CN113536596A - 一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法及系统，包括：仿真模块、输入模块、输出模块、反演运算模块、数据处理模块、传输模块以及直流控制保护装置；在获得电路仿真模型的基础上，通过反演运算模块实现实时反演数据计算，为直流保护系统的长期安全稳定运行提供保障。
Description
技术领域
本发明涉及直流保护装置测试技术领域，更具体的说是涉及一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法及系统。
背景技术
目前，电压互感器(TV)是输变电系统中不可缺少的一种电气设备，可分为测量用和保护用两种，其中，保护用电压互感器主要用于将直流输电系统中的一次侧直流电压信号传变至控制保护系统。
但是，由于交直流转换过程、开关操作等，线路上可能会引起多种不同类型的过压，导致互感器在工作状态下发生明显的变化，从而降低控制保护装置监测数据的准确性，影响控制保护系统的效率，例如在直流系统停运之前断开交流器交流侧断路器，断开逆变器交流侧断路器，引起较高暂时过压的情况。
因此，如何实现一种基于仿真系统的直流控制保护反演系统及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于仿真系统的直流控制保护反演系统及方法，在获得电路仿真模型的基础上，把电路二次侧的低电压波形反演运算到一次侧，获得电路一次侧的高压波形，为直流控制保护装置提供可靠数据支持。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法，其包括：
构建电路仿真模型：获取建模元件以及建模条件，并建立相应的电路仿真模型；
数据输入：获取仿真数据，并将所述仿真数据输入至所述电路仿真模型；
数据输出：监测所述电路仿真模型输出参数，得到输出参数值；
反演运算：将所述输出参数值作为电路的激励信号，通过反演运算得到反演值；
数据处理：所述反演值进行处理，得到有效监测值；
数据传输：将所述有效监测值发送至直流控制保护装置；
控制保护：根据所述有效监测值做出相应控制指令。
优选的，所述构建电路仿真模型包括：
获取仿真中所用到的元件以及元件参数；
通过建立单元将所述元件进行连接并将赋予相应元件参数值，建立相应的仿真电路；
通过程序编写单元编写直流控制、保护仿真程序，并将程序添加到所述仿真电路中，形成电路仿真模型。
优选的，所述数据输入包括：获取电波信号，在所述电路仿真模型的一次侧输入所述电波信号。
优选的，所述数据输出包括：根据一次侧输入的电波信号，通过电路仿真模型得到二次侧输出的电波信号。
优选的，反演运算包括：标识出所述仿真电路中各元件以及各节点之间的电流电压，并基于基尔霍夫定律得到电流电压关系，根据电流电压关系反演得到一次侧电波信号。
优选的，所述数据处理包括：消除一次侧电波信号的振荡，还原一次侧电波信号。
优选的，数据传输包括：将还原后的一次侧电波信号作为有效监测值发送至直流控制保护装置。
另一方面，本发明提供了一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演系统，包括：
仿真模块：用于构建电路仿真模型，获取建模元件以及建模条件，并建立相应的电路仿真模型；
输入模块：与所述仿真模块连接，用于获取仿真数据，将所述仿真数据输入至所述电路仿真模型；
输出模块：与所述输入模块连接，用于监测所述电路仿真模型输出参数，得到输出参数值；
反演运算模块：与所述输出模块连接，用于将所述输出参数值作为电路的激励信号，通过反演运算得到反演值；
数据处理模块：与所述反演运算模块连接，用于将所述反演值进行处理，得到有效监测值；
传输模块：与所述数据处理模块连接，用于将所述有效监测值发送至直流控制保护装置；
直流控制保护装置：与所述传输模块连接，用于根据接收到的所述有效监测值做出相应控制指令。
优选的，所述仿真模块包括：获取单元、建立单元以及程序编写单元，
所述获取单元：用于获取建模元件以及建模条件；
所述建立单元：与所述获取单元连接，用于根据所述建模元件以及建模条件建立相应的电路仿真模型；
所述程序编写单元：与所述建立单元连接，用于编写直流控制、保护仿真程序，并将程序添加到所述仿真电路中，形成电路仿真模型。
优选的，所述数据处理模块为滤波器，通过所述滤波器消除一次侧电波信号的振荡，还原一次侧电波信号。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演系统，在获得电路仿真模型的基础上，把电路二次侧的低电压波形反演运算到一次侧，获得电路一次侧的高压波形，并对一次侧的高压波形进行处理，即得到有效监测数据，将有效监测数据传递给直流保护装置，可以实现精确的故障保护控制，为其常规测试提供了方便的实验手段，具有很高的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的直流控制保护反演系统的方法流程图；
图2为本实施例1提供的直流控制保护反演系统的结构示意图；
图3为本实施例2提供的仿真电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参见附图1所示，一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法，其包括：
构建电路仿真模型：获取建模元件以及建模条件，并建立相应的电路仿真模型；
数据输入：获取仿真数据，并将仿真数据输入至电路仿真模型；
数据输出：监测电路仿真模型输出参数，得到输出参数值；
反演运算：将输出参数值作为电路的激励信号，通过反演运算得到反演值；
数据处理：反演值进行处理，得到有效监测值；
数据传输：将有效监测值发送至直流控制保护装置；
控制保护：根据有效监测值做出相应控制指令。
在一个具体实施例中，构建电路仿真模型包括：
获取仿真中所用到的基本元件以及元件参数；
通过建立单元将元件进行连接并将赋予相应元件参数值，建立相应的仿真电路；
通过程序编写单元编写直流控制、保护仿真程序，并将程序添加到仿真电路中，形成电路仿真模型。
在一个具体实施例中，数据输入包括：获取电波信号，在电路仿真模型的一次侧输入电波信号。
在一个具体实施例中，数据输出包括：根据一次侧输入的电波信号，通过电路仿真模型得到二次侧输出的电波信号。
在一个具体实施例中，反演运算包括：标识出仿真电路中各元件以及各节点之间的电流电压，并基于基尔霍夫定律得到电流电压关系，根据电流电压关系反演得到一次侧电波信号。
在一个具体实施例中，数据处理包括：消除一次侧电波信号的振荡，还原一次侧电波信号。
在一个具体实施例中，数据传输包括：将还原后的一次侧电波信号作为有效监测值发送至直流控制保护装置。
参见附图2所示，一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演系统，包括：
仿真模块：用于构建电路仿真模型，获取建模元件以及建模条件，并建立相应的电路仿真模型；
输入模块：与仿真模块连接，用于获取仿真数据，将仿真数据输入至电路仿真模型；
输出模块：与输入模块连接，用于监测电路仿真模型输出参数，得到输出参数值；
反演运算模块：与输出模块连接，用于将输出参数值作为电路的激励信号，通过反演运算得到反演值；
数据处理模块：与反演运算模块连接，用于将反演值进行处理，得到有效监测值；
传输模块：与数据处理模块连接，用于将有效监测值发送至直流控制保护装置；
直流控制保护装置：与传输模块连接，用于根据接收到的有效监测值做出相应控制指令。
在一个具体实施例中，仿真模块包括：获取单元、建立单元以及程序编写单元，
获取单元：用于获取建模元件以及建模条件；
建立单元：与获取单元连接，用于根据建模元件以及建模条件建立相应的电路仿真模型；
程序编写单元：与建立单元连接，用于编写直流控制、保护仿真程序，并将程序添加到仿真电路中，形成电路仿真模型。
在一个具体实施例中，数据处理模块为滤波器，通过滤波器消除一次侧电波信号的振荡，还原一次侧电波信号。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法及系统，在获得电路仿真模型的基础上，把电路二次侧的低电压波形反演运算到一次侧，获得电路一次侧的高压波形，并对一次侧的高压波形进行处理，即得到有效监测数据，将有效监测数据传递给直流保护装置，可以实现精确的故障保护控制，实现对直流保护装置的准确、严格的检测，为其常规测试提供了方便的实验手段，具有很高的实用性。
实施例2
(1)构建电路仿真模型
1、仿真电路的建立：
参见附图3所示，通过建立单元将元件进行连接并将赋予相应元件参数值，建立相应的仿真电路。
具体的，R1、R2表示绕组原副方绕组的电阻，因为绕组多为铜线，这两个电阻消耗功率设置为铜耗；
L1、L2表示原副方绕组的漏电感；
C1、C2表示电压互感器2个绕组的对地电容，体现高频特性。
2、仿真程序的建立：
通过在组态软件NewLinkC上对直流控制保护仿真基础功能模块的各元件进行功能组态，编写成直流控制保护仿真程序，直流控制保护仿真程序通过实时数字仿真仪RTDS的自定义元件编程技术及封装技术来自定义并封装为直流控制保护仿真元件，该元件与实时数字仿真仪RTDS的系统元件仿真模块互联形成基于实时数字仿真仪的闭环交直流电路仿真模型；
(2)数据输入
在仿真电路中仿真直流系统停运之前断开交流器交流侧断路器，断开逆变器交流侧断路器时的电压及波形，并将电压输入至仿真电路中电压互感器的一次侧。
(3)数据输出
监测在仿真电路中电压互感器的二次侧输出的电压波形，得到电压互感器二次侧输出电波信号。
具体的，仿真电路的低压侧设置有仪表等高阻抗设备，用于检测电压互感器的二次侧输出电压波形。
(4)反演运算
通过反演运算模块标识出仿真电路中各元件以及各节点之间的电流电压，并基于基尔霍夫定律得到电流电压关系，根据电流电压关系反演得到电压互感器的一次侧电波信号。
具体的，设监测到的电压互感器二次侧输出的电波信号为u2，即
i4＝i5+iR+iL；
u2为仿真电路中电压互感器的二次侧测量得到的电压；i2为计算得到的流过电容；C2的电流；i5为仿真电路测得的电压互感器的一次侧电流；iR和iL分别仿真电路测得的是流过非线性电阻和非线性电感的电流；i4为流过电阻R1的电流；u4为仿真电路测得的电压互感器的一次侧电压；u1是反演运算得到的电压互感器一次侧电压值。
(5)数据处理
根据反演运算得到的一次侧电压值得到一次侧反演电压波形，可以看出有明显振荡，因此，添加滤波功能，消除部分振荡，得到一次侧电波信号的效监测值。
(6)数据传输
通过传输模块将还原后的一次侧电波信号作为有效监测值发送至直流控制保护装置。
(7)数据保护
直流控制保护装置根据一次侧电波信号的有效监测值进行故障保护控制；
具体的，故障保护控制包括：功率控制、电流限幅控制、换流阀控制等，根据有效检测值进行相应的控制。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法及系统，在获得电路仿真模型的基础上，把电路二次侧的低电压波形反演运算到一次侧，获得电路一次侧的高压波形，并对一次侧的高压波形进行处理，即得到有效监测数据，将有效监测数据传递给直流保护装置，可以实现精确的故障保护控制，实现对直流保护装置的准确、严格的检测，为其常规测试提供了方便的实验手段，具有很高的实用性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法，其特征在于，包括：
构建电路仿真模型：获取建模元件以及建模条件，并建立相应的电路仿真模型；
数据输入：获取仿真数据，并将所述仿真数据输入至所述电路仿真模型；
数据输出：监测所述电路仿真模型输出参数，得到输出参数值；
反演运算：将所述输出参数值作为电路的激励信号，通过反演运算得到反演值；
数据处理：所述反演值进行处理，得到有效监测值；
数据传输：将所述有效监测值发送至直流控制保护装置；
控制保护：根据所述有效监测值做出相应控制指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法，其特征在于，所述构建电路仿真模型包括：
获取仿真中所用到的元件以及元件参数；
通过建立单元将所述元件进行连接并将赋予相应元件参数值，建立相应的仿真电路；
通过程序编写单元编写直流控制、保护仿真程序，并将程序添加到所述仿真电路中，形成电路仿真模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法，其特征在于，所述数据输入包括：获取电波信号，在所述电路仿真模型的一次侧输入所述电波信号。
4.根据权利要求3所述的一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法，其特征在于，所述数据输出包括：根据一次侧输入的电波信号，通过电路仿真模型得到二次侧输出的电波信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法，其特征在于，反演运算包括：标识出所述仿真电路中各元件以及各节点之间的电流电压，并基于基尔霍夫定律得到电流电压关系，根据电流电压关系反演得到一次侧电波信号。
6.根据权利要求1所述的一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法，其特征在于，所述数据处理包括：消除一次侧电波信号的振荡，还原一次侧电波信号。
7.根据权利要求1所述的一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演方法，其特征在于，数据传输包括：将还原后的一次侧电波信号作为有效监测值发送至直流控制保护装置。
8.一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演系统，其特征在于，包括：
仿真模块：用于构建电路仿真模型，获取建模元件以及建模条件，并建立相应的电路仿真模型；
输入模块：与所述仿真模块连接，用于获取仿真数据，将所述仿真数据输入至所述电路仿真模型；
输出模块：与所述输入模块连接，用于监测所述电路仿真模型输出参数，得到输出参数值；
反演运算模块：与所述输出模块连接，用于将所述输出参数值作为电路的激励信号，通过反演运算得到反演值；
数据处理模块：与所述反演运算模块连接，用于将所述反演值进行处理，得到有效监测值；
传输模块：与所述数据处理模块连接，用于将所述有效监测值发送至直流控制保护装置；
直流控制保护装置：与所述传输模块连接，用于根据接收到的所述有效监测值做出相应控制指令。
9.根据权利要求8所述的一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演系统，其特征在于，所述仿真模块包括：获取单元、建立单元以及程序编写单元，
所述获取单元：用于获取建模元件以及建模条件；
所述建立单元：与所述获取单元连接，用于根据所述建模元件以及建模条件建立相应的电路仿真模型；
所述程序编写单元：与所述建立单元连接，用于编写直流控制、保护仿真程序，并将程序添加到所述仿真电路中，形成电路仿真模型。
10.根据权利要求8所述的一种基于电路仿真模型的直流控制保护反演系统，其特征在于，所述数据处理模块为滤波器，通过所述滤波器消除一次侧电波信号的振荡，还原一次侧电波信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211022 |
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