CN103258076B - 一种整流器最小触发角限幅器仿真装置 - Google Patents

Abstract

一种整流器最小触发角限幅器仿真装置，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整流器最小触发角限幅器仿真测试装置，第一惯性元件和第一算术运算元件连接到斯密特触发器，斯密特触发器的输出端连接到第一触发信号形成模块；第二惯性元件和第二算术运算元件连接到比较器，比较器的输出端连接到第二触发信号形成模块，通过第二或门连接到与门，触发信号形成模块包括第一反相器，第一至第三定时器，第一或门和SR触发器；第一反相器通过第二定时器连接到所述SR触发器。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

一种整流器最小触发角限幅器仿真装置

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整流器最小触发角限幅器仿真测试装置。

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整流器最小触发角限幅器的仿真，无法真实地模拟高压直流输电直流控制保护系统的整流器最小触发角限幅器运行状态。

发明内容

本发明的目的是要提供一种整流器最小触发角限幅器仿真装置，其可真实地模拟反映高压直流输电直流控制保护系统的整流器最小触发角限幅器状态，为直流控制保护装置的整流器最小触发角限幅器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整流器最小触发角限幅器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：

一种整流器最小触发角限幅器仿真装置，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：

所述的整流器最小触发角限幅器仿真装置包括第一惯性元件，第一算术运算元件，斯密特触发器，比较器，第二反相器，第二或门，与门，第二惯性元件，第二算术运算元件，第四定时器，第五定时器，第一触发信号形成模块和第二触发信号形成模块；最小交流电压信号通过所述的第一惯性元件和第一算术运算元件，连接到所述斯密特触发器的输入端，所述斯密特触发器的输出端，连接到所述第一触发信号形成模块的输入端；所述第一触发信号形成模块的输出端，连接到第二或门的一个输入端；指令停止信号通过第四定时器连接到第二或门的另一个输入端；最大交流电压信号通过所述的第二惯性元件和第二算术运算元件，连接到所述比较器的输入端，所述比较器的输出端，连接到所述第二触发信号形成模块的输入端，所述第二触发信号形成模块的输出端，连接到所述第二或门的第三个输入端；所述第二或门的输出端，连接到所述与门的一个输入端，延迟信号通过所述的第二反相器，连接到所述与门的另一个输入端；所述与门的输出端，构成所述整流器最小触发角限幅器仿真装置的RAML控制信号端。

本发明的整流器最小触发角限幅器仿真装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的第一触发信号形成模块和第二触发信号形成模块是两块电路结构相同的触发信号形成模块；所述的触发信号形成模块包括第一反相器，第一至第三定时器，第一或门和SR触发器；所述第一反相器和第一定时器的输入端，并联连接构成所述触发信号形成模块的输入端；所述第一反相器的输出端，通过所述的第二定时器，连接到所述SR触发器的S输入端；所述第一定时器的输出端，连接到所述第一或门的一个输入端；所述第一或门的输出端，连接到所述SR触发器的R输入端；所述SR触发器的Q输出端，通过所述第三定时器，连接到所述第一或门的另一个输入端；所述SR触发器的Q输出端，构成所述触发信号形成模块的输出端。

本发明的整流器最小触发角限幅器仿真装置的一种更好的技术方案，其特征在于所述的整流器最小触发角限幅器仿真装置还包括第六定时器；所述第六定时器的输入端，连接到所述第一触发信号形成模块的第二定时器输出端，与所述SR触发器的S输入端并联连接；所述第六定时器的输出端，构成所述整流器最小触发角限幅器仿真装置的交流故障信号端。

本发明的有益效果是：

1.本发明的整流器最小触发角限幅器仿真装置可真实地模拟、反映直流控制保护装置的整流器最小触发角限幅器运行状态，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.本发明的整流器最小触发角限幅器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是本发明的整流器最小触发角限幅器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。2201-第一触发信号形成模块，2202-第二触发信号形成模块，2211～2216-第一至第六定时器，2221-第一惯性元件，2222-第二惯性元件，2231-第一算术运算元件，2232-第二算术运算元件，2233-比较器，2241-斯密特触发器，2242-SR触发器，2251-第一反相器，2252-第二反相器，2253-第一或门，2254-第二或门，2255-与门，AC_FAULT-交流故障信号端，ORD_DOWN-指令停止信号，RAML_Ctrl-RAML控制信号端，RETARD-延迟信号，UAC_MIN_H-最小交流电压信号，UAC_MAX_H-最大交流电压信号。

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展示了本发明的整流器最小触发角限幅器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。本发明的整流器最小触发角限幅器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，本发明的整流器最小触发角限幅器仿真装置包括第一惯性元件2221，第一算术运算元件2231，斯密特触发器2241，比较器2233，第二反相器2252，第二或门2254，与门2255，第二惯性元件2222，第二算术运算元件2232，第四定时器2214，第五定时器2215，第一触发信号形成模块2201和第二触发信号形成模块2202；

最小交流电压信号UAC_MIN_H通过第一惯性元件2221和第一算术运算元件2231，连接到斯密特触发器2241的输入端，斯密特触发器2241的输出端,连接到第一触发信号形成模块2201的输入端；第一触发信号形成模块的输出端2201，连接到第二或门2254的一个输入端；指令停止信号ORD_DOWN通过第四定时器2214连接到第二或门2254的另一个输入端；

最大交流电压信号UAC_MAX_H通过第二惯性元件2222和第二算术运算元件2232，连接到比较器2233的输入端，比较器2233的输出端，连接到第二触发信号形成模块2202的输入端，第二触发信号形成模块2202的输出端，连接到第二或门2254的第三个输入端；

第二或门2254的输出端，连接到与门2255的一个输入端，延迟信号RETARD通过第二反相器2252，连接到与门2255的另一个输入端；与门2255的输出端，构成本发明的整流器最小触发角限幅器仿真装置的RAML控制信号端RAML_Ctrl，其中，RAML是整流器最小触发角限幅器的缩写。

根据图2所示的本发明的整流器最小触发角限幅器仿真装置的实施例，第一触发信号形成模块2201与第二触发信号形成模块2202电路结构相同；两块触发信号形成模块的电路结构，如图2中的虚线框内部的第一触发信号形成模块2201所示，包括第一反相器2251，第一至第三定时器2211～2213，第一或门2253和SR触发器2242；第一反相器2251和第一定时器2211的输入端，并联连接构成所述触发信号形成模块的输入端；第一反相器2251的输出端，通过第二定时器2212，连接到SR触发器2242的S输入端；第一定时器2211的输出端，连接到第一或门2253的一个输入端；第一或门2253的输出端，连接到SR触发器2242的R输入端；SR触发器2242的Q输出端，通过第三定时器2213，连接到第一或门2253的另一个输入端；SR触发器2242的Q输出端，构成所述触发信号形成模块的输出端。

在图2所示的实施例中，本发明的整流器最小触发角限幅器仿真装置还包括第六定时器2216；第六定时器2216的输入端，连接到第一触发信号形成模块2201的第二定时器2212输出端，与SR触发器2242的S输入端并联连接；第六定时器2216的输出端，构成本发明的整流器最小触发角限幅器仿真装置的交流故障信号端AC_FAULT。

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 (3)

1.一种整流器最小触发角限幅器仿真装置，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：所述的整流器最小触发角限幅器仿真装置包括第一惯性元件，第一算术运算元件，斯密特触发器，比较器，第二反相器，第二或门，与门，第二惯性元件，第二算术运算元件，第四定时器，第五定时器，第一触发信号形成模块和第二触发信号形成模块；最小交流电压信号通过所述的第一惯性元件和第一算术运算元件，连接到所述斯密特触发器的输入端，所述斯密特触发器的输出端，连接到所述第一触发信号形成模块的输入端；所述第一触发信号形成模块的输出端，连接到第二或门的一个输入端；指令停止信号通过第四定时器连接到第二或门的另一个输入端；最大交流电压信号通过所述的第二惯性元件和第二算术运算元件，连接到所述比较器的输入端，所述比较器的输出端，连接到所述第二触发信号形成模块的输入端，所述第二触发信号形成模块的输出端，连接到所述第二或门的第三个输入端；所述第二或门的输出端，连接到所述与门的一个输入端，延迟信号通过所述的第二反相器，连接到所述与门的另一个输入端；所述与门的输出端，构成所述整流器最小触发角限幅器仿真装置的RAML控制信号端。

2.根据权利要求1所述的整流器最小触发角限幅器仿真装置，其特征在于所述的第一触发信号形成模块和第二触发信号形成模块是两块电路结构相同的触发信号形成模块，所述的触发信号形成模块包括第一反相器，第一至第三定时器，第一或门和SR触发器；所述第一反相器和第一定时器的输入端，并联连接构成所述触发信号形成模块的输入端；所述第一反相器的输出端，通过所述的第二定时器，连接到所述SR触发器的S输入端；所述第一定时器的输出端，连接到所述第一或门的一个输入端；所述第一或门的输出端，连接到所述SR触发器的R输入端；所述SR触发器的Q输出端，通过所述第三定时器，连接到所述第一或门的另一个输入端；所述SR触发器的Q输出端，构成所述触发信号形成模块的输出端。

3.根据权利要求2所述的整流器最小触发角限幅器仿真装置，其特征在于所述的整流器最小触发角限幅器仿真装置还包括第六定时器；所述第六定时器的输入端，连接到所述第一触发信号形成模块的第二定时器输出端，与所述SR触发器的S输入端并联连接；所述第六定时器的输出端，构成所述整流器最小触发角限幅器仿真装置的交流故障信号端。