CN106383278B - 一种可重构直流电网模拟试验系统 - Google Patents
一种可重构直流电网模拟试验系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106383278B CN106383278B CN201610742103.4A CN201610742103A CN106383278B CN 106383278 B CN106383278 B CN 106383278B CN 201610742103 A CN201610742103 A CN 201610742103A CN 106383278 B CN106383278 B CN 106383278B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- direct
- direct current
- experimental device
- line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 7
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明涉及一种可重构直流电网模拟试验系统，包括实验装置，用于根据远程指令改变故障模式或者线路连接关系，检验多端直流电网在不同网架结构下的适应性；人机交互界面，用于实时检测所述实验装置的状态和检验结果；上位机，用于通过发送远程指令接通相应的实验装置，以实现对该实验装置的操控。该系统为大型供电站操作区域的多端直流输电、直流电网拓扑结构的研究与分析提供了有力的技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种试验系统，具体涉及一种可重构直流电网模拟试验系统。
背景技术
规模化可再生能源的接入、输送和消纳要求更快速、更广域地和负荷、储能以及火电、水电等其他能源进行互联互补，这意味着传统的电网结构、电力装备及运行方式将受到严峻的挑战，建设具有跨区域、跨国甚至跨洲际电力配置能力，灵活适应新能源发展和多样化需求服务的现代电网体系，是当今世界电网发展的必然趋势。以柔性直流输电技术为基础的直流电网，将大量直流线路互联组成能量传输系统，在大规模清洁能源发电、海洋群岛供电、海上风电场群集送出、新型城市电网构建等方面，具有更高的经济性和安全性，成为未来电网发展的重要方向。
然而，当前在多端直流、直流电网的实验系统的研究中，针对多端口间能量协同控制策略、故障保护策略以及监控系统的设计居多，并未考虑直流电网组网的拓扑形式以及拓扑结构变化对系统运行的影响，仅将实验系统模拟某具体工程设计成固定拓扑，致使实验平台的适用范围受限，且无法对直流电网拓扑发生改变时的动态响应特性进行分析。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种可重构直流电网模拟试验系统，以实现大型供电站操作区域中对于多端直流输电、直流电网拓扑结构的研究与分析。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种可重构直流电网模拟试验系统，所述系统包括相互通信的上位机、人机交互界面和实验装置；其中，
所述实验装置，用于根据远程指令改变故障模式或者线路连接关系，检验多端直流电网在不同网架结构下的适应性；
所述人机交互界面，用于实时检测所述实验装置的状态和检验结果；
所述上位机，用于通过发送远程指令接通相应的实验装置，实现对该实验装置的操控。
优选的，所述实验装置包括安装于标准测控柜中的多个外接端口和直流线路开关，以及直流母线、等效直流线路和电压/电流传感器；
所述直流线路开关是具备直流分合能力且在故障运行下支持远程控制的开关装置；用于根据远程指令使其改变闭合或断开状态；
所述等效直流线路是由电阻、电感、电容组成的π型等效电路，用于模拟高压直流电缆的电磁暂态特性。
进一步地，各直流母线之间通过等效直流线路相互连接，所述直流母线与等效直流线路的连接点处均设有直流线路开关；
各等效直流线路上均包含一个公共故障点，该故障点处设有三个直流线路开关，通过依次闭合三个直流线路开关中的任意两个，形成极间短路、单极对地短路和极间短路接地三类故障；
其中，所述直流线路开关包括固态开关和直流断路器。
进一步地，所述直流母线以直流方式通过外接端口与外接电源和负载建立连接；其中，所述外接端口，包括交流并网端、直流负载端、光伏发电端、交流负载端、风力发电端和储能电池端。
进一步地，所述直流线路开关两侧设有电压/电流传感器，用于测量各段直流母线电压和线路电流分布状况，并将测得的本地电压/电流信息上传至相互通信的上位机。
优选的，所述上位机，包括参数配置模块、第一开关控制模块和第二开关控制模块；其中，所述参数配置模块，用于根据实际工况配置相应参数的等效直流线路；
所述第一开关控制模块，用于通过远程指令控制直流线路开关开断，以改变多端直流电网各线路之间的连接关系，形成环状、网状和树状的拓扑结构；
所述第二开关控制模块，用于通过远程指令控制直流线路开关开断，在线切换N-1故障模式。
优选的，所述人机交互界面包括显示模块和数据库；其中，所述显示模块，用于显示发送远程指令后，所述实验装置的状态和检验结果，以及所述上位机对应的操控界面；所述数据库，用于存储所述模拟系统各装置之间的交互数据以及各段直流母线电压和线路电流分布状况信息。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
1、各段直流线路和端口均由直流断路器连接，因而有带电投切功能，可通过监控系统即时完成电路拓扑的改变；
2、通过对线路的切换可分别对环状、树状、网状等拓扑结构的系统运行稳定性、经济性、可靠性进行研究，进一步可轻松切换系统N-1故障运行模式；
3、通过等效直流电路中的故障设置点电路，可对系统进行极间短路、单极对地短路、极间短路三种故障模拟。
附图说明
图1为本发明提供的六端直流实验装置结构示意图；
图2为本发明提供的六端直流电网拓扑结构示意图；
图3为是本发明提供的故障连接结构示意图；
其中，1—标准测控柜；2—直流线路开关；3—直流母线；4—等效直流线路；5—电压/电流传感器
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
一种可重构直流电网模拟试验系统，所述系统包括相互通信的上位机、人机交互界面和实验装置；其中，
上位机，用于通过发送远程指令接通相应的实验装置，实现对该实验装置的操控。所述上位机，包括参数配置模块、第一开关控制模块和第二开关控制模块；其中，参数配置模块，用于根据实际工况配置相应参数的等效直流线路；第一开关控制模块，用于通过远程指令控制直流线路开关开断，以改变多端直流电网各线路之间的连接关系，使其电路拓扑变更为图2(a)、(b)、(c)所示环状、网状、树枝状连接。第二开关控制模块，用于通过远程指令控制直流线路开关开断，在线切换N-1故障模式。
人机交互界面，用于实时检测所述实验装置的状态和检验结果；
所述人机交互界面包括显示模块和数据库；其中，显示模块，用于显示发送远程指令后，实验装置的状态和检验结果，以及上位机对应的操控界面；
数据库，用于存储所述模拟系统各装置之间的交互数据以及各段直流母线电压和线路电流分布状况信息。
如图1所示提供一种基于六端直流电网实验装置，本发明所提实验装置并不局限于该六端。实验装置，用于根据远程指令改变故障模式或者线路连接关系，检验多端直流电网不同网架结构下的适应性；以及直流电网运行稳定性、可靠性、经济性等问题进行研究。
所述实验装置包括安装于标准测控柜中的多个外接端口和直流线路开关，以及直流母线、等效直流线路和电压/电流传感器；直流线路开关是具备直流分合能力且在故障运行下支持远程控制的开关装置；用于根据远程指令使其改变闭合或断开状态；包括固态开关、矩阵开关和直流断路器。固态开关是由半导体器件为核心的无触点固态开关，正是其可控性使本发明所提直流电网实验系统具备了拓扑灵活切换的特性。
等效直流线路是由电阻、电感、电容组成的π型等效电路，用于模拟高压直流电缆的电磁暂态特性，使其在实验室低压环境中具有高压工程中相同的损耗、谐振频率标幺值。
各直流母线之间通过等效直流线路相互连接，所述直流母线与等效直流线路的连接点处均设有直流线路开关；
各等效直流线路上均包含一个公共故障点，该故障点处设有三个直流线路开关，系统正常运行时，该三个开关均处于常开状态。当需要进行故障短路实验时，可通过远程操作对该3个开关发送远程指令，使其闭合三个直流线路开关中的任意两个，从而形成如图3(b)、(c)、(d)所示的极间短路、单极对地以及极间短路对地三种短路故障。
直流母线以直流方式通过外接端口与外接电源和负载建立连接；其中，所述外接端口，如图1所示，接入到直流电网的外接端包括端子1交流并网端，端子2直流负载端，端子3光伏发电端，端子4交流负载端，端子5风力发电端以及端子6储能电池端。
直流线路开关两侧设有电压/电流传感器，可以是霍尔传感器，用于测量各段直流母线电压和线路电流分布状况，并将测得的本地电压/电流信息上传至相互通信的上位机。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (4)
1.一种可重构直流电网模拟试验系统，其特征在于，所述系统包括相互通信的上位机、人机交互界面和实验装置；其中，
所述实验装置，用于根据远程指令改变故障模式或者线路连接关系，检验多端直流电网在不同网架结构下的适应性；
所述人机交互界面，用于实时检测所述实验装置的状态和检验结果；
所述上位机，用于通过发送远程指令接通相应的实验装置，实现对该实验装置的操控；
所述实验装置包括安装于标准测控柜中的多个外接端口和直流线路开关，以及直流母线、等效直流线路和电压/电流传感器；
所述直流线路开关是具备直流分合能力且在故障运行下支持远程控制的开关装置；用于根据远程指令使其改变闭合或断开状态；
所述等效直流线路是由电阻、电感、电容组成的π型等效电路，用于模拟高压直流电缆的电磁暂态特性；
所述上位机，包括参数配置模块、第一开关控制模块和第二开关控制模块；其中，所述参数配置模块，用于根据实际工况配置相应参数的等效直流线路；
所述第一开关控制模块，用于通过远程指令控制直流线路开关开断，以改变多端直流电网各线路之间的连接关系，形成环状、网状和树状的拓扑结构；
所述第二开关控制模块，用于通过远程指令控制直流线路开关开断，在线切换N-1故障模式；
所述人机交互界面包括显示模块和数据库；其中，所述显示模块，用于显示发送远程指令后，所述实验装置的状态和检验结果，以及所述上位机对应的操控界面；所述数据库，用于存储所述模拟系统各装置之间的交互数据以及各段直流母线电压和线路电流分布状况信息。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，各直流母线之间通过等效直流线路相互连接，所述直流母线与等效直流线路的连接点处均设有直流线路开关；
各等效直流线路上均包含一个公共故障点，该故障点处设有三个直流线路开关，通过依次闭合三个直流线路开关中的任意两个，形成极间短路、单极对地短路和极间短路接地三类故障；
其中，所述直流线路开关包括固态开关和直流断路器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直流母线以直流方式通过外接端口与外接电源和负载建立连接；其中，所述外接端口，包括交流并网端、直流负载端、光伏发电端、交流负载端、风力发电端和储能电池端。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直流线路开关两侧设有电压/电流传感器，用于测量各段直流母线电压和线路电流分布状况，并将测得的本地电压/电流信息上传至相互通信的上位机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610742103.4A CN106383278B (zh) | 2016-08-26 | 2016-08-26 | 一种可重构直流电网模拟试验系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610742103.4A CN106383278B (zh) | 2016-08-26 | 2016-08-26 | 一种可重构直流电网模拟试验系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106383278A CN106383278A (zh) | 2017-02-08 |
| CN106383278B true CN106383278B (zh) | 2020-12-04 |
Family
ID=57917451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610742103.4A Active CN106383278B (zh) | 2016-08-26 | 2016-08-26 | 一种可重构直流电网模拟试验系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106383278B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110544954B (zh) * | 2019-09-27 | 2021-09-03 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种多端直流输电系统和传输路径选取方法 |
| CN113484644A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-10-08 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种适用测试长距离变频供电系统的海缆模拟装置及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101944766A (zh) * | 2010-06-01 | 2011-01-12 | 中国电力科学研究院 | 一种电力系统运行及安全监控仿真系统 |
| CN103838234A (zh) * | 2014-03-24 | 2014-06-04 | 国家电网公司 | 基于adpss的发电机广域阻尼控制系统闭环测试方法 |
| CN104901524A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-09 | 清华大学 | 一种模块化多电平变流器的直流双极短路故障穿越方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0919699D0 (en) * | 2009-11-11 | 2009-12-30 | Kitchener Renato | Fault diagnostics, surge detection and failure prediction method |
| CN101710820B (zh) * | 2009-12-21 | 2013-02-06 | 中国电力科学研究院 | 一种使用超、特高压变压器式分级可控并联电抗器动态模拟装置的方法 |
| CN102208801B (zh) * | 2011-05-24 | 2014-12-17 | 内蒙古自治区电力科学研究院 | 一种将线路保护装置安全用于风电场的做法 |
| CN102361346B (zh) * | 2011-06-23 | 2014-06-04 | 陕西电力科学研究院 | 配电自动化系统的主站全数字化场景测试法 |
| CN102427245B (zh) * | 2011-10-11 | 2014-04-09 | 山东大学 | 海上风电经柔性直流输电并网系统的动模装置 |
| CN102593865B (zh) * | 2012-02-23 | 2014-02-12 | 中国电力科学研究院 | 一种风电接入电网的动态模拟系统和模拟方法 |
| CN203149057U (zh) * | 2013-03-22 | 2013-08-21 | 深圳供电局有限公司 | 柔性直流配电网直流母线相继故障同步测试装置 |
| CN103529418B (zh) * | 2013-10-18 | 2016-08-24 | 国家电网公司 | 电力系统同步相量测量装置动态测试方法及装置 |
| CN103605021B (zh) * | 2013-11-18 | 2016-04-20 | 国家电网公司 | 一种线路继电保护装置的检测方法 |
| CN104460346B (zh) * | 2014-11-18 | 2017-01-11 | 江苏省电力公司扬州供电公司 | 一种基于配电终端服务验证的馈线自动化动作逻辑试验方法 |
| CN104393617B (zh) * | 2014-11-20 | 2016-11-23 | 华北电力大学（保定） | 一种多端柔性直流配电网动态模拟实验系统的拓扑结构 |
-
2016
- 2016-08-26 CN CN201610742103.4A patent/CN106383278B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101944766A (zh) * | 2010-06-01 | 2011-01-12 | 中国电力科学研究院 | 一种电力系统运行及安全监控仿真系统 |
| CN103838234A (zh) * | 2014-03-24 | 2014-06-04 | 国家电网公司 | 基于adpss的发电机广域阻尼控制系统闭环测试方法 |
| CN104901524A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-09 | 清华大学 | 一种模块化多电平变流器的直流双极短路故障穿越方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Capacity management for assembly systems with dedicated and reconfigurable resources";DávidGyulai;《CIRP Annals》;20140310;全文 * |
| "基于随机规划理论的含异步风机的配电网故障重构";顾国华;《江苏电机工程》;20130331;全文 * |
| "用于网架重构方案运行风险评估的线路投运模型";刘艳;《中国电机工程学报》;20140305;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106383278A (zh) | 2017-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2018014450A1 (zh) | 基于rt-lab的真实微电网运行动态仿真测试平台 | |
| CN203881876U (zh) | 一种模块化配电网动态模拟与终端测试一体化系统 | |
| CN102621408B (zh) | 一种通用变流器产品的试验系统及方法 | |
| CN111103503B (zh) | 基于仿真的微电网故障定位方法 | |
| CN105242154B (zh) | 一种配电终端的自动化测试装置 | |
| CN104155616A (zh) | 一种光伏系统变流器测试平台 | |
| CN203352191U (zh) | 一种多适应性光伏逆变器检测系统 | |
| CN103107595B (zh) | 预制式变电站中的变电站自动化系统 | |
| CN104483643A (zh) | 基于配电网物理模拟的故障指示器检测平台的建模方法 | |
| CN204668942U (zh) | 具有高可靠性的配电网网架模式 | |
| CN204965174U (zh) | 功率硬件在环测试系统 | |
| CN106383278B (zh) | 一种可重构直流电网模拟试验系统 | |
| CN112557704A (zh) | 一种可灵活组态的交直流混联配电网架及真型试验系统 | |
| CN201935973U (zh) | 变压器电气试验综合测试装置 | |
| CN202305695U (zh) | 一种通用变流器产品的试验平台 | |
| CN104124916B (zh) | 高海拔光伏电站电网故障模拟测试系统移动检测设备 | |
| CN202084950U (zh) | 一种检测微电网系统发生孤岛的装置 | |
| CN204089727U (zh) | 高海拔光伏电站电网故障模拟测试系统移动检测设备 | |
| CN203674797U (zh) | 站用电微网主接线系统 | |
| CN203563081U (zh) | 车辆通用can总线测试装置 | |
| CN202522681U (zh) | 高低压组合电站负载测试装置 | |
| CN205863657U (zh) | 220kV双母线接线出线回路接线优化结构 | |
| CN109217753B (zh) | 一种交直流发电系统的拓扑结构及控制方法 | |
| CN104517510B (zh) | 一种用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统 | |
| CN206671470U (zh) | 一种环网柜在线监测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |