一种采用双级直流电压的混合直流电网动态模拟系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电气领域，尤其涉及一种采用双级直流电压的混合直流电网动态模拟系统。
【背景技术】
[0002]随着高压直流输电技术的发展和日益完善，基于电流源型换流器和电压源型换流器的高压直流输电工程逐渐增多，形成了不同输电类型、电压、容量和落点的多条直流线路共存于同一电网的输电方式，形成了混合直流电网的雏形。为了实现能源互联网的构建，必须对混合直流电网的网络架构、调度控制和继电保护等方面进行详细的研究。
[0003]现有的对于电网的模拟仿真系统，仅仅能够实现网络架构的模拟仿真，并没有考虑对于网络架构的监控以及调度，不能够将调度控制和继电保护等方面的功能与网络架构进行结合，因此，也无法实现对于系统参数的动态响应特性的分析。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了解决上述难题，提供了一种采用双级直流电压的混合直流电网动态模拟系统，以用于在动态模拟实验室下研究混合直流电网的构建和调度保护。
[0005]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0006]—种采用双级直流电压的混合直流电网动态模拟系统，包括:
[0007]运行监控中心、基于电流源型换流器的换流站、基于电压源型换流器的换流站、模拟发电机组、直流电网、送电侧交流电网和动态模拟交流电网；
[0008]所述基于电流源型换流器的换流站包括:整流换流站和逆变换流站;所述整流换流站一端与送电侧交流电网连接，另一端与直流电网连接;所述逆变换流站一端与直流电网连接，另一端与动态模拟交流电网连接；
[0009]所述基于电压源型换流器的换流站包括发电机侧VSC换流站和网侧VSC换流站;所述发电机侧VSC换流站一端与模拟发电机组连接，另一端与直流电网连接;所述网侧VSC换流站一端与直流电网连接，另一端与动态模拟交流电网连接。
[0010]进一步地，在两极直流电网之间连接直流电力电子变压器，实现不同电压等级直流电网间的功率交换。
[0011]进一步地，所述运行监控中心包括:
[0012]基于电流源型换流器的整流换流站监控系统:用于实时采集整流换流站侧的电压电流、开关量以及换流器状态信息，并为监测范围内的开关和换流器下发控制信号；
[0013]基于电流源型换流器的逆变换流站监控系统:用于实时采集逆变换流站侧的电压电流、开关量以及换流器状态信息，并为监测范围内的开关和换流器下发控制信号；
[0014]基于电压源型换流器的发电机侧VSC换流站监控系统:用于实时采集发电机侧的电压电流、开关量以及换流器状态信息，并为监测范围内的开关和换流器下发控制信号；同时实现与交流侧模拟发电机组的信息交互；
[0015]基于电压源型换流器的网侧VSC换流站监控系统:用于实时采集网侧的电压电流、开关量以及换流器状态信息，并为监测范围内的开关和换流器下发控制信号；
[0016]中央监控系统:用于接收上述各个换流站监控系统采集到的信息，同时实现对各换流站运行状态的实时控制、辅助决策、故障录播以及分析、报警功能。
[0017]进一步地，所述运行监控中心还包括:直流电力电子变压器监控系统，用于实时采集两极直流电网之间的电压电流、开关量以及换流器状态信息，并为监测范围内的开关和换流器下发控制信号。
[0018]进一步地，所述基于电流源型换流器的整流换流站包括:正极系统1、负极系统I和交流滤波器组;所述正极系统1、负极系统I和交流滤波器组分别连接在整流换流站交流侧母线I上；
[0019]所述正极系统I和负极系统I电路结构相同，均包括:依次串联连接的换流变压器、整流换流器和平波电抗器;所述平波电抗器连接直流母线;所述正极系统I的整流换流器和负极系统I的整流换流器均通过直流接地电阻接地。
[0020]进一步地，所述整流换流站交流侧母线I通过固态开关与换流变压器相连接，所述换流变压器通过固态开关与整流换流器连接，所述平波电抗器通过固态开关与直流母线连接；
[0021]通过电流互感器测量电路不同位置的电流信号，通过电压互感器检测整流换流站交流侧母线I的不同位置的电压信号。
[0022]进一步地，所述基于电压源型换流器的发电机侧VSC换流站包括:正极系统II和负极系统II;所述正极系统II和负极系统II分别连接在发电机侧交流母线上；
[0023]所述正极系统II和负极系统II电路结构相同，均包括:依次串联连接的换流变压器、限流电阻、交流电抗器和换流器;所述换流器连接直流母线;所述换流器的输出端并联直流电容器;所述正极系统II的换流器和负极系统II的换流器均通过直流接地电阻接地。
[0024]进一步地，所述发电机侧交流母线II通过固态开关与换流变压器相连接，所述换流变压器通过固态开关与限流电阻连接，在所述限流电阻的两端并联固态开关，所述换流器通过固态开关与直流母线连接；
[0025]通过电流互感器测量电路不同位置的电流信号，通过电压互感器检测整流换流站交流侧母线I的不同位置的电压信号。
[0026]进一步地，所述直流电力电子变压器包括:高压侧单相换流器和低压侧单相换流器;所述高压侧单相换流器和低压侧单相换流器通过高频交流变压器串联连接，所述高压侧单相换流器和低压侧单相换流器分别与直流线路连接。
[0027]进一步地，所述中央监控系统采用多服务器构架结构，包括:
[0028]前置数据服务器:用于实现数据的预处理、筛选和格式化;接收各个换流站监控系统采集到的信息，并对错误数据信息进行筛选和修正，并将修正后的海量数据存入数据服务器；
[0029]数据服务器:用于实现数据的储存和管理；
[0030]应用程序服务器:用于实现中央监控系统应用软件以及辅助决策程序的存储和运行；
[0031]SCADA服务器:用于实现中央监控系统的实时监视与控制，保证中央监控系统的实时运行。
[0032]本发明的有益效果:
[0033]本发明可以为直流电网的系统构建方案、调度系统设计、控制保护策略研究、动态响应特性分析提供一个可靠方便的研究平台，为系统工程开发和调试提供一个良好的测试环境。
【附图说明】
[0034]图1为混合直流电网动态模拟装置的系统结构图；
[0035]图2为LCC整流换流站的主电路结构图；
[0036]图3为LCC逆变换流站的主电路结构图；
[0037]图4为发电机侧VSC换流站的主电路结构图；
[0038]图5为网侧VSC换流站的主电路结构图；
[0039]图6为直流电力电子变压器的主电路结构图；
[0040]图7为混合直流电网的中央监控系统示意图；
[0041]其中，1-1 LCC换流站的交流母线I，1-2换流变压器I，1-3整流换流器，1-4平波电抗器I，1-5直流线路I，1-6直流接地电阻I，1-7接地极，1-8高通滤波器组，1-9双调谐滤波器组;1-10逆变换流器;1-11 LCC换流站的交流母线II;
[0042]2-1 VSC换流站发电机侧交流母线，2-2换流变压器II，2-3限流电阻，2-4交流电抗器，2-5电压源型换流器，2-6直流电容器，2-7直流线路II，2_8直流接地电阻II，2-9 VSC换流站网侧交流母线；
[0043]3-1为高压侧单相变换器，3-2为高频交流变压器，3-3为低压侧单相变换器，3_4为直流线路II I。
【具体实施方式】
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[0044]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0045]本发明公开了一种采用双级直流电压的混合直流电网动态模拟系统，如图1所示，包括运行监控中心、基于电流源型换流器(LCC)的换流站、基于电压源型换流器(VSC)的换流站、直流电力电子变压器(EPT)、模拟发电机组、直流电网、送电侧交流电网、动模交流电网。
[0046]其中，LCC整流换流站I?X与送电侧交流电网相连接，发电机侧VSC换流站I?m与模拟发电机组相连接，LCC逆变换流站x+1?x+y与动模交流电网相连接，网侧VSC换流站m+1?m+n与动模交流电网相连接，直流EPT与两层直流电网相连接。
[0047]图1中，LCCl?X为基于LCC的整流换流站，LCCx+Ι?x+y为基于LCC的逆变换流站，VSCl?m为发电机侧VSC换流站，VSCm+1?m+n为网侧VSC换流站，SLl?SLx为运行监控中心与LCC整流换流站I?X的通信信道，SLx+Ι?SLx+y为运行监控中心与LCC逆变换流站x+1?X+y的通信信道，SVl?SVm为运行监控中心的中央监控系统与发电机侧VSC换流站I?m的通信信道，SVm+1?SVm+n为运行监控中心与网侧VSC换流站m+1?m+n的通信信道，SEl?SVp为运行监控中心与直流电力电子变压器I?P的通信信道。
[0048]如图1所示，运行