17°。计算出的角度参考值被送往CFC。当实际直流电压与直流电压计算值偏差过大时，产生直流电压计算故障或直流电压值故障的报警。电压参考值计算:整流站及逆变站换流变压器分接头控制用于维持换流变压器阀侧电压Udio恒定。VRAC中的电压参考值(UD_VARC和UD_VARCB)为Ud的参考值。Ud的参考值被送往CFC和PPC，用以控制触发角和直流电流。角度参考值计算:换流器运行在整流方式下时，角度参考值(ALPHAREF)为15° ;换流器运行在逆变方式下时，角度参考值(GAMAREF)为17°。角度参考值被送往CFC。直流降压运行模式:VRAC中的降压运行参考值为额定直流电压70% 99%。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的技术方案，而并非用作为对本实用新型的限定，任何基于本实用新型的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型`，都将落在本实用新型的权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种电压和角度参考值计算仿真装置，用于特高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真，所述的电压和角度参考值计算仿真装置连接到直流控制保护系统的换流器触发角控制装置的输入侧，其特征在于: 所述的电压和角度参考值计算仿真装置包括第一至第三模式选择开关，第一和第三极值选择器，第一和第二速率限制器，第三减法器，第二比例元件和加法器； 所述电压和角度参考值计算仿真装置的设定电压输入端，依次通过所述的第一模式选择开关、第一极值选择器和第二模式选择开关，连接到所述第一速率限制器的输入端；所述电压和角度参考值计算仿真装置，通过所述第三模式选择开关，选择连接所述的第一速率限制器的速率限制上下限设定值； 所述第一速率限制器的输出端，连接到所述第三减法器的同相输入端；所述换流器触发角控制装置的触发脉冲电流信号和晶闸管换流器的中性线电流信号，依次通过第三极值选择器和第二比例元件，连接到所述第三减法器的反相输入端和所述加法器的一个输入端; 所述第三减法器的输出端，连接到所述第二速率限制器的输入端；所述第二速率限制器的输出端，连接到所述加法器的另一个输入端；所述加法器的输出端，构成所述电压和角度参考值计算仿真装置的直流参考电压信号输出端，连接到直流控制保护系统的换流器触发角控制装置。
2.根据权利要求1所述的电压和角度参考值计算仿真装置，其特征在于所述的电压和角度参考值计算仿真装置还包括第二极值选择器，第一和第二减法器，第一比例元件，第四模式选择开关和施密特触发器；所述第一速率限制器的输出端，连接到所述第二极值选择器的一个输入端；所述换流器触发角控制装置的触发脉冲电流信号和电流标称值，通过第一减法器连接到所述第一比例元件和施密特触发器的输入端，所述第一比例元件的输出端，依次通过所述的第二减法器和第四模式选择开关，连接到所述第二极值选择器的另一个输入端；所述第二极值 选择器的输出端，连接到所述第三减法器的同相输入端。
专利摘要一种电压和角度参考值计算仿真装置，属于电气测量领域，尤其涉及一种用于特高压直流输电设备的直流控制保护系统仿真研究的电压和角度参考值计算仿真测试装置，包括若干模式选择开关，极值选择器，速率限制器，减法器，比例元件和加法器；设定电压输入端依次通过第一模式选择开关、第一极值选择器和第二模式选择开关，连接到第一速率限制器、第三减法器；第三减法器的输出端连接到第二速率限制器的输入端；第二速率限制器的输出端，连接到加法器的另一个输入端；加法器的输出端，连接到换流器触发角控制装置。该装置可真实地模拟、反映直流控制保护装置的运行状态，为直流控制保护装置的研究或设计提供相应的仿真结果。
文档编号G05B17/02GK203101858SQ20132015332
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者崔勇, 郭强 申请人:国家电网公司, 上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司