CN103257583A - 一种过电压控制仿真装置 - Google Patents
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Abstract
一种过电压控制仿真装置，属于电气测量领域，尤其涉及一种用于高压直流输电设备的直流控制保护系统仿真研究的过电压控制仿真测试装置，直流电压信号通过第一绝对值运算器，第二算术运算元件和第二绝对值运算器，连接到极值选择器；极值选择器的输出端，连接到控制信号生成模块，第一模式选择开关和第二模式选择开关，第一模式选择开关，连接到积分器的上限信号端；极值选择器通过第三算术运算元件，连接到惯性元件和积分器，通过第四算术运算元件，连接到速率限制器；通过第二模式选择开关，连接到过电压限制信号输出端。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。
Description
技术领域
本发明属于电气测量领域，尤其涉及一种用于高压直流输电设备的直流控制保护系统仿真研究的过电压控制仿真测试装置。
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过电压控制的仿真，无法真实地模拟高压直流输电直流控制保护系统的过电压控制运行状态。
发明内容
本发明的目的是要提供一种过电压控制仿真装置，其可真实地模拟反映高压直流输电直流控制保护系统的过电压控制状态，为直流控制保护装置的过电压控制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过电压控制研究或设计提供验证平台的技术问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种过电压控制仿真装置，设置在直流控制保护系统的换流器触发角控制装置中，用于高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真，其特征在于：
所述的过电压控制仿真装置包括控制信号生成模块，第二至第四算术运算元件，第一绝对值运算器，第二绝对值运算器，极值选择器，惯性元件，积分器，速率限制器，第一模式选择开关，第二模式选择开关；
直流电压信号通过所述的第一绝对值运算器，连接到极值选择器的一个输入端，并且通过所述的第二算术运算元件和第二绝对值运算器，连接到极值选择器的另一个输入端；所述极值选择器的输出端，连接到所述的控制信号生成模块；
所述控制信号生成模块的输出端，连接到所述第一模式选择开关和第二模式选择开关的控制输入端，所述第一模式选择开关的输出端，连接到所述积分器的上限信号端；
所述极值选择器的输出端，通过第三算术运算元件，连接到所述惯性元件和积分器的输入端；所述惯性元件和积分器的输出端，通过第四算术运算元件，连接到所述速率限制器的输入端；所述速率限制器的输出端，通过第二模式选择开关，连接到过电压限制信号输出端。
本发明的过电压控制仿真装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的控制信号生成模块包括第一算术运算元件，第一至第三斯密特触发器，第一反相器，定时器，第二反相器，与门，或门和SR触发器；直流电流信号通过第一算术运算元件，连接到第一斯密特触发器和第二斯密特触发器的输入端；第一斯密特触发器的输出端，依次通过第一反相器和定时器，连接到或门的一个输入端；整流状态信号连接到与门的一个输入端，并且通过第二反相器连接到或门的另一个输入端，或门的输出端连接到SR触发器的R输入端；第二斯密特触发器的输出端，连接到与门的另一个输入端；所述极值选择器的输出端，通过第三斯密特触发器连接到与门的第三个输入端；所述与门的输出端，连接到SR触发器的S输入端；所述SR触发器的Q输出端，作为控制信号生成模块的输出端，连接到第一模式选择开关和第二模式选择开关的控制输入端。
本发明的有益效果是：
1.本发明的过电压控制仿真装置可真实地模拟、反映直流控制保护装置的过电压控制运行状态，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.本发明的过电压控制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；
附图说明
图1是用于直流控制保护系统的仿真装置的原理框图；
图2是本发明的过电压控制仿真装置的电路原理图。
以上图中各部件的标号：100-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-角度、电流电压基准值计算装置，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。2210-控制信号生成模块，2211～2213-第一至第三斯密特触发器，2214-SR触发器，2215-第一反相器，2216-第二反相器，2217-定时器，2218-与门，2219-或门，2221～2224-第一至第四算术运算元件，2231-第一绝对值运算器，2232-第二绝对值运算器，2233-极值选择器，2234-惯性元件，2235-积分器，2241-速率限制器，2251-第一模式选择开关，2252-第二模式选择开关，MLIM-上限信号端，OVL_ORD-过电压限制信号输出端。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步详细描述。
图2展示了本发明的过电压控制仿真装置的一个实施例，连接在直流控制保护系统的换流器触发角控制装置中，用于高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真。本发明的过电压控制仿真装置是直流控制保护系统的换流器触发角控制装置220的基本功能单元之一。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，本发明的过电压控制仿真装置包括控制信号生成模块2210，第二至第四算术运算元件2222～2224，第一绝对值运算器2231，第二绝对值运算器2232，极值选择器2233，惯性元件2234，积分器2235，速率限制器2241，第一模式选择开关2251，第二模式选择开关2252；
直流电压信号通过第一绝对值运算器2231，连接到极值选择器2233的一个输入端，并且通过第二算术运算元件2222和第二绝对值运算器2232，连接到极值选择器2233的另一个输入端；极值选择器2233的输出端，连接到控制信号生成模块2210；
控制信号生成模块2210的输出端，连接到第一模式选择开关2251和第二模式选择开关2252的控制输入端，第一模式选择开关2251的输出端，连接到积分器2235的上限信号端MLIM；
极值选择器2233的输出端，通过第三算术运算元件2223，连接到惯性元件2234和积分器2235的输入端；惯性元件2234和积分器2235的输出端，通过第四算术运算元件2224，连接到速率限制器2241的输入端；速率限制器2241的输出端，通过第二模式选择开关2252，连接到过电压限制信号输出端OVL_ORD。
根据图2所示的本发明的过电压控制仿真装置的实施例，控制信号生成模块2210表示在图2中的虚线框中，包括第一算术运算元件2221，第一至第三斯密特触发器2211～2213，第一反相器2215，定时器2217，第二反相器2216，与门2218，或门2219和SR触发器2214；直流电流信号通过第一算术运算元件2221，连接到第一斯密特触发器2211和第二斯密特触发器2212的输入端；第一斯密特触发器2211的输出端，依次通过第一反相器2215和定时器2217，连接到或门2219的一个输入端；整流状态信号连接到与门2218的一个输入端，并且通过第二反相器2216连接到或门2219的另一个输入端，或门2219的输出端连接到SR触发2214器的R输入端；第二斯密特触发器2212的输出端，连接到与门2218的另一个输入端；极值选择器2233的输出端，通过第三斯密特触发器2213连接到与门2218的第三个输入端；与门2218的输出端，连接到SR触发器2214的S输入端；SR触发器2214的Q输出端，作为所述控制信号生成模块2210的输出端，连接到所述第一模式选择开关2251和第二模式选择开关2252的控制输入端。
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发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。
Claims (2)
1.一种过电压控制仿真装置，设置在直流控制保护系统的换流器触发角控制装置中，用于高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真，其特征在于：
所述的过电压控制仿真装置包括控制信号生成模块，第二至第四算术运算元件，第一绝对值运算器，第二绝对值运算器，极值选择器，惯性元件，积分器，速率限制器，第一模式选择开关，第二模式选择开关；
直流电压信号通过所述的第一绝对值运算器，连接到极值选择器的一个输入端，并且通过所述的第二算术运算元件和第二绝对值运算器，连接到极值选择器的另一个输入端；所述极值选择器的输出端，连接到所述的控制信号生成模块；
所述控制信号生成模块的输出端，连接到所述第一模式选择开关和第二模式选择开
关的控制输入端，所述第一模式选择开关的输出端，连接到所述积分器的上限信号端；
所述极值选择器的输出端，通过第三算术运算元件，连接到所述惯性元件和积分器的输入端；所述惯性元件和积分器的输出端，通过第四算术运算元件，连接到所述速率限制器的输入端；所述速率限制器的输出端，通过第二模式选择开关，连接到过电压限制信号输出端。
2.根据权利要求1所述的过电压控制仿真装置，其特征在于所述的控制信号生成模块包括第一算术运算元件，第一至第三斯密特触发器，第一反相器，定时器，第二反相器，与门，或门和SR触发器；直流电流信号通过第一算术运算元件，连接到第一斯密特触发器和第二斯密特触发器的输入端；第一斯密特触发器的输出端，依次通过第一反相器和定时器，连接到或门的一个输入端；整流状态信号连接到与门的一个输入端，并且通过第二反相器连接到或门的另一个输入端，或门的输出端连接到SR触发器的R输入端；第二斯密特触发器的输出端，连接到与门的另一个输入端；所述极值选择器的输出端，通过第三斯密特触发器连接到与门的第三个输入端；所述与门的输出端，连接到SR触发器的S输入端；所述SR触发器的Q输出端，作为控制信号生成模块的输出端，连接到第一模式选择开关和第二模式选择开关的控制输入端。
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