一种交直流混联系统的阻抗仿真扫描设备的制作方法

本实用新型涉及电力系统领域，尤其涉及一种交直流混联系统的阻抗仿真扫描设备。

背景技术：

随着电力技术的发展，电网结构日益复杂，高压/特高压直流输电等电力电子器件在电网中的广泛应用，以及交流电网中变压器等非线性元件均会给电网带来了谐波稳定问题。在某些交直流混联电网中，甚至可能出现交直流系统谐振现象，即谐波在交直流系统相互影响中被放大，对电力系统安全稳定运行带来威胁。

为了提前预知电网可能存在的谐波稳定性问题，有必要针对电网进行阻抗计算。阻抗为电压与电流的频域比率，对任一频率，阻抗的大小是该频率下电压振幅与电流振幅的绝对值比率，阻抗的相位是该频率下电压与电流的相位差。阻抗的计算目前一般有两种方式，理论分析和仿真扫描。理论分析法指导性强，能够直观地反应谐波阻抗随参数的变化趋势。对于低阶R(电阻)、L(电感)、C(电容)系统或控制策略已知的系统，谐波阻抗的理论分析精确性高、具有较强的指导性，能够直观地反应出参数变化对阻抗的影响。但对于高阶系统(如包含复杂直流、机组等控制的交直流混联系统)、控制策略极其复杂或因知识产权问题控制策略不对用户开放的系统，理论分析将较为困难。而阻抗仿真扫描可对任意复杂度系统开展、且无需明确系统的控制策略及控制参数，对于建模困难或无法建模的系统，阻抗扫描是获得被测系统阻抗的唯一方法。对于包含复杂直流、机组等控制的交直流混联系统，其阻抗仿真扫描，目前没有成熟的扫描工具。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种交直流混联系统的阻抗仿真扫描设备，可实现对交直流混联系统的电网控制特性的精确仿真，为交直流混联系统阻抗仿真扫描提供有效的扫描工具，对于电网中交直流混联系统谐振等稳定性问题的研究具有重要意义。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种交直流混联系统的阻抗仿真扫描设备，其特征在于，包括RTDS实时仿真器、直流控制设备、及直流控制设备专用接口装置；其中，所述RTDS实时仿真器与所述直流控制设备专用接口装置的一端相连接，所述直流控制设备专用接口装置的另一端与所述直流控制设备相连接。

优选地，所述直流控制设备专用接口装置设有千兆比特模拟量输出板卡GTAO、千兆比特数字量输出板卡GTDO、千兆比特数字量输入板卡GTDI、及专用测量装置。

优选地，所述RTDS实时仿真器的第一输出端与所述千兆比特模拟量输出板卡GTAO的输入端通过光纤连接；

所述千兆比特模拟量输出板卡GTAO的输出端与所述专用测量装置的输入端通过硬线连接；

所述专用测量装置的输出端与所述直流控制设备的第一输入端通过光纤连接。

优选地，所述RTDS实时仿真器的第二输出端与所述千兆比特数字量输出板卡GTDO的输入端通过光纤连接；

所述千兆比特数字量输出板卡GTDO的输出端与所述直流控制设备的第二输入端通过硬线连接。

优选地，所述直流控制设备的输出端与所述千兆比特数字量输入板卡GTDI的输入端通过硬线连接；

所述千兆比特数字量输入板卡GTDI的输出端与所述RTDS实时仿真器的输入端通过光纤连接。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供一种交直流混联系统的阻抗仿真扫描设备，包括RTDS实时仿真器、直流控制设备、及直流控制设备专用接口装置，其中，所述RTDS实时仿真器与所述直流控制设备专用接口装置的一端相连接，所述直流控制设备专用接口装置的另一端与所述直流控制设备相连接。通过接入直流控制设备，利用直流控制设备专用接口装置中将直流控制设备的直流控制脉冲数据传输到RTDS实时仿真器，使得RTDS实时仿真器能够根据接收到的数据对接入直流控制设备进行仿真，从而实现对交直流混联系统的电网控制特性的精确仿真，为交直流混联系统阻抗仿真扫描提供有效的扫描工具，并具有结构简单，使用操作简便的特点。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种交直流混联系统的阻抗仿真扫描设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中阻抗仿真扫描设备的连接结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，是本实用新型实施例1提供的一种交直流混联系统的阻抗仿真扫描设备，其特征在于，包括直流控制设备1、直流控制设备专用接口装置2及RTDS实时仿真器3；其中，所述RTDS实时仿真器3与所述直流控制设备专用接口装置2的一端相连接，所述直流控制设备专用接口装置2的另一端与所述直流控制设备1相连接。

参见图2，是本实用新型实施例中阻抗仿真扫描设备的连接结构图，包括：所述直流控制设备专用接口装置2设有千兆比特模拟量输出板卡GTAO、千兆比特数字量输出板卡GTDO、千兆比特数字量输入板卡GTDI、及专用测量装置。

优选地，所述RTDS实时仿真器3的第一输出端与所述千兆比特模拟量输出板卡GTAO的输入端通过光纤连接；

所述千兆比特模拟量输出板卡GTAO的输出端与所述专用测量装置的输入端通过硬线连接；

所述专用测量装置的输出端与所述直流控制设备1的第一输入端通过光纤连接。

优选地，所述RTDS实时仿真器3的第二输出端与所述千兆比特数字量输出板卡GTDO的输入端通过光纤连接；

所述千兆比特数字量输出板卡GTDO的输出端与所述直流控制设备1的第二输入端通过硬线连接。

优选地，所述直流控制设备1的输出端与所述千兆比特数字量输入板卡GTDI的输入端通过硬线连接；

所述千兆比特数字量输入板卡GTDI的输出端与所述RTDS实时仿真器3的输入端通过光纤连接。

在上述实施例的基础上，对本使用新型提供的一种交直流混联系统的阻抗仿真扫描设备进行说明。

优选地，该RTDS实时仿真器3根据注入被测系统的一预设频率的谐波电流，获取用于仿真的电气量数据，并通过直流控制设备专用接口装置2发送至直流控制设备。

其中，用于仿真的电气量数据包括交流母线三相电压、直流电压、直流电流、及直流场和交流场开关状态。

需要说明的是，RTDS实时仿真器3的第一输出端将交流母线三相电压、直流电压、直流电流的电气量数据通过光纤传输至千兆比特模拟量输出板卡GTAO，该GTAO将该电气量数据通过硬线传输至专用测量装置；该专用测量装置将交流母线三相电压、直流电压、直流电流的电气量数据的电信号转化为光信号，并通过光纤传输至直流控制设备1。RTDS实时仿真器3的第二输出端将直流场和交流场开关状态的电气量数据通过光纤传输至千兆比特数字量输出板卡GTDO，该GTDO将该电气量数据通过硬线传输至直流控制设备1。

进一步的，所述直流控制设备1根据接收到的电气量数据对直流控制特性进行模拟，生成控制脉冲信号，并将所述控制脉冲信号通过所述直流控制设备专用接口装置2返回所述RTDS实时仿真器3。

需要说明的是，直流控制设备1将控制脉冲信号通过硬线传输至千兆比特数字量输入板卡GTDI，该GTDI将该控制脉冲信号通过光纤传输至RTDS实时仿真器3。

进一步的，所述RTDS实时仿真器3根据交直流混联系统特性，预先设置仿真模型；

所述RTDS实时仿真器3根据接收到的控制脉冲信号，采用所述仿真模型计算所述被测系统电压电流响应，得到所述被测系统在所述频率下的阻抗。

优选地，基于RTDS实时仿真器3，可针对有谐波分析需求的交直流混联系统建立仿真模型：

建立发电机及其励磁调速系统模型，充分考虑发电机励磁和调速特性的影响；

所建立的发电机模型能反映暂态和次暂态特性，同时考虑励磁绕组的饱和特性；

所建立的励磁系统模型包含自动电压控制和电力系统稳定器(简称PSS)，可根据实际系统励磁控制逻辑和参数进行设置；

所建立的调速系统模型包含一次调频、功率控制、执行机构、水轮机等环节，可依据实际调速系统逻辑和参数进行设置；

所建立的变压器模型，考虑变压器的饱和特性；

所建立的交流系统线路模型，根据交流系统网架结构，基于序参数采用分布式参数建模；

所建立的直流输电系统模型，根据直流系统结构和参数，建立包含换流变单元、12脉动阀组单元、直流场开关、直流滤波器、直流线路、接地极线路、交流滤波器等环节的数字模型。

相对于现有技术，本实施例提供的一种交直流混联系统的阻抗仿真扫描设备，其特征在于，包括RTDS实时仿真器、直流控制设备、及直流控制设备专用接口装置，其中，所述RTDS实时仿真器与所述直流控制设备专用接口装置的一端相连接，所述直流控制设备专用接口装置的另一端与所述直流控制设备相连接。通过接入直流控制设备，利用直流控制设备专用接口装置中将直流控制设备的直流控制脉冲数据传输到RTDS实时仿真器，使得RTDS实时仿真器能够根据接收到的数据对接入直流控制设备进行仿真，从而实现对交直流混联系统的电网控制特性的精确仿真，为交直流混联系统阻抗仿真扫描提供有效的扫描工具，并具有结构简单，使用操作简便的特点。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。